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        某水電站定子一點接地故障的處理與分析

        2017-03-09 01:53:34
        四川水力發(fā)電 2017年1期
        關(guān)鍵詞:豎井停機保護裝置

        廖 濤

        (華電雅安發(fā)電有限公司,四川 成都 610041)

        某水電站定子一點接地故障的處理與分析

        廖 濤

        (華電雅安發(fā)電有限公司,四川 成都 610041)

        某水電站位于雅安市雨城區(qū)草壩鎮(zhèn)青衣江干流,為閘壩式低水頭河床式電站。電站10.5kV系統(tǒng)中性點是經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng),當(dāng)發(fā)生“單相接地”故障時,10.5kV系統(tǒng)中所有運行中的3UO保護裝置都會動作,除機組的3UO保護裝置能自動啟動機組事故停機外,其余的3UO保護裝置只發(fā)告警信號,因此3UO保護裝置不能自動切除發(fā)生“單相接地”的故障點;如果運檢維護人員對此類故障處理不及時, 10.5kV系統(tǒng)中(健全相)絕緣薄弱的電氣設(shè)備將被燒毀。

        水電站;事故停機;原因;處理

        1 故障概況

        2015年08月25日23時,某電站機組按調(diào)度曲線運行上網(wǎng)50MW,其中二號發(fā)電機有功功率16.87MW,無功功率7.49MVar,勵磁電流660.29A,勵磁電壓135.93V,發(fā)電機機端電流1 035.56A,機端電壓10.37kV,三號發(fā)電機有功功率16.59MW,無功功率4.64MVar,勵磁電流587.14A,勵磁電壓118.87V,發(fā)電機機端電流960.33A,機端電壓10.37kV。

        23:48:34中控室上位機報“公用2號主變低壓側(cè)保護裝置告警動作”;

        23:48:49上位機報“2號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作”、“3號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作”;

        23:49:07報“2號機組85%額定電壓復(fù)歸”、“2號機組有、無功可調(diào)復(fù)歸”、“2號機組不定態(tài)動作”;

        23:49:11報“3號機組85%額定電壓復(fù)歸”、“3號機組有、無功可調(diào)復(fù)歸”、“3號機組不定態(tài)動作”。

        同時,上位機畫面中2號機組各參數(shù)呈灰色,上位機、下位機均無法監(jiān)視2號機組運行狀態(tài)。

        2 故障處理及原因

        2.1 檢查處理情況

        該站10.5kV系統(tǒng)包括運用中的發(fā)電機組、10.5kV母線Ⅰ段及10.5kV母線Ⅱ段等,其中性點是經(jīng)消弧線圈接地的,是典型的小電流接地系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計院繼電保護原理圖知道,當(dāng)前10.5kV系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時,運行中的發(fā)電機組機端的3UO(定子一點接地保護)動作,先發(fā)告警信號,再延時作用于事故停機,而10.5kV母線段的3UO只動作于發(fā)告警信號。

        故障發(fā)生后,現(xiàn)場檢查如下:

        (1)機組外部檢查情況:定子接地報警時,二號、三號機組外部管路、各電氣部位及10kVⅡ段母線無明顯故障點。

        (2)機組報警裝置檢查情況:二號機組、三號機組保護控制柜“報警”信號動作無法復(fù)歸;三號機組在停機后保護裝置信號仍不能復(fù)歸,二號機組報警信號復(fù)歸后恢復(fù)正常。

        (3)機組內(nèi)部檢查情況:二號機組各部正常;三號機組豎井內(nèi)主軸密封水排水管未直接排入滲水豎井,豎井周邊金屬結(jié)構(gòu)槽積水較多,定子線圈底部有水流滲入且有明顯積水,部分線圈浸泡在水中(深度約15~20cm)。

        (4)二號機組通訊裝置檢查情況:機組監(jiān)控LCUA柜內(nèi)PLC模塊運行停止,顯示“STOP”。

        二號機組處理過程:運行總值長向當(dāng)班值長下令“二號機組狀態(tài)無法監(jiān)視,對PLC裝置及SJ30通訊裝置進(jìn)行了檢查,疑是PLC裝置故障,為避免機組失控,立即將2F進(jìn)行停機”。運行人員手動執(zhí)行二號機組“停機令”,停機正常。經(jīng)處理后,二號機組PLC2連接成功,上、下位機均能正常監(jiān)視二號機組運行狀態(tài),執(zhí)行“2F零起升壓”試驗,維護人員對2F定子引出線進(jìn)行了絕緣測試,試驗結(jié)果絕緣合格(吸收比R60″/R15″≥1.6,見表1),隨后成功執(zhí)行2F“發(fā)電”令。

