北津電站機組定子短路事故分析

陳頂靈，吳建新

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

北津電站機組定子短路事故分析

陳頂靈，吳建新

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

針對北津電站發生的一起機組三相短路事故，通過事故經過和相關信號信息的還原，分析事故發生的原因，剖析了暴露出的問題，并總結了經驗教訓。

定子短路事故；現場檢查；事故分析

1 前言

福建北津電站位于建甌市徐墩鎮北津村，是一座河床徑流式電站，裝機容量50 MW。電站主接線為兩機一變擴大單元接線，裝有兩臺25 MW的低水頭燈泡貫流式機組，主機為東芝水電。工程于2003年開工建設，2006年11月投入商業運行。2011年初發生了1號機定子短路事故，我們負責了此次事故的調查工作。這是一起間歇發展的復雜事故，現將事故分析整理成文，期待與大家共同探討和提高。

2 事故經過

2011年2月26 日21:58，北津電站發“1號機電氣事故”，跳閘停機。調取上位機信息顯示：

21:50 1 號機發“開機令”

21:58:16 1號機勵磁起勵

21:58:48 1號機“發電機保護事故停機”。此時機組狀態為發電機剛建壓至額定值，發電機開關未合上。發電機保護動作后1號主變高壓側開關16 A開關、近區607開關、1號壩變603開關、低壓開關5ZKK、1號廠變605開關、低壓開關1ZKK分閘。

21:59監視1號機事故停機后正常，當值值長匯報。

22:10進入1號機燈泡頭處檢查發現有少量煙味和焦味。

3 相關保護和監控信息記錄

3.1 繼電保護信號

現場檢查1號機發電機保護屏顯示：①21:56:53零序電壓定子接地保護動作；②21:56:53比率制動差動保護A相、B相、C相動作；③21:56:58.664復壓過流t1保護動作；④21:56.58.964復壓過流t2保護動作。

3.2 監控系統信息

中控室上位機顯示：1號機電氣故障光字牌顯示“發電機故障”；1號機事故光字牌顯示“發電機保護跳閘”；電氣事故、1號機調速器緊停電磁閥投入。

監控簡報信息如表1所示。

表1監控簡報信息

4 保護動作數據記錄

4.1 1號機保護整定值

1號機保護型號為：WFB—811/R4微機保護，許繼電氣生產，定值如下：

（1）比率制動差動保護

額定電流：3.82 A，最小動作電流：1.15 A，最小制動電流：2.3 A，制動斜率：0.4

（2）復壓過流保護

低電壓：73.5 V，負序電壓：10 V，動作電流：5.35 A，延時 t1=4.2 s，t2=4.5 s

（3）定子零序保護

3u0=10V，零序電流：10.0A，延時 t1=6.0s，t2=6.0s，t3=6.0 s

4.2 1號機保護動作數據

從1號發電機保護數據庫調用動作時記錄的數據如下：

（1）比率制動差動保護動作（表2）動作時間：2011/02/26 21:58:53.485

表2

（2）復壓過流保護動作（表3）

t1動作時間：2011/02/26 21:58:58.663 t2動作時間：2011/02/26 21:58:58.964

表3

（3）定子零序過電壓保護動作

動作時間：2011/02/26 21:58:53.747

定子零序電壓：3U0=43.97 V

5 事故現場檢查情況

事故后現場檢查，拆除1號發電機中性點部位安全網，發現中性點引線、流變銅排母線表面的絕緣材料均有不同程度燒焦，穿墻引線部位更為嚴重，環氧樹脂絕緣隔板上部第一塊燒焦特別嚴重；打開上部第一塊環氧樹脂絕緣隔板，發現定子線棒也有燒焦現象，AB兩相穿墻引線燒焦現象更為嚴重。對發電機定、轉子都用500 V搖表進行搖絕緣，定子A、B、C三相相間、對地均為0，認定定子絕緣已經損壞；轉子絕緣為0.4 MΩ，認為轉子正常。

