路小游

江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司 江蘇邳州 221300

發(fā)電機(jī)組為電廠的正常運(yùn)作提供了必不可缺的動(dòng)力，因此為了保障電廠配電網(wǎng)的正常運(yùn)行發(fā)電機(jī)組需要長時(shí)間處于高強(qiáng)度的工作狀態(tài)下。否則就會(huì)阻礙電廠的生產(chǎn)效率甚至有可能會(huì)使電廠配電網(wǎng)無法正常工作，因此，發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量和安全關(guān)乎著整個(gè)發(fā)電廠的正常運(yùn)行。

1 事故概述

某發(fā)電企業(yè)7號機(jī)組投產(chǎn)于2005年，發(fā)電機(jī)機(jī)端三組TV柜配置PT（電壓互感器）均為沈陽電壓互感器廠生產(chǎn)，型號為JDZX4-20。TV1送至發(fā)變組保護(hù)A、B柜，TV2送至發(fā)變組保護(hù)A、B柜、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、故障錄波器，TV3送至自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、DCS。發(fā)電機(jī)為三機(jī)無刷勵(lì)磁模型，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院組裝的ABBUnitrol-F系列自動(dòng)勵(lì)磁柜。2017年某日7號機(jī)發(fā)變組過勵(lì)磁報(bào)警，檢查發(fā)變組系統(tǒng)畫面上7號發(fā)電機(jī)定子電壓快速上升至22kV，對7號機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查7號機(jī)勵(lì)磁電流、電壓均增加，隨后機(jī)組跳閘報(bào)警發(fā)電機(jī)解列。檢查CRT報(bào)警畫面上發(fā)變組A、B保護(hù)柜動(dòng)作，發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作[1]。

2 發(fā)電機(jī)PT故障原因分析

2.1 PT故障分析

由于DCS畫面與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行通道所取發(fā)電機(jī)端電壓均來自于TV3柜，即DCS畫面中電壓曲線即可反映勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中采樣電壓變化。又故障發(fā)生時(shí)無功增加，此時(shí)機(jī)端電壓應(yīng)上升，但是畫面中AC相間電壓上升，同時(shí)AB、BC相間電壓下降，而取自TV2的故障錄波器三相電壓均平衡上升，B相PT一次熔斷器熔斷，可以判斷問題出在TV3的B相PT。由TV3柜B相PT對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以判斷出TV3柜B相PT出現(xiàn)匝間短路。在后期電壓互感器的解體中驗(yàn)證了此判斷。

2.2 PT熔斷器慢熔

由于故障發(fā)生到機(jī)組跳閘經(jīng)歷時(shí)間較長，超過30s，因此可以分析PT熔斷器不是立即熔斷而是發(fā)生緩慢熔斷。由于TV3柜B相PT出現(xiàn)匝間短路使得一次回路阻抗下降，一次回路中電流增大。由于PT一次阻抗下降阻值并不是很大，導(dǎo)致了PT不是直接熔斷而是由于電流增大而發(fā)熱出現(xiàn)了慢熔情況。PT慢熔使得PT的二次電壓緩慢下降，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采樣電壓降低。調(diào)節(jié)器誤認(rèn)為發(fā)電機(jī)出口電壓降低，因此在不斷增磁，勵(lì)磁電流不斷增大。發(fā)變組機(jī)端一次電壓一直升高直至觸發(fā)發(fā)變組“反時(shí)限過勵(lì)磁”保護(hù)動(dòng)作[2]。

2.3 勵(lì)磁PT斷線邏輯

自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在PT斷線時(shí)會(huì)切換至備用通道運(yùn)行，但是此次事故中勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并未切換值得注意。查閱ABBUnitrol-F自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PT斷線邏輯為只要滿足紅框內(nèi)dUdt＞5.0p.u./s的判據(jù)（三機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)），勵(lì)磁系統(tǒng)報(bào)“MachinePTFAIL”，自動(dòng)切換至備用通道運(yùn)行。發(fā)電機(jī)PT一次熔斷器發(fā)生慢熔時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓跌落速率達(dá)不到dUdt＞5.0p.u./s，因此也不會(huì)報(bào)出PT斷線。發(fā)電機(jī)PT一次熔斷器慢熔時(shí)，ABBUnitrol-F勵(lì)磁調(diào)節(jié)器不會(huì)報(bào)出PT斷線故障，從而無法進(jìn)行通道切換（V/f限制器因頻率不變、所采電壓下降，故限制器不會(huì)動(dòng)作）[3]。

