發(fā)電機(jī)定子接地故障排查

賈鵬

摘 要：闡述了發(fā)電機(jī)出口離相式封閉母線受潮，使得發(fā)電機(jī)組定子接地跳閘的情況，并分析了具體的處理過程和防范措施。

關(guān)鍵詞：定子接地故障；絕緣子；封閉母線；驅(qū)潮工作

中圖分類號(hào)：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.144

1 事故概述

某電廠2×300 MW發(fā)電機(jī)組采用哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)制造的QFSN-300-2型水氫氫發(fā)電機(jī)，機(jī)端額定電壓為20 kV，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。發(fā)電機(jī)保護(hù)采用的是南京國(guó)電南自凌伊電力自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的DGT-801A保護(hù)裝置，定子接地保護(hù)采用的是基于穩(wěn)態(tài)基波零序電壓和三次諧波原理構(gòu)成的100%保護(hù)。

該廠#1機(jī)組在負(fù)荷為226 MW的情況下運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)突然跳閘解列，汽機(jī)跳閘，鍋爐滅火，監(jiān)控畫面首出“發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作”，就地檢查保護(hù)屏，發(fā)出了“發(fā)電機(jī)定子3U0定子接地”報(bào)警，而雙套保護(hù)均動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)為發(fā)電機(jī)“定子接地”保護(hù)動(dòng)作。下面，結(jié)合此次發(fā)電機(jī)定子接地故障的實(shí)際情況，簡(jiǎn)單分析了大型發(fā)電機(jī)定子接地故障的排查。

2 事故處理過程

2.1 二次系統(tǒng)檢查

跳機(jī)后，應(yīng)先全面檢查保護(hù)裝置，2套發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置A柜、B柜的“定子接地”保護(hù)均動(dòng)作，基波3UO發(fā)跳閘信號(hào)，3次諧波3 W發(fā)報(bào)警信號(hào)，查看保護(hù)定值零序電壓為8 V，延時(shí)4 s動(dòng)作。查看故障錄波圖，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流A，B，C三相峰值分別為3.28 A、3.30 A、3.26 A，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓A，B，C三相峰值分別為86.979 V、80.182 V和74.518 V，C相電壓下降得較快。發(fā)電機(jī)“定子接地”保護(hù)動(dòng)作時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓2套保護(hù)動(dòng)作值分別為8.643 9 V、8.647 4 V和8.668 8 V、8.665 2 V，零序電壓達(dá)到8.6 V保護(hù)動(dòng)作。對(duì)發(fā)電機(jī)出口PT一次側(cè)做加壓試驗(yàn)，保護(hù)屏電壓顯示正確，PT二次回路絕緣測(cè)試合格，基本排除了保護(hù)誤動(dòng)的可能。但是，這些故障數(shù)據(jù)并不能確定是發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障還是外部故障。

2.2 一次系統(tǒng)檢查

初步檢查發(fā)電機(jī)非電氣系統(tǒng)，未發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)有積水、漏氫、漏油等情況，且系統(tǒng)工作正常。定子冷卻水電導(dǎo)率化驗(yàn)合格，在發(fā)電機(jī)本體、勵(lì)磁變、出線離相封母、出口PT、中性點(diǎn)接地裝置、主變、高廠變、高壓脫硫變及其附屬設(shè)備等電氣回路和設(shè)備的外觀檢查中，并未發(fā)現(xiàn)明顯的故障特征。

當(dāng)運(yùn)行人員投入#1主變出口接地刀閘、退出出口PT后，在未隔離發(fā)電機(jī)本體的情況下（即整個(gè)電氣一次回路包括勵(lì)磁變、主變、高廠變、高壓脫硫變、出線離相封母和發(fā)電機(jī)本體等），使用發(fā)電機(jī)專用絕緣電阻測(cè)試儀（武漢康達(dá)生產(chǎn)的型號(hào)為：KD2678）檢查發(fā)變組系統(tǒng)絕緣，其絕緣電阻對(duì)地測(cè)試結(jié)果如表1所示，不符合規(guī)定的要求。

表1 絕緣電阻對(duì)地測(cè)試結(jié)果

序號(hào) 15 s 60 s 吸收比

1 0.67 MΩ 1.72 MΩ 2.56

由于測(cè)試結(jié)果比較小，所以，對(duì)絕緣電阻測(cè)試儀的準(zhǔn)確度產(chǎn)生了懷疑。在更換了同型號(hào)表計(jì)后，又進(jìn)行了絕緣電阻測(cè)量工作，測(cè)量結(jié)果如表2所示，絕緣電阻不合格。