        三號機組處理過程:運行維護人員對三號機組各部位、定子引出線豎井及10kVⅡ段母線進(jìn)行詳細(xì)檢查,未發(fā)現(xiàn)明顯接地點和故障部位。在三號機組出口開關(guān)下端對3F定子引出線(帶電纜)進(jìn)行了絕緣測試,多次試驗結(jié)果均顯示絕緣不合格(吸收比R60″/R15″<1.3,見表1),進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)機組定子線圈部分已浸泡在水中(深度約15~20cm,見圖1)。在布置好機組搶修安全措施后,檢修人員將10kV三號廠變3CB高壓側(cè)電纜改接至3F勵磁變3LB高壓側(cè),開始對3F機組進(jìn)行短路干燥,10小時后,經(jīng)測試,三號機組定子引出線(不帶電纜)絕緣測試結(jié)果顯示絕緣合格(吸收比R60″/R15″>1.6 見表1),恢復(fù)安全措施后,在上位機發(fā)3F“空轉(zhuǎn)”令,成功執(zhí)行;隨后進(jìn)行零起升壓操作,監(jiān)視各參數(shù)均正常,上位機發(fā)3F“發(fā)電”令,機組成功恢復(fù)并網(wǎng)運行。

        表1 定子引出線絕緣測試數(shù)據(jù)

        圖1 3F機組定子線圈檢查圖

        2.2 故障原因

        (1)機組監(jiān)控LCUA柜內(nèi)PLC模塊運行停止是上、下位機都無法監(jiān)視機組運行狀態(tài)的直接原因。

        (2) 二號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作原因是二號機組、三號機組為擴大單元接線并聯(lián)在10kVⅡ段母線上,三號機組在定子接地出現(xiàn)故障時,二號機組保護裝置及10kV母線裝置均會同時發(fā)出“報警”信號。

        (3)三號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作主要原因:

        ①三號機組在檢修后,主軸密封磨損較嚴(yán)重,導(dǎo)致漏水量增大。

        ②機組主軸密封用水一般采用副廠房屋頂水箱供水,由于副廠房屋頂水箱破裂損壞,機組主軸密封供水采用的河道內(nèi)直接取水,由于正直汛期,河道內(nèi)泥沙、渣滓含量重,造成機組主軸密封排水管路堵塞,主軸密封漏水無法從排水管及時排走,漏水在機組管型座豎井內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)筋板內(nèi)積水,積水通過高壓頂起管路孔洞進(jìn)入機組內(nèi),引起定子進(jìn)水,定子絕緣降低造成接地故障。

        3 事故防范措施

        定子繞組單相接地是發(fā)電機最常見的故障之一,它的危害主要表現(xiàn)在接地電弧將進(jìn)一步擴大繞組絕緣損壞范圍,鐵芯也可能被燒傷。若不能及時發(fā)現(xiàn),還可能發(fā)展成嚴(yán)重的匝間短路或相間短路。

        (1)機組在檢修后短期內(nèi)出現(xiàn)設(shè)備故障,針對此次事件,應(yīng)認(rèn)真吸取本次事件教訓(xùn),舉一反三,落實各項安全生產(chǎn)制度要求,認(rèn)真梳理管理流程,強化現(xiàn)場管控,特別是加強委外工作現(xiàn)場監(jiān)督管理及質(zhì)量管理。

        (2)針對電站設(shè)備基礎(chǔ)狀況差,應(yīng)認(rèn)真踏實開展好設(shè)備缺陷管理及設(shè)備隱患排查治理工作,特別是設(shè)備缺陷的閉環(huán)管理,確保早發(fā)現(xiàn)早整改。

        (3)為做好機組狀態(tài)在線觀察,可在管型座豎井內(nèi)安裝高清攝像頭工業(yè)電視系統(tǒng),便于運行人員實時掌握機組運行情況。

        (4)高度重視運行巡視制度落實到位的重要性,做好現(xiàn)場生產(chǎn)管理工作,明確機組在開機至“空轉(zhuǎn)”和運行至“停機”狀態(tài)下,現(xiàn)場值班人員必須到機組管型座豎井內(nèi)對各部位進(jìn)行詳細(xì)檢查,確保及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。

        (5)加強業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)。結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備,從最基礎(chǔ)的項目入手,積極參與學(xué)習(xí)培訓(xùn),努力提高生產(chǎn)人員的專業(yè)素質(zhì)。

        4 結(jié) 語

        某水電站位于雅安市雨城區(qū)草壩鎮(zhèn)青衣江干流,為閘壩式低水頭河床式電站。電站10.5kV系統(tǒng)中性點是經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng),當(dāng)發(fā)生“單相接地”故障時,10.5kV系統(tǒng)中所有運行中的3UO保護裝置都會動作,除機組的3UO保護裝置能自動啟動機組事故停機外,其余的3UO保護裝置只發(fā)告警信號,因此3UO保護裝置不能自動切除發(fā)生“單相接地”的故障點;如果運檢維護人員對此類故障處理不及時,就會將10.5kV系統(tǒng)中(健全相)絕緣薄弱的電氣設(shè)備燒毀。

        [1] 稅正中,施懷謹(jǐn). 電力系統(tǒng)繼電保護[M] . 重慶大學(xué)出版社,2004:241-242.

        [2] 翁昭樺. 繼電保護(1)[M]. 中國電力出版社,1999:206-207.

        [3] 四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司. 水津關(guān)電站運行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(微機保護運行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))[S].四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司,2015.

        (責(zé)任編輯:卓政昌)

        2017-02-10

        [TM622];U464.331+.2;U

        B

        1001-2184(2017)01-0146-02

        廖 濤(1984-),男,四川都江堰人,畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程自動化專業(yè),助理工程師,主要從事電廠生產(chǎn)技術(shù)及運行管理方面工作.

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