600 MW超臨界機(jī)組勵(lì)磁變放電故障分析

楊 銳

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519050）

0 引 言

勵(lì)磁變壓器作為機(jī)組的重要部分，故障種類具有多樣化和復(fù)雜化，勵(lì)磁變發(fā)生故障易對機(jī)組產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)和安全的影響[1]。

某電廠為600 MW超臨界機(jī)組，采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁變壓器保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。因此，著重分析故障發(fā)生的過程、保護(hù)動(dòng)作情況以及現(xiàn)場設(shè)備故障情況，提出了針對此類故障的整改措施和建議，供同類電廠借鑒參考。

1 勵(lì)磁變故障情況

故障發(fā)生之前，機(jī)組處于啟機(jī)狀態(tài)中，正在執(zhí)行并網(wǎng)操作票，隨后操作員執(zhí)行操作，合上滅磁開關(guān)電壓升壓至19 950 V。隨后勵(lì)磁變突然跳閘，就地檢查發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變本體處有黑灰色煙塵，B相外罩被熏黑，發(fā)電機(jī)和主變等變壓器沒有異常現(xiàn)象。勵(lì)磁變保護(hù)屏報(bào)警有“B相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”“C相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”“高壓側(cè)過流反時(shí)限”“高壓側(cè)過流定時(shí)限”保護(hù)動(dòng)作。故障現(xiàn)場如圖1所示。

2 勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作情況

2.1 保護(hù)動(dòng)作情況

查看電子間發(fā)變組故障錄波，動(dòng)作順序?yàn)椋?7:47:53.3394300；勵(lì)磁變比率差動(dòng)動(dòng)作出口；0 ms；182 ms后滅磁開關(guān)斷開

2.2 故障錄波器數(shù)據(jù)分析

三相電流之前為50 A左右，從負(fù)48 ms勵(lì)磁變高壓側(cè)A相和C相電流開始不正常的升高，80 ms后A和C相電流繼續(xù)升高，B相的電流則開始下降，勵(lì)磁變故障時(shí)具體的電流和電壓情況如表1所示。

圖1 故障現(xiàn)場情況

表1 勵(lì)磁變比率差動(dòng)動(dòng)作時(shí)參數(shù)情況

從錄波數(shù)據(jù)來分析，在發(fā)生故障的過程中，首先是勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)的電流A和C相異常增大，B相電流下降，經(jīng)過79 ms后，勵(lì)磁變差動(dòng)保護(hù)發(fā)出動(dòng)作，在之后經(jīng)過182 ms后，滅磁開關(guān)斷開，整個(gè)錄波與發(fā)電組的保護(hù)錄波是一致的。

2.3 故障錄波器數(shù)據(jù)分析

故障時(shí)勵(lì)磁變C1屏和C2屏出現(xiàn)報(bào)警信號為：B相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、C相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、高壓側(cè)過流定時(shí)限以及高壓側(cè)過流反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作。其中，具體C1屏保護(hù)動(dòng)作如下。

07:47:53.383224，B相和C相差流Ibd=0.297 p.u.＞0.2 p.u.，在第一拐點(diǎn)前的位置，滿足保護(hù)動(dòng)作；07:47:53.463498，C相定時(shí)限啟動(dòng)，Ic=2 727.1 A=1.82 p.u.；07:47:53.744618，勵(lì)磁變高壓側(cè)過流定時(shí)限保護(hù)動(dòng)作；07:47:53.443418，C相定時(shí)限啟動(dòng)，Ic= 1 678 A，1 A=1.12 p.u.；07:47:54.206948，勵(lì)磁變高壓側(cè)過流反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作。

通過分析C1屏保護(hù)動(dòng)作正確，動(dòng)作情況圖2所示。

分析C2屏保護(hù)動(dòng)作情況：07:47:53.383228，B相和C相差流Ibd=0.296 p.u.＞0.2 p.u.，在第一拐點(diǎn)前的位置，滿足保護(hù)動(dòng)作；07:47:53.463539，C相定時(shí)限啟動(dòng)，Ic=2 709.5 A=1.806 p.u.；07:47:53.754467，勵(lì)磁變高壓側(cè)過流定時(shí)限保護(hù)動(dòng)作；07:47:53.443474，C相定時(shí)限啟動(dòng)，Ic=1 654 A=1.103 p.u.；07:47:54.195785，勵(lì)磁變高壓側(cè)過流反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作；

經(jīng)過分析C2屏保護(hù)動(dòng)作情況正確，動(dòng)作情況如圖3所示。

圖2 C1屏保護(hù)動(dòng)作情況

圖3 C2屏保護(hù)動(dòng)作情況

3 設(shè)備檢查分析

3.1 電氣設(shè)備測量和檢查

發(fā)生故障后，對相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查和測量。測量結(jié)果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣合格，轉(zhuǎn)子的ROS實(shí)驗(yàn)也合格；勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行AVR檢查合格；勵(lì)磁變低壓母線絕緣測量合格[2]。

3.2 勵(lì)磁變解剖分析

對故障勵(lì)磁變進(jìn)行解剖分析后發(fā)現(xiàn)，設(shè)備內(nèi)部C相鐵芯有缺口，鐵芯處發(fā)現(xiàn)有因過熱引起的絕緣老化現(xiàn)象，且現(xiàn)象較為明顯。C相低壓側(cè)線圈內(nèi)層也存在有較大的缺口。

4 故障原因分析和解決措施

4.1 原因分析

通過保護(hù)動(dòng)作情況和現(xiàn)場設(shè)備解剖分析故障原因如下。第一，故障發(fā)生在啟動(dòng)時(shí)，時(shí)間較為短暫，根據(jù)變壓器故障失效的兩種基本情況分析，較大可能為電機(jī)穿[3]。第二，故障現(xiàn)象出現(xiàn)了線圈對地放電的情況，鐵芯內(nèi)絕緣老化嚴(yán)重，鐵芯處有明顯缺口。第三，由錄波情況分析，跳閘后電流沒有明顯變化，先是發(fā)生了差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，說明存在對地放電的過程。

以上分析說明是勵(lì)磁變C相低壓線圈對地短路故障，低壓側(cè)放電事故導(dǎo)致，并且根據(jù)絕緣老化情況說明是鐵芯溫度偏高。之后對勵(lì)磁變進(jìn)行了溫升實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)93.2 K，數(shù)據(jù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由此依據(jù)現(xiàn)場情況判斷較大可能為現(xiàn)場設(shè)備通風(fēng)散熱情況不佳[4]。

4.2 解決措施

由于勵(lì)磁變的外殼采用了IP21，頂部布置了整板，對最有效的散熱地方有著較大阻擋。可采用以下措施：對勵(lì)磁變例修時(shí)，增加局部放電實(shí)驗(yàn)；增加勵(lì)磁變強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)；對勵(lì)磁變溫控器增加鐵芯測溫、超溫報(bào)警功能，防止長期過高超溫；外殼頂部改為網(wǎng)板，防護(hù)等級為IP20，保證有效散熱和安全系數(shù)；運(yùn)行過程中加強(qiáng)巡視和監(jiān)控。

5 結(jié) 論

此次事故由于勵(lì)磁變低壓側(cè)C相絕緣老化，產(chǎn)生放電事故引發(fā)短路保護(hù)動(dòng)作。通過事故的各方面分析，基本明確了事故的產(chǎn)生原因，并且提出了相關(guān)應(yīng)對措施，能有效解決相關(guān)勵(lì)磁變故障情況，為同類事故應(yīng)對和預(yù)防提供經(jīng)驗(yàn)。