淺談600MW機(jī)組勵(lì)磁變故障分析和對(duì)策

摘 要：某公司某電廠一期工程2臺(tái)600MW機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)勵(lì)磁變均采用某電氣有限公司生產(chǎn)的樹脂澆筑干式變壓器，三相間隔獨(dú)立，每相由兩個(gè)繞組組成，機(jī)組勵(lì)磁采用ABB UNITROL 5000型調(diào)節(jié)器。2011年投產(chǎn)，至2014年9月發(fā)生故障，只運(yùn)行不到4年，1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁變就故障燒毀更換。經(jīng)過對(duì)#1機(jī)勵(lì)磁變壓器出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和處理，故障現(xiàn)已消除，系統(tǒng)也可以正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組勵(lì)磁變故障；分析；對(duì)策

1 事件檢查情況

1.1 設(shè)備基本情況

某1號(hào)機(jī)勵(lì)磁變使用海南金盤電氣有限公司制造的樹脂澆筑干式變壓器，三相間隔獨(dú)立，每相由兩個(gè)繞組組成，具體參數(shù)如表1，機(jī)組勵(lì)磁采用ABB UNITROL 5000型調(diào)節(jié)器。

#1勵(lì)磁變2010年01月投入運(yùn)行，投入運(yùn)行后至本次事件發(fā)生前，該變壓器均按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項(xiàng)檢查、試驗(yàn)，最近一次檢查于2014年5月進(jìn)行，各項(xiàng)參數(shù)均無異常。

1.2 事件發(fā)生前機(jī)組運(yùn)行情況

#1機(jī)組正常運(yùn)行，發(fā)電機(jī)有功530MW，無功150MVAR，發(fā)電機(jī)額定電壓22kV運(yùn)行，發(fā)電機(jī)三相電流14.5kA正常運(yùn)行。勵(lì)磁電壓346V，勵(lì)磁電流為3652A，勵(lì)磁變高壓側(cè)電流為121A，勵(lì)磁變高壓繞組運(yùn)行溫度分別為50℃左右、鐵芯溫度為82℃左右。#1機(jī)組運(yùn)行電氣參數(shù)平穩(wěn)無異常，發(fā)變組保護(hù)無任何報(bào)警。現(xiàn)場無檢修人員作業(yè)，無重要設(shè)備的啟停操作。

1.3 現(xiàn)場檢查情況

2014年9月24日22時(shí)26分58秒，某某公司1號(hào)機(jī)組運(yùn)行中突然跳閘，檢查#1機(jī)ETS保護(hù)首出“發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作停機(jī)”，#1發(fā)變組保護(hù)A柜RCS985保護(hù)裝置“勵(lì)磁變過流”保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)B柜DGT801B保護(hù)裝置“勵(lì)磁變速斷”保護(hù)動(dòng)作，兩套發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作信號(hào)一致。就地檢查發(fā)現(xiàn)#1機(jī)勵(lì)磁變A、B相柜體冒煙。#1機(jī)勵(lì)磁變A、B相持續(xù)冒煙，發(fā)出焦臭味。#1勵(lì)磁變A相間隔內(nèi)表面和設(shè)備多處漆黑，#1勵(lì)磁變內(nèi)低壓側(cè)封閉母線、高壓側(cè)離相母線、#1勵(lì)磁變C相間隔設(shè)備的外觀無明顯異常，#1發(fā)變組轉(zhuǎn)檢修后進(jìn)入勵(lì)磁變柜內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)#1勵(lì)磁變高壓側(cè)表面、低壓繞組A2端部燒損嚴(yán)重且表面有金屬熔物，低壓繞組出線柱、變壓器鐵芯底部邊角有燒熔痕跡，鐵芯接地母排部分燒損接近斷裂，A相A2繞組低壓側(cè)接C相出線的出線柱有灼燒痕跡，高壓繞組進(jìn)線銅排、高壓側(cè)電流互感器支架均有灼傷痕跡；#1勵(lì)磁變B相間隔內(nèi)表面和設(shè)備多處漆黑，B1低壓側(cè)繞組端部燒損嚴(yán)重且表面有金屬熔物，出線柱燒斷，對(duì)應(yīng)位置鐵芯有數(shù)層硅鋼片燒熔，B2繞組低壓側(cè)繞組端部燒損，出線柱有灼傷痕跡。鐵芯底部邊角有燒熔痕跡，鐵芯接地母排部分燒損接近斷裂。對(duì)變壓器繞組做絕緣和直阻試驗(yàn)：A相A2繞組低壓側(cè)、B相B1、B2繞組低壓側(cè)絕緣為0。

2 故障原因分析

2.1 保護(hù)動(dòng)作情況分析

#1發(fā)變組保護(hù)A柜RCS985保護(hù)裝置“勵(lì)磁變過流”保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)B柜DGT801B保護(hù)裝置“勵(lì)磁變速斷”保護(hù)動(dòng)作，兩套發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作信號(hào)一致，一次設(shè)備確有故障，保護(hù)定值17.5A/0.3s，故障電流均大于定值，保護(hù)正確動(dòng)作。

2.1.1 #1發(fā)變組保護(hù)A柜985B保護(hù)動(dòng)作報(bào)告（表2）

起始后開入量狀態(tài)（表3）

2.1.2 #1發(fā)變組保護(hù)B柜DGT801B保護(hù)動(dòng)作報(bào)告（表4）

2.2 故障錄波分析

從發(fā)變組985B保護(hù)錄波波形可知：整個(gè)故障期間勵(lì)磁變低壓側(cè)CT未記錄到故障電流，由于低壓側(cè)CT安裝在勵(lì)磁變B相間隔內(nèi)，可判斷故障點(diǎn)發(fā)生在#1勵(lì)磁變內(nèi)部。

