張河灣電站1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作原因分析與處理

金清山，祁亞靜，任 剛，吳 妍，于 瀟

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣電站1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作原因分析與處理

金清山，祁亞靜，任 剛，吳 妍，于 瀟

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

介紹了由于1號勵(lì)磁變低壓側(cè)母線短路,導(dǎo)致張河灣電廠1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，5002開關(guān)跳閘事故。通過對勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜的整治，解決了其他機(jī)組可能勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作的隱患，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文分析故障原因，論述了處理方案及處理措施，以提高電站保護(hù)裝置動(dòng)作可靠性。

抽水蓄能；勵(lì)磁變；跳閘；過流保護(hù)

0 前言

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設(shè)計(jì)安裝4臺250 MW單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 000 MW，以一回500 kV線路接入河北南部電網(wǎng)，主要承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，并且在電網(wǎng)故障甚至瓦解時(shí)，可以充當(dāng)電網(wǎng)最佳的緊急事故備用和“黑啟動(dòng)”電源。

張河灣電站1號勵(lì)磁變接于1號主變低壓側(cè)，1號勵(lì)磁變?yōu)槿喔墒阶儔浩鳌?號勵(lì)磁變共設(shè)置了差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、繞組溫度高保護(hù)。勵(lì)磁變過流保護(hù)用電流互感器取自勵(lì)磁變高壓側(cè)，保護(hù)定值共設(shè)置兩段，在1、2號機(jī)組發(fā)電運(yùn)行時(shí)，1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致1、2號機(jī)組電氣跳機(jī)，500 kV斷路器跳閘。

1 故障發(fā)生經(jīng)過

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司（簡稱“張河灣抽水蓄能電站”）事故發(fā)生前，張廉線5002開關(guān)運(yùn)行，5003開關(guān)熱備用，1號機(jī)組發(fā)電運(yùn)行出力250MW，2號機(jī)組發(fā)電運(yùn)行出力150 MW，3、4號機(jī)組檢修，1、2號主變運(yùn)行，3、4號主變檢修；廠用電10 kV I段由1001供電，I段帶II段運(yùn)行，III段由1002開關(guān)供電獨(dú)立運(yùn)行。

2016年04月15日09:24，1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，5002開關(guān)跳開，1、2號機(jī)組電氣跳機(jī)。事故過程中保護(hù)正確動(dòng)作，廠用電系統(tǒng)備自投正常動(dòng)作。

因1號、2號主變共用一臺500 kVⅠ母5002開關(guān)，導(dǎo)致2號主變、2號機(jī)組陪停。現(xiàn)場人員到達(dá)10kV室檢查廠用電，備自投正確動(dòng)作，廠用電系統(tǒng)運(yùn)行正常，廠用電由1005開關(guān)供電，10 kV II母帶III母運(yùn)行。

2016年04月15日09:39運(yùn)維負(fù)責(zé)人匯報(bào)省調(diào)、網(wǎng)調(diào)，初步判斷引起跳閘原因?yàn)椋骸?號機(jī)勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作”，調(diào)度要求按現(xiàn)場規(guī)程處理，注意安全。事件發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場3、4號機(jī)組正在開展檢修工作。事件發(fā)生后，現(xiàn)場檢修人員全部撤離到安裝間集合，事故未對人員安全產(chǎn)生影響。

2 事故情況檢查

2.1 一次設(shè)備檢查情況

現(xiàn)場初步檢查，1號機(jī)組勵(lì)磁變低壓側(cè)勵(lì)磁密集型母線出現(xiàn)短路（故障點(diǎn)在1號母線洞進(jìn)人門右上方），故障點(diǎn)的母線槽已燒損，如圖1，在電站主接線圖上的故障位置如圖2。

2.2 保護(hù)動(dòng)作情況

經(jīng)現(xiàn)場檢查，1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，跳開500 kVⅠ母5002開關(guān)，同時(shí)跳開1號、2號機(jī)組，經(jīng)過保護(hù)人員讀取故障錄波后分析，故障初期，1號機(jī)組勵(lì)磁交流母線電源C相電流異常增大，導(dǎo)致?lián)p壞絕緣，最終使勵(lì)磁母線三相短路（圖3）。1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)勵(lì)磁變高壓側(cè)三相電流（一次值）分別為：1.01 kA，1.09 kA，1.05 kA，1號勵(lì)磁變過流保護(hù)設(shè)定值為190A，延時(shí)1s出口動(dòng)作，保護(hù)正確動(dòng)作。

圖1

圖2

圖3 錄波圖

3 原因分析

（1）直接原因：1號機(jī)組勵(lì)磁密集型母線連接裝置C相首先過流發(fā)熱，引起三相短路，1號機(jī)勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，5002開關(guān)跳閘，2號機(jī)組陪停。

（2）根本原因：勵(lì)磁密集型母線分段連接時(shí)采用螺栓連接，防松動(dòng)措施不完善，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行，在周圍環(huán)境如振動(dòng)、電磁力等因素的影響下使連接螺栓松動(dòng)、母線排接頭壓緊力不足，導(dǎo)致母線排接頭過流短路燒毀。

4 事故處理

（1）保護(hù)動(dòng)作后，電站對此次過流的一次設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)檢查，此次過流設(shè)備包括勵(lì)磁變、勵(lì)磁母線、勵(lì)磁交流進(jìn)線柜，其中，勵(lì)磁變、勵(lì)磁母線外觀檢查無異常。勵(lì)磁交流進(jìn)線柜處勵(lì)磁母線槽三相分接頭處有放電痕跡，表面絕緣層有破損現(xiàn)象，判斷此處為故障點(diǎn)。

