勵磁變爆炸原因分析及預防措施

摘 要：發電機勵磁系統在自勵狀態下做發電機空載勵磁系統閉環試驗過程中發生勵磁變爆炸事故，導致勵磁變壓器B相、C相不能使用。通過檢查分析，制定了防范措施。

關鍵詞：勵磁變 爆炸 動作 跳閘

中圖分類號：TM5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0109-02

發電機勵磁系統對電力系統的電壓控制和穩定控制具有重要的作用，對電力系統的動態過程影響大；其主要作用是維持發電機或其他控制點的電壓在給定水平，控制并聯運行機組無功功率的合理分配，提高電力系統的穩定性。

1 事件經過

XX煤電一體化2x600 MW新建工程#1機組正在調試階段，2012年5月31日17時00分，#1機組勵磁變在他勵狀態下完成了發電機短路試驗、空載升壓試驗等試驗項目。2012年5月31日 20時00分，中試所通知施工單位將勵磁變6kV臨時試驗電源電纜拆除后，隨后施工人員進行1號機組勵磁變高壓側軟連接恢復工作；21時00分#1機勵磁變高壓側軟連接安裝完畢，并經業主、監理等管理部門驗收合格后才封閉；21時30分，電廠運行人員連同施工人員及中試所人員對#1機勵磁變軟連接恢復工作的工作票內容進行了檢查，并確認工作完畢后，逐一恢復安全措施，告知值長，中試所可以進行發電機勵磁系統閉環試驗。

接電廠值長命令后，中試所開始對發電機勵磁系統進行閉環試驗，當發電機出口電壓升至15 kV時、檢查相關設備、系統正常，未發現異常現象；第7分鐘升至發電機出口額定電壓22 kV后，于22點57分聽到爆炸聲及看到閃光，立即進行察看，在汽機房零米層發現勵磁變B、C相燒毀，如圖1所示。

勵磁變技術參數為：型號：DCB10-2200/22，額定頻率：50 Hz/額定容量：3×2200 kVA，相數：3 相/短路阻抗：8.02 %，聯結組標號：Yd11/冷卻方式：AN/AF使用條件：戶內式/絕緣等級：F防護等級：IP23/生產廠家：順德電氣設備有限公司/出廠日期：2011年7月/出廠序號：201107167。

2 原因分析及事故處理

2.1 事故原因分析

2012年7月1日11時29分，針對#1機組勵磁變爆炸，在第一時間內組織相關單位及專業人員進行問題分析。

#1機組勵磁變在自勵狀態下做發電機空載勵磁系統閉環試驗過程中發生爆炸事故，導致勵磁變壓器B相、C相不能使用，為了不影響#1機組并網發電，經相關單位討論，先挪用#2機組的勵磁變壓器更換。