以故障錄波器的錄波圖（圖5）和保護(hù)動(dòng)作報(bào)告為依據(jù)對(duì)保護(hù)動(dòng)作及邏輯進(jìn)行分析，故障過程如下：

0ms #1勵(lì)磁變低壓側(cè)A、B發(fā)生相間短路或者相間接地短路。此時(shí)高壓側(cè)A、C相電流增至1.17kA，相位相同，高壓側(cè)B相電流2.31kA，相位與A、C相相反。根據(jù)近似算法可知，低壓側(cè)三相短路時(shí)高壓側(cè)電流2.4kA，判斷此故障點(diǎn)應(yīng)在低壓繞組端部附近。故障發(fā)生后勵(lì)磁電壓開始波動(dòng)，機(jī)端電壓、電流及勵(lì)磁電流等其余電氣量無明顯變化。故障電流大于勵(lì)磁變速斷保護(hù)定值，發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)；290ms #1勵(lì)磁變低壓側(cè)A、B、C三相短路，高壓側(cè)三相電流分別為：2.47kA，1.88kA，1.97kA，相位接近正序；320ms #1發(fā)變組保護(hù)裝置勵(lì)磁變速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間滿足，保護(hù)出口停機(jī)，跳21A開關(guān)、滅磁開關(guān)、關(guān)閉主汽門。385ms #1發(fā)變組21A斷路器斷開。440ms此時(shí)機(jī)端A相電壓降至0.9kV，B、C相電壓升至18.24kV、17.77kV，零序電壓18kV，且B、C相電壓夾角變?yōu)?0度，符合機(jī)端單相接地的特征，且985B保護(hù)443ms發(fā)電機(jī)接地保護(hù)啟動(dòng)，根據(jù)現(xiàn)場情況，判斷#1發(fā)電機(jī)機(jī)端A相接地。接地點(diǎn)在#1勵(lì)磁變A相高壓側(cè)。此時(shí)勵(lì)磁變高壓側(cè)電流增大，分別為：4.84kA 0°，3.07kA 160°，2.17kA 223°；540ms～610ms勵(lì)磁變A相高壓側(cè)短時(shí)弧光多點(diǎn)接地，造成故障電流通過兩個(gè)接地點(diǎn)導(dǎo)通，未通過高壓側(cè)電流互感器，在此期間錄波器上勵(lì)磁變高壓側(cè)電流接近為0；700ms勵(lì)磁電流快速減少；1958ms #1發(fā)電機(jī)剩余能量大部分消耗，定子電流、勵(lì)磁變高壓側(cè)電流衰減至接近0值，勵(lì)磁變高壓側(cè)A相接地弧光消失，機(jī)端三相電壓恢復(fù)為4kV，按滅磁時(shí)間常數(shù)1.98秒開始降低；4928ms #1發(fā)電機(jī)定子電壓降至1kV。

2.3 勵(lì)磁變本次事故情況分析

根據(jù)廠家資料及現(xiàn)場接線，可判斷起始故障原因?yàn)?1勵(lì)磁變B相低壓繞組端部B1、B3對(duì)變壓器鐵芯放電，造成低壓側(cè)a、b相間接地短路，低壓側(cè)短路電流達(dá)48kA，電弧燒斷銅排，并將數(shù)層硅鋼片燒熔，故障在290ms時(shí)擴(kuò)展到A相，造成A2低壓繞組端部A3對(duì)鐵芯接地，故障發(fā)展為三相接地短路，440ms故障繼續(xù)擴(kuò)大，弧光造成A相高壓繞組與互感器支架短路，機(jī)端A相接地，然后故障能量逐漸消耗。

3 故障結(jié)論和應(yīng)采取防范措施

勵(lì)磁變壓器外部及封閉母線未見損傷點(diǎn)，現(xiàn)場未見任何異物，從故障波形分析，排除變壓器外部短路故障引起變壓器損壞。事故的主要原因是#1勵(lì)磁變B相低壓繞組端部b1、b3絕緣性能不佳，運(yùn)行過程中絕緣強(qiáng)度降低，對(duì)鐵芯擊穿放電，導(dǎo)致變壓器低壓側(cè)A、B相間接地短路，引發(fā)電弧燒損設(shè)備，屬設(shè)備本身原因。針對(duì)該勵(lì)磁變故障應(yīng)整體更換#1勵(lì)磁變?nèi)嗬@組及附件，聯(lián)系設(shè)備制造廠，加強(qiáng)制造廠制造工藝，提高變壓器繞組端部絕緣水平。檢查#1勵(lì)磁變高壓側(cè)離相母線、低壓側(cè)共箱母線、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，開展相關(guān)預(yù)防性試驗(yàn)。新勵(lì)磁變投運(yùn)前應(yīng)做好交接試驗(yàn)檢查，投運(yùn)后應(yīng)加強(qiáng)日常巡檢，對(duì)勵(lì)磁變個(gè)部位進(jìn)行監(jiān)視，每逢停運(yùn)或檢修期間對(duì)勵(lì)磁變進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，對(duì)冷切系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，確保冷卻風(fēng)扇正常運(yùn)行，加強(qiáng)勵(lì)磁變溫度和運(yùn)行聲音監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常立即停運(yùn)檢查。

參考文獻(xiàn)

[1]楊華，鄔自健.自并勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變故障應(yīng)急方法[J].能源研究與管理，2013.

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作者簡介：吳安順（1977，3-），工程師，本科，福建省鴻山熱電有限責(zé)任公司，從事電廠運(yùn)行和節(jié)能管理工作。