金清山，李國(guó)賓，任 剛，許 翔，李 倩

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

主題詞： 勵(lì)磁系統(tǒng)；定子電流；電流缺相

1 引言

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“張河灣電廠(chǎng)”）位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線(xiàn)距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)25萬(wàn)kW單級(jí)混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量100萬(wàn)kW，以一回500 kV線(xiàn)路接入河北南部電網(wǎng)，主要承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，并且在電網(wǎng)故障甚至瓦解時(shí)，可以充當(dāng)電網(wǎng)最佳的緊急事故備用和“黑啟動(dòng)”電源。

張河灣電廠(chǎng)1～4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)采用ABB公司UNITROL 5000勵(lì)磁系統(tǒng)，于2007年投入運(yùn)行。我廠(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)具有兩個(gè)通道，通過(guò)一組發(fā)電機(jī)出口CT采集機(jī)端電流，用于勵(lì)磁控制屏顯示及勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)，此電流回路發(fā)生故障時(shí)將會(huì)影響勵(lì)磁系統(tǒng)的兩個(gè)通道。

2 故障發(fā)生經(jīng)過(guò)

2018年4月20日13：56，張河灣電廠(chǎng)進(jìn)行1號(hào)機(jī)C級(jí)檢修后發(fā)電方向并網(wǎng)試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁控制屏顯示定子電流較實(shí)際電流偏差較大。

監(jiān)控系統(tǒng)顯示定子電流5 500 A左右，發(fā)電機(jī)功率148 MW。

勵(lì)磁系統(tǒng)控制屏顯示定子電流3 960 A，發(fā)電機(jī)功率101 MW。

張河灣電廠(chǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)定子電流取三相電流的平均值，勵(lì)磁控制屏顯示電流與實(shí)際電流相比，相差1 540 A左右，相差了1/3左右的電流，故判斷勵(lì)磁系統(tǒng)采集定子電流缺相，值守人員立即執(zhí)行停機(jī)流程。

3 事故情況排查

（1）由于本次檢修中，對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)端CT端子箱進(jìn)行了改造，故首先對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)端CT端子箱至勵(lì)磁控制柜接線(xiàn)進(jìn)行排查。

1）核對(duì)發(fā)電機(jī)CT端子箱至勵(lì)磁控制柜的接線(xiàn)。

經(jīng)過(guò)核對(duì)電纜線(xiàn)號(hào)，確定發(fā)電機(jī)機(jī)端CT端子箱至勵(lì)磁控制柜接線(xiàn)正確。

2）為了驗(yàn)證發(fā)電機(jī)機(jī)端CT端子箱至勵(lì)磁控制柜二次回路完好，故進(jìn)行通流試驗(yàn)，在發(fā)電機(jī)機(jī)端CT端子箱分別用繼電保護(hù)測(cè)試儀向勵(lì)磁系統(tǒng)通入三相0.85 A（二次額定電流）電流，勵(lì)磁系統(tǒng)顯示為10.19 kA，采樣正確，從而確定，CT端子箱至勵(lì)磁系統(tǒng)的二次回路正常。

（2）檢查電流互感器CT8（送勵(lì)磁系統(tǒng)定子電流）各繞組的直阻，CT8接線(xiàn)圖如圖1所示。

圖1 CT8接線(xiàn)圖

將電流互感器二次回路永久接地點(diǎn)斷開(kāi)，分別用萬(wàn)用表測(cè)量U1的1S11S2、V1的2S12S2、W1的3S13S2直阻，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 CT8直阻測(cè)量結(jié)果

由于使用萬(wàn)用表測(cè)量線(xiàn)圈的誤差比較大，此數(shù)據(jù)只能作為參考，至此，懷疑C相回路存在異常情況。

（3）為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述猜想，故繼續(xù)向CT根部查找，將C相CT根部端子箱打開(kāi)，找到對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈S1S2。

將S1S2從端子箱拆除，在出線(xiàn)側(cè)進(jìn)行通流試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常，測(cè)試結(jié)果證明C相CT根部端子根部出線(xiàn)側(cè)至勵(lì)磁控制柜二次回路正常，故懷疑C相CT根部端子接線(xiàn)柱與接線(xiàn)端子接觸不良導(dǎo)致C相無(wú)電流，對(duì)接線(xiàn)進(jìn)行緊固。

（4）為了驗(yàn)證故障處理情況，進(jìn)行發(fā)電機(jī)升流試驗(yàn)，勵(lì)磁系統(tǒng)顯示定子電流缺相，故障依然存在。利用鉗形電流表測(cè)量端子箱上下端口各相電流情況。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 端子箱各相電流