表2 絕緣電阻測(cè)量結(jié)果

序號(hào) 15 s 60 s 吸收比

1 0.65 MΩ 1.72 MΩ 2.56

2 0.7 MΩ 1.7 MΩ 2.42

測(cè)量結(jié)果顯示，測(cè)試的2塊表計(jì)的結(jié)果基本相符，與最近一次的絕緣測(cè)量結(jié)果相比，差距較大，因此，判定了#1發(fā)電機(jī)組確實(shí)存在單相接地故障，但是，仍然無法判斷是發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障還是外部故障。

逐一排查發(fā)電機(jī)附屬設(shè)備，具體的步驟：①先對(duì)發(fā)電機(jī)出口PT一次保險(xiǎn)進(jìn)行了導(dǎo)通測(cè)量，未發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)熔斷，對(duì)出口PT進(jìn)行了絕緣電阻、直阻、空載電流、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，避雷器絕緣電阻、泄漏電流測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均合格。②打開發(fā)電機(jī)與主封母軟連接，測(cè)量了發(fā)電機(jī)本體的離相絕緣電阻，測(cè)量結(jié)果為2.71 GΩ、2.73 GΩ、2.80 GΩ，絕緣電阻全部合格。同時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行了直阻測(cè)試、交直流耐壓試驗(yàn)，轉(zhuǎn)子直阻、絕緣電阻測(cè)試均符合要求，排除了發(fā)電機(jī)定子繞組的內(nèi)部故障。③測(cè)量了發(fā)電機(jī)出口封閉母線的絕緣電阻（主變、高廠變、高壓脫硫變和勵(lì)磁變與封閉母線連接未斷開的情況下），測(cè)試結(jié)果為0.7 MΩ，初步將故障點(diǎn)確定在封閉母相及其所連接的變壓器處。為了進(jìn)一步確定故障點(diǎn)，逐一打開封閉母線與變壓器連接處的軟連接，對(duì)主變、高廠變、高壓脫硫變做絕緣電阻、直阻、介損、直流泄漏、油壓試驗(yàn)，對(duì)勵(lì)磁變做絕緣電阻、直阻、交流耐壓試驗(yàn)（帶穿心CT屏蔽層耐壓試驗(yàn)），試驗(yàn)結(jié)果均合格。對(duì)封閉母線進(jìn)行了離相絕緣電阻測(cè)量工作，A相絕緣電阻為1.7 GΩ、B相絕緣電阻為2 GΩ、C相絕緣為7 MΩ，最后確定封閉母線C相存在故障。

3 事故原因分析

逐一排查C相主封母內(nèi)支撐絕緣子和盤式絕緣子發(fā)現(xiàn)，室外部分絕緣子根部瓷裙上有露珠，部分絕緣子較臟，有污物，靠近微正壓入口處的一個(gè)絕緣子有輕微的間隙放電跡象，但是，并沒有形成貫穿性對(duì)地放電。整個(gè)封母內(nèi)潮氣較重，并且靠近微正壓裝置入口處的母線上有明顯水流痕跡。經(jīng)過分析后，其進(jìn)水原因主要是：事故前1個(gè)月，該地有10 d左右的連續(xù)陰雨天氣，空氣濕度很大；再加上當(dāng)月該機(jī)組一直處于備停狀態(tài)，微正壓裝置一直未投，潮濕空氣通過封閉母線密封面的不嚴(yán)之處進(jìn)入封閉母線。由于該發(fā)電企業(yè)地處北方，冬季晝夜溫差較大，微正壓裝置管道中易產(chǎn)生積水，所以，微正壓裝置啟動(dòng)初期水分還未干燥就會(huì)隨著空氣一起進(jìn)入封閉母線內(nèi)。當(dāng)潮氣進(jìn)入較長(zhǎng)時(shí)間后，由于主封母終端無排氣門，進(jìn)入的水分不易排出，就會(huì)造成瓷瓶表面受潮。在設(shè)備運(yùn)行過程中，主封母內(nèi)部發(fā)熱，潮濕氣體充滿主封母密閉空間，降低了主封母絕緣性，這是造成此次故障的原因。另外，主封母內(nèi)支持絕緣子上的灰塵較多，絕緣子臟污嚴(yán)重，很易產(chǎn)生“爬電”現(xiàn)象，這也是引發(fā)此次故障的原因。