6 事故過程分析

（1）從監控記錄“1號機機端電壓80%以上動作”和“1號機空載狀態動作”，說明機組建壓已經成功；下一流程原本應是投入自動準同期進行同期并網流程，監控記錄沒有“投自動準同期”信號，也沒有“合開關”信號。

（2）“1號發電機保護事故動作”和“1號發電機保護跳閘動作”信號結合保護動作數據，可以認定發電機縱差保護無時限動作出口，由于開關在“分閘”位置，不能切除故障電流；同時聯跳滅磁開關、起動停機流程工作。

（3）“1號機勵磁滅磁開關分閘”表明切除了勵磁電源，定子繞組短路電流下降，“1號發電機保護事故復歸”和“1號發電機保護跳閘復歸”表明1號發電機差動保護復歸。

（4）“1號機事故停機動作”和“1號機調速器緊停電磁閥投入”表明已啟動停機流程。

（5）再次發出的“1號發電機保護事故動作”、“1號發電機保護跳閘動作”和“1號主變高壓開關跳閘動作”信號結合保護動作數據分析，是復合電壓過電流保護t1時間出口跳開主變開關；短路電流起動差動保護同時也起動復壓過流電流元件，短路時機端電壓小于低電壓動作值，滿足復壓過電流保護動作條件，開始計時，維持到延時元件動作時出口跳閘。

（6）滅磁開關分閘斷開勵磁電源，定子電壓慢慢消失，定子短路電流也應隨著衰減，為何可持續4 s多出口跳閘，只能理解為轉子滅磁回路滅磁效果不好，有較大的勵磁電壓持續存在，定子電壓也較大，短路電流也較大，加上復壓過電流保護電流元件返回系數較大，足以滿足t1時限（4.2 s）出口去跳主變高壓開關和t2時限（4.5 s）出口跳所有開關；保護信號與整定時間完全相符。

（7）再次發出的“1號發電機保護事故復歸”信號、“1號發電機保護跳閘復歸”只表明短路電流較小，復壓過流保護返回。

（8）定子零序過電壓保護記錄的零序電壓表明定子先發生單相接地短路，電壓值43.97 V，可以計算出離中性點43.97%位置發生接地短路，監控系統沒有記錄，但發電機保護記錄的動作時間與縱差保護動作出口時間相同，而定子零序過電壓保護t1、t2、t3均整定為6 s，也就是說在差動保護動作出口前6 s就已發生定子單相接地故障，如果以第一次“1號發電機保護事故”來認定差動保護動作出口，就基本上可推斷接地故障發生在21:58:42（監控系統時鐘）前后，也就是“機端電壓80%以上復歸”信號發出的同時就發生了單相接地故障。

（9）“1號發電機故障”表明定子單相接保護動作出口發故障信號，反推也能證明單相接地故障發生在21:58:42。

（10）微機保護無時限整組動作固有時間很短，最快動作時間可以達到20 ms以內，一般不超過50 ms，加上差動保護啟動“1號機發電機保護事故”和“1號機發電機保護跳閘”的時間應不超過1 s，也就是說由單相接地轉化成相間接地短路或三相短路的時間應在21:58:47前后。

7 事故原因總結

北津電站地處福建省，南方的氣候特點是空氣潮濕，濕度大，發生事故前近半個月（2011年春節）電站都停機，發電前2 d氣候反常，回潮嚴重。運行人員申請發電后，并未按運行規程規定對定、轉子進行絕緣測試，也沒有進行機組空轉干燥運行以提高定、轉子絕緣水平，而是直接開機建壓。正是定、轉子潮濕絕緣下降，導致開機建壓過程中發生單相絕緣擊穿接地，發展成三相短路，造成重大設備事故。事故搶修持續一個多月，更換了三相定子下層線棒各一根。事故的教訓是：設備操作要嚴格遵守運行規程。

8 結束語

針對一起機組三相短路事故進行了詳細分析，還原了事故經過，剖析了事故暴露出的問題，并總結了經驗教訓，為今后的機組運行管理和事故分析提供了一定的參考。

TV738

B

1672-5387（2017）11-0037-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.014

2017-08-30

陳頂靈（1969-），男，工程師，從事水電站電氣設備管理工作。