2012年5月31日22：57：10.0854，發電機電壓升至額定電壓22 kV，三相電壓正常，此時勵磁變高壓側電流三相對稱，一次值在55 A左右；當在22：57：10.6976時，C相出現金屬性接地，電壓為0 V，A、B相電壓變成線電壓，提高到98V左右，此時3U0為94.76 V，發電機中性點零序電壓為115.35 V。22：57：12.7712時，B相電壓出現異常，至22：57： 12.8056時出現完全金屬性接地，并伴隨B、C相間短路。此時，勵磁變高壓側B、C電流瞬間出現大電流現象，持續將近220 ms，期間出現最大電流高達5060A；發電機機端B、C相瞬間也出現大電流現象，持續將近220 ms，期間出現最大電流高達97700A。22：57：12.801時，發變組保護A柜保護啟動，延時53 ms后負序過流T1、T2出口動作，負序電流10.06 A；延時62 ms發電機過流T1、T2出口動作，動作電流值為17.38A；延時22ms主變差動動作，差動電流14.69A，出口跳開滅磁開關。22：57：12.802時，發變組保護B柜保護啟動，延時53 ms后負序過流T1、T2出口動作，負序電流10.06 A；延時62 ms發電機過流T1、T2出口動作，動作電流值為16.88A；延時23 ms主變差動動作，差動電流14.63 A，出口跳開滅磁開關。經分析，保護動作正常，由于下發定值中，勵磁變速斷電流40 A，時間0.2 s，勵磁變過流6 A，時間1.2 s，雖然實際電流大于定值要求，但電流保持時間還沒有達到定值要求，所以勵磁變速斷/過流沒有動作。保護裝置采用北京四方CSC-300F（V1.22WX），雙重化配置，本故障，發變組保護A柜和B柜同時動作，動作行為完全一致，通過對發變組保護動作情況、故障錄波、發電機及勵磁變參數等數據進行了深入分析，認為此次事故故障點及原因為：先是勵磁變C相高壓側引流線線鼻子脫落引起接地短路，相當于發電機出口C相接地，導致發電機中性點電壓升壓到11.5kV左右，從而使發電機發生不對稱運行，使發電機A、B相線電壓峰值再抬高到38～40kV左右（即發電機空載電勢）；也即勵磁變高壓側A、B兩相峰值電壓達到38KV左右，此時的勵磁變為缺相運行，則勵磁變高壓側中性點電壓漂移，中性線上有電壓，根據查閱相關資料，中性線的電壓大約為相電壓一半（由于此時的相電壓升高為線電壓，故電壓大約11 kV）；由于勵磁變C相高壓側線鼻子已脫落，其中間接線銅排與高壓側CT進線銅排存在一個斷口，斷口上側為發電機通過軟電纜已經接地，斷口下側電勢為11 kV左右，而正常時這兩銅排是通過軟電纜連接的，其兩銅排距離只有5 cm左右，因此在該斷口處發生電弧短路（從故障錄波可看出此時，C相電壓短暫恢復，A、B兩相電壓降低，B、C兩相電流相位差180°），并通過已脫落軟電纜接地。另外，由于A、B峰值電壓被抬高到38～40 kV左右，B相存在的絕緣薄弱點又被擊穿造成電弧放電，（從現場看見B相高壓側軟電纜也有熔斷現場）。因此故障可以定性為：首先勵磁變高壓側C相引流軟電纜脫落造成發電機C相接地后，勵磁變缺相運行，使勵磁變中性線電壓反串到勵磁變C相高壓側，在勵磁變高壓側C相斷口處造成短路并通過引流軟電纜接地；同時勵磁變高壓側B相也存在絕緣薄弱點被擊穿放電，從而使勵磁變高壓側B、C相存在兩相接地短路；竟而在勵磁變高壓側C相斷口處發生為弧光短路接地和勵磁變高壓側B、C兩相接地短路爆炸事故。

2.2 事故處理

（1）由于勵磁變發生短路爆炸，致使勵磁變B相、C相不能使用；為了不影響#1機組并網發電，經相關單位討論，先挪用#2機組的勵磁變壓器進行更換，并對連接勵磁變的離相封閉上的盤式絕緣子進行更換。

（2）對發電機本體進行檢查并進行常規試驗及直流耐壓試驗，合格。

（3）對發電機出口的離相封閉母線進行檢查并進行交流耐壓試驗，合格。

（4）對更換后的勵磁變進行仔細檢查（包括廠家安裝的連接線及螺栓）并進行常規試驗及交流耐壓試驗，合格。

（5）對#1高廠變、#1主變進行檢查并進行常規試驗，合格。

（6）2012.6.17.21：05 #1機組勵磁變在自勵狀態下完成了發電機空載勵磁系統閉環試驗，勵磁變運行正常。2012.06.18 6：18 #1機組并網成功。

3 預防措施

（1）勵磁變安裝完后，應對廠家內部連接線的螺栓必須重新檢查一遍，螺栓緊固力是否符合安裝規范要求。

（2）按照《電力設備交接試驗標準》GB50150-2006對勵磁變進行常規試驗及交流耐壓試驗，檢驗該變壓器是否合格。

（3）做發電機空載勵磁系統閉環試驗前，首先應對勵磁系統仔細檢查，確認已檢查好后，將試驗人員布置到位，緩慢升壓，每次升壓后需到就地檢查勵磁變運行情況，運行正常后，才允許再次升壓。

（4）勵磁變運行時，加強巡視，確保勵磁變本體溫度不超過設計最大允許溫升100°，溫度有上升趨勢時應及時查找原因并及時處理。

（5）加強設備定期試驗及絕緣監督的管理。

4 結論

首先勵磁變高壓側C相引流軟電纜脫落造成發電機C相接地后，勵磁變缺相運行，使勵磁變中性線電壓反串到勵磁變C相高壓側，在勵磁變高壓側C相斷口處造成短路并通過引流軟電纜接地；同時勵磁變高壓側B相也存在絕緣薄弱點被擊穿放電，從而使勵磁變高壓側B、C相存在兩相接地短路；竟而在勵磁變高壓側C相斷口處發生為弧光短路接地和勵磁變高壓側B、C兩相接地短路爆炸事故。

參考文獻

[1]孫富根，陳海軍.機組勵磁變故障原因分析和防范措施[J].電力安全技術，2010（5）.

[2]羅少春.鍋爐制粉系統爆炸原因分析及預防措施[J].安徽電力，2006（3）.