一次過流設(shè)備試驗(yàn)情況：

1）勵(lì)磁變

絕緣電阻測試見表1。

表1 單位：GΩ

結(jié)論：勵(lì)磁變絕緣情況良好。

直阻測試見表2

表2 單位：mΩ

結(jié)論：勵(lì)磁變直阻良好。

對勵(lì)磁變進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為38kV，加壓1 min，試驗(yàn)結(jié)果：A/B/C三相合格。

表3 單位：GΩ

結(jié)論：勵(lì)磁母線絕緣良好。

3）勵(lì)磁盤柜交流母排

經(jīng)檢測，交流母排絕緣電阻為5.2 MΩ，絕緣良好。

勵(lì)磁系統(tǒng)小電流試驗(yàn)見表4。

表4 單位：V

勵(lì)磁系統(tǒng)小電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)（跳閘前）見表5。

表5 單位：V

與跳閘前小電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，基本一致，由此判斷勵(lì)磁系統(tǒng)功能正常。

4）勵(lì)磁交流開關(guān)（ECB）

絕緣試驗(yàn)（試驗(yàn)電壓1 000 V）見表6。

yi=β0+β1ix1+β2ix2+β3ix3+α1iz1+α2iz2+α3iz3+α4iz4+α5iz5+α6iz6+α7iz7+εi

表6 單位：TΩ

結(jié)論：絕緣良好。

導(dǎo)電回路電阻測試見表7。

表7 單位：mΩ

結(jié)論：導(dǎo)電回路電阻合格。

通過以上試驗(yàn)，可以得出，一次過流設(shè)備各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足規(guī)程要求，具備投運(yùn)條件。

（2）在勵(lì)磁密集型母線生產(chǎn)廠家的指導(dǎo)下，更換勵(lì)磁母線槽分接頭處母排，對勵(lì)磁母線槽三相分接頭處各相重新纏繞絕緣云母帶，并測試絕緣，絕緣良好。同時(shí)擴(kuò)大交流進(jìn)線柜底部進(jìn)線開孔，確保勵(lì)磁母線槽與隔板間安全距離。

更換新母線連接單元前后對比見圖4。

圖4

將1號機(jī)組勵(lì)磁密集型母線故障點(diǎn)拆除后，在斷口處向兩側(cè)做搖絕緣試驗(yàn)，數(shù)據(jù)合格（表8）。更換新母線排，對勵(lì)磁母線整體做搖絕緣試驗(yàn)，數(shù)據(jù)合格（表9）。

表8 分段絕緣 單位：GΩ

表9 整體絕緣 單位：GΩ

（3）對1號、2號機(jī)組發(fā)電機(jī)進(jìn)行隔離，對擋風(fēng)板、阻尼繞組、勵(lì)磁引線、磁極引線等部位的螺絲和鎖片以及轉(zhuǎn)動(dòng)部件焊縫做詳細(xì)檢查，無異常；對機(jī)組水車室機(jī)械部件、油壓管路進(jìn)行檢查、緊固，無異常。

（4）1號機(jī)勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，不影響2號主變恢復(fù)運(yùn)行，但2號機(jī)組甩負(fù)荷150 MW，機(jī)組過速至130.3%額定轉(zhuǎn)速，故需對發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保轉(zhuǎn)動(dòng)部件等未松動(dòng)。

（5）系統(tǒng)恢復(fù)

2016年04月16日02∶45，運(yùn)維負(fù)責(zé)人向網(wǎng)調(diào)申請“1號勵(lì)磁變低壓側(cè)母線故障導(dǎo)致勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作消缺”工作票結(jié)票，1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作缺陷處理完成。

5 整改措施

（1）按照廠家要求立即將4臺機(jī)組勵(lì)磁密集型母線的各分段進(jìn)行外觀檢查，并對連接螺栓進(jìn)行檢查，目前已完成，各螺栓未松動(dòng)；

（2）將機(jī)組勵(lì)磁密集型母線的連接螺栓按照廠家提供的維保要求每半年檢查一次，列為定期工作，結(jié)合機(jī)組日常檢修進(jìn)行；

（3）將機(jī)組勵(lì)磁密集型母線的絕緣試驗(yàn)列為定期工作，結(jié)合機(jī)組日常檢修進(jìn)行，周期為一年一次。

（4）將機(jī)組勵(lì)磁密集型母線的紅外測溫工作列入月度定期工作，對連接盒進(jìn)行監(jiān)測。

6 結(jié)論

1號勵(lì)磁變過流保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致兩臺機(jī)組電氣跳機(jī)及500 kV斷路器跳閘，對我廠電氣設(shè)備造成了損傷的同時(shí)，也對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定程度的負(fù)面影響。張河灣電廠將結(jié)合本次事故，嚴(yán)格落實(shí)整改措施，保障機(jī)組正常運(yùn)行。

[1]秦漢軍，孫君光，熊 巍.大型抽水蓄能電站勵(lì)磁裝置國產(chǎn)化研制和應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2007（2）：13-16.

[2]黃 暉，陸繼明.抽水蓄能機(jī)組微機(jī)勵(lì)磁控制器的研制[J].大電機(jī)技術(shù)，2004（5）：65-67.

[3]劉 云.水輪發(fā)電機(jī)故障處理與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2007.

[4]胡 漢，石景濤，段依純.發(fā)電廠電纜分類和管理[M].北京：中國電力出版社，2009.

TV743

B

1672-5387（2016）12-0041-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.015

2016-10-20

金清山（1990-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)行維護(hù)工作。