3 防范措施

3.1 電壓互感器缺陷防范措施

近幾年已有多起因電壓互感器缺陷導(dǎo)致機(jī)組相關(guān)保護(hù)動(dòng)作從而造成停機(jī)的事故發(fā)生，因此提出如下防范措施：①加強(qiáng)電壓互感器的定期檢查與試驗(yàn)工作，嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，防止因試驗(yàn)方法不當(dāng)對互感器造成損害。②當(dāng)測試數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)有明顯差別時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析原因并及時(shí)處理，建議將同一批次PT全部更換。③定期對運(yùn)行年限超過5年的發(fā)電機(jī)PT開展局部放電和感應(yīng)耐壓等診斷性試驗(yàn)，以便更好地發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，及時(shí)更換。

3.2 PT熔斷器慢熔防范措施

梳理近期發(fā)生的一些PT慢熔案例可以發(fā)現(xiàn)，其原因有電壓互感器故障，也有一次熔斷器本身制造工藝問題，因此提出以下防范措施：①定期對發(fā)電機(jī)出口PT一次熔斷器進(jìn)行更換，建議以一個(gè)小修周期為更換周期，防止因?yàn)殚L期運(yùn)行中發(fā)熱累積、PT勵(lì)磁電流突增等情況對熔斷器造成累積損傷。②選取質(zhì)量好、制造工藝優(yōu)良的產(chǎn)品，防止因?yàn)槿蹟嗥鞅旧韱栴}造成慢熔。已有多家科研院研究表明，進(jìn)口PT熔斷器阻值、導(dǎo)電率、限流特性等參數(shù)明顯優(yōu)于國內(nèi)熔斷器產(chǎn)品[4]。

3.3 勵(lì)磁系統(tǒng)升級改造

勵(lì)磁系統(tǒng)PT斷線邏輯無法識別PT熔斷器慢熔情況，在自動(dòng)模式下將不斷增磁，從而導(dǎo)致過勵(lì)磁跳機(jī)，是本次事故停機(jī)的主要原因。針對不具備PT慢熔邏輯判斷的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器提出以下升級改造措施：①對可以內(nèi)部升級程序的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，建議修改PT斷線邏輯程序。參考邏輯如：PT1的三個(gè)相間電壓與第二組PT2的進(jìn)行比較，此時(shí)PT2的電壓是正常的，即PT2三個(gè)線電壓均大于有壓判別門檻Uzd2，判斷任一個(gè)差值是否超過相間電壓差定值（可整定），并且同時(shí)判斷PT1開口三角電壓是否超過中性點(diǎn)零序電壓差定值（可整定），增加機(jī)端電流突變量達(dá)到閾值時(shí)閉鎖PT斷線。PT1電壓正常、PT2慢熔的情況同理。②一些勵(lì)磁調(diào)節(jié)器無法對內(nèi)部邏輯進(jìn)行修改，則建議用外加裝置的方式進(jìn)行PT斷線判別。具體邏輯判斷如上所述，當(dāng)外接裝置判斷PT斷線后輸出一組常開接點(diǎn)閉合，通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)器外部切換通道方式進(jìn)行切換，同時(shí)可對DCS畫面發(fā)信[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，針對一起停機(jī)事故中發(fā)電機(jī)PT匝間短路故障而導(dǎo)致的PT熔斷器慢熔、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PT斷線邏輯問題進(jìn)行了梳理，詳解了對此類故障的分析方法和系統(tǒng)性的防范措施。筆者認(rèn)為，應(yīng)該重視機(jī)組相關(guān)設(shè)備中存在的此類問題，盡早采取相應(yīng)措施，以有效避免事故發(fā)生。