（5）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以判斷在發(fā)電機(jī)機(jī)端CT端子箱至CT根部存在接地點(diǎn)，接地點(diǎn)范圍如圖3所示。

圖3 接地范圍示意

圖3 中B點(diǎn)無(wú)電流，而C點(diǎn)有電流通過(guò)，則證明回路并未開(kāi)路，是B點(diǎn)之前某個(gè)地方存在接地，導(dǎo)致電流未到達(dá)B點(diǎn)，而是通過(guò)某個(gè)地方的接地與C點(diǎn)形成回路。用萬(wàn)用表測(cè)量B點(diǎn)對(duì)地電阻（永久接地點(diǎn)解開(kāi)后），測(cè)試結(jié)果為77 Ω，進(jìn)一步證實(shí)B點(diǎn)至CT根部存在接地（正常應(yīng)為無(wú)窮大）。

結(jié)合第3步的查找（C相CT根部端子根部出線(xiàn)側(cè)至勵(lì)磁控制柜二次回路正常），可進(jìn)一步縮小范圍，基本可以確定C相CT根部端子根部接線(xiàn)柱存在接地。

（6）確認(rèn)故障點(diǎn)：將C相CT根部端子板拆下進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)接線(xiàn)柱絕緣套管破損，接線(xiàn)柱（螺桿）經(jīng)外殼接地，如圖4所示。

圖4 接地處圖片

4 原因分析

（1）直接原因：1號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端CT8 C相CT根部端子接線(xiàn)柱通過(guò)管母外殼接地，導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)采集定子電流缺相。

（2）根本原因：

1）1號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端CT根部端子接線(xiàn)柱絕緣套管老化破損，導(dǎo)致接線(xiàn)柱經(jīng)管母外殼接地。

2）1號(hào)機(jī)C級(jí)檢修期間未對(duì)該部分接線(xiàn)柱進(jìn)行檢查，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣套管老化存在的隱患，導(dǎo)致發(fā)生本次事故。

5 事故處理

（1）更換接線(xiàn)柱及絕緣套管。

（2）為了強(qiáng)化接線(xiàn)柱與外殼之間的絕緣，在接線(xiàn)柱上增加2層絕緣套管，如圖5所示。

（3）上述步驟完成后，回裝接線(xiàn)柱。接線(xiàn)完成后，用搖表在發(fā)電機(jī)CT端子箱處測(cè)量C相對(duì)地絕緣，絕緣良好。

（4）向調(diào)度申請(qǐng)發(fā)電并網(wǎng)試驗(yàn)，機(jī)組并網(wǎng)后，勵(lì)磁控制屏顯示定子電流及功率正常，缺陷處理完畢。

6 暴露問(wèn)題

（1）設(shè)備管理不到位、專(zhuān)業(yè)技能有待提高，未能提前發(fā)現(xiàn)CT根部接線(xiàn)柱絕緣套管老化產(chǎn)生的隱患。

（2）設(shè)備維護(hù)不到位，1號(hào)機(jī)C修期間對(duì)CT直阻進(jìn)行了測(cè)量，數(shù)據(jù)正常，但由于1號(hào)機(jī)機(jī)端CT根部接線(xiàn)端子涂刷了絕緣膠，未進(jìn)行更直觀深入的檢查。

圖5 更新新緣柱及絕緣套管

7 防范措施

（1）目前我廠(chǎng)只有1號(hào)機(jī)機(jī)端CT根部端子涂刷了絕緣膠，秋檢預(yù)試時(shí)，將對(duì)1號(hào)機(jī)機(jī)端CT根部端子的絕緣膠進(jìn)行清理，并將接線(xiàn)柱絕緣套管全部進(jìn)行更換，消除設(shè)備隱患。

（2）結(jié)合1號(hào)機(jī)的本次缺陷，在其他機(jī)組檢修時(shí)將把機(jī)端CT根部端子檢查作為檢修項(xiàng)目，每年進(jìn)行一次全方位的檢查，并做好相關(guān)的驗(yàn)收工作。

（3）針對(duì)此次缺陷，我廠(chǎng)將舉一反三，對(duì)類(lèi)似的端子進(jìn)行排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的缺陷及隱患。

8 結(jié)論

勵(lì)磁系統(tǒng)是發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備的重要組成部分，勵(lì)磁系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行是發(fā)電機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。結(jié)合本次事故，張河灣電廠(chǎng)將增強(qiáng)對(duì)全廠(chǎng)二次設(shè)備回路的檢修排查力度，進(jìn)一步完善檢修項(xiàng)目，及時(shí)發(fā)現(xiàn)二次回路存在的缺陷及隱患，強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)維管理，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。