張 婷，劉福春，許 準

（國網(wǎng)新源控股有限公司北京十三陵蓄能電廠，北京 102200）

0 引言

發(fā)電機在轉(zhuǎn)動過程中，不平衡的磁通交鏈在轉(zhuǎn)軸上，發(fā)電機轉(zhuǎn)軸的兩端就會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢稱為軸電壓，在較高的軸電壓作用下將會產(chǎn)生較大的軸電流。在絕緣正常情況下軸電流較小，當超過正常值時，軸電流保護能及時發(fā)信或停機[1]。軸電流對發(fā)電機組具有很大的危害性，若未被及時檢測到，可能造成機組主要元件的嚴重損壞[2-5]。發(fā)電機軸電流保護可以有效防止軸電流對軸承及導(dǎo)瓦的破壞。

抽蓄機組在電網(wǎng)中具有削峰填谷、事故備用的作用，具有發(fā)電電動機和水泵水輪機2 種工況，且工況轉(zhuǎn)換頻繁、轉(zhuǎn)速高、容量大[6]。抽蓄機組由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸電流保護動作原因較多，事故發(fā)生原因排查較為困難。文獻[7-9]分析了抽蓄機組可能產(chǎn)生軸電流的回路、原因及軸電流保護配置；文獻[10-11]提出了防范軸電流產(chǎn)生的具體措施。以上文獻均未提及由于飛擺過速裝置導(dǎo)致軸電流保護動作的事故，未將飛擺過速裝置故障納入可能產(chǎn)生軸電流的原因之一。

本文通過分析一起抽蓄機組飛擺過速裝置萬向軸與過速裝置本體連接處鎖緊頂絲松動，造成萬向軸下沉并與飛擺過速裝置底座發(fā)生摩擦接地導(dǎo)致軸電流保護動作的事故，重新梳理完善了軸電流保護動作可能的原因，最終確定故障點，并介紹了處理過程。

1 事故過程

某抽蓄電廠1 號機組發(fā)電啟動過程中，勵磁投入之后，轉(zhuǎn)速達到97.4%，轉(zhuǎn)子電流13.52 A，轉(zhuǎn)子電壓16.16 V，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)“SHAFT CURRENT PROT TRIP”，“UNIT TRIP RELAY OPERATE”，“ELECT PROT TRIP I”，“ELECT PROT TRIP II”報警，機組開機失敗。

2 事故分析

2.1 原因梳理

可能導(dǎo)致事故發(fā)生的原因如下：

（1）保護誤動作；

（2）軸瓦進入雜質(zhì)或絕緣墊片損壞；

（3）各部軸承蓋板與主軸之間梳齒密封絕緣損壞或存在雜質(zhì)；

（4）主軸頂端齒盤測速系統(tǒng)中探頭與齒盤接觸；

（5）勵磁滑環(huán)內(nèi)部碳粉沉積；

（6）擺度探頭與主軸接觸。

2.2 問題排查

（1）故障發(fā)生時況勵磁已投入，機組轉(zhuǎn)速達到97.4%，轉(zhuǎn)子電流13.52 A，轉(zhuǎn)子電壓16.16 V，查看監(jiān)控報警信息，在軸電流保護動作之前機組開機流程正常，勵磁已正確投入，未見其他異常報警，監(jiān)控系統(tǒng)報警信息如圖1 所示。

1號機組故障錄波如圖2 所示，19 小時29 分26 秒時有軸電流保護動作信號，并且軸電流值呈明顯周期增大趨勢。因此，可以斷定軸電流保護正確動作。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)報警信息

圖2 機組故障錄波圖

（2）對1號機組開機至發(fā)生軸電流保護動作期間振動擺度值進行檢查，未見異常，振擺值均正常且與歷史幅值吻合，各部油溫瓦溫平穩(wěn)無異常升高，結(jié)合軸電流波形可以排除導(dǎo)瓦絕緣異常。

（3）對1號機組上導(dǎo)蓋板處梳齒密封進行間隙檢查，未見異常。

（4）對1號機組一次部分進行檢查，未見異常，勵磁滑環(huán)內(nèi)碳刷近期清掃更換，排除碳粉沉積可能。

（5）對1號機組測速探頭進行檢查，固定牢靠，無破損現(xiàn)象。

（6）對擺度探頭檢查，無松動破損。

完成上述檢查之后均未見異常，進行手動開機加勵磁試驗。當勵磁電流升高至20 A時，定子電壓1.2 kV，勵磁滑環(huán)罩內(nèi)飛擺過速保護裝置底座處出現(xiàn)間歇性打火現(xiàn)象。停機后檢查飛擺過速裝置萬向軸與過速裝置本體連接處鎖緊頂絲松動，如圖3所示，造成萬向軸下沉并與飛擺過速裝置底座發(fā)生摩擦接地，如圖4所示，軸電流保護動作。

圖3 飛擺過速保護裝置萬向軸與鎖緊頂絲

圖4 萬向軸摩擦后痕跡

2.3 原因分析

缺陷發(fā)生的直接原因為飛擺過速裝置萬向軸與本體連接處鎖緊頂絲松動，在機組運行過程中萬向軸與金屬底座發(fā)生摩擦，導(dǎo)致軸電流保護動作，機組發(fā)電工況啟動不成功。

造成飛擺過速裝置萬向軸與本體連接處鎖緊頂絲松動的原因，一方面是由于1 號機組運行強度高，機組運行中振動大，導(dǎo)致元件松動；另一方面原因是檢修工藝不到位，機組檢修時未對頂絲進行檢查，頂絲緊固時未加鎖固膠防止松脫。

3 處理過程

將飛擺過速保護裝置從勵磁滑環(huán)罩內(nèi)拆除，對飛擺過速裝置萬向軸與本體連接處鎖緊頂絲進行緊固處理，并對飛擺過速保護裝置進行手動傳動，信號動作正常。手動開機加勵磁至額定值，機組運行正常，機組錄波中軸電流值無異常，故障消除。

4 結(jié)束語

本文分析了一起抽蓄機組因飛擺過速裝置故障導(dǎo)致軸電流保護動作的事故，通過分析暴露出對此類設(shè)備維護不到位，設(shè)備檢修工藝不完善等問題。抽蓄機組工況轉(zhuǎn)換頻繁，運行強度較大，機械過速保護的可靠動作，對于電廠的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，更應(yīng)該加強對此類關(guān)鍵機械部件的檢查和維護。發(fā)電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致故障定位較難，尤其是瞬時故障，因此需要提高維護人員業(yè)務(wù)能力。現(xiàn)有飛擺過速裝置已運行近20年，金屬部件已產(chǎn)生疲勞斷裂，為提高保護裝置可靠性，應(yīng)加快智能化改造，減小設(shè)備維護量，使機組運行更穩(wěn)定安全。