一起發(fā)電機失磁保護(hù)動作跳閘事故原因分析

陳國雄

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516081）

0 引 言

發(fā)電機失磁故障是指發(fā)電機的勵磁由于轉(zhuǎn)子繞組故障、勵磁機故障、自動滅磁開關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障及誤操作等原因突然全部消失或者部分消失的情況。

主要表現(xiàn)形式有：（1）勵磁繞組直接短路或經(jīng)勵磁電機電樞繞組閉路；（2）勵磁繞組開路；（3）勵磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接；（4）勵磁繞組經(jīng)整流器閉合（交流電源消失）[1-3]。

某公司3#凝氣發(fā)電機組是12 MW的發(fā)電機，采用自并勵靜止可控硅勵磁系統(tǒng)（見圖1），配備A、B兩套SAVR-2000勵磁調(diào)節(jié)器，配置兩個獨立的保護(hù)裝置RCS-985RS和RCS-985SS，每個裝置均有獨立的出口跳閘回路，兩套保護(hù)裝置具體投入的保護(hù)功能如表1所示。

表1 保護(hù)功能配置表

1 事故分析

1.1 事故經(jīng)過

3#凝氣發(fā)電機組事故前勵磁方式是A套勵磁調(diào)節(jié)器正常工作，7月22日凌晨約2時30分運行人員中控發(fā)現(xiàn)此發(fā)電機組功率因數(shù)由0.8突然下降至0.4，后臺監(jiān)控系統(tǒng)增、減磁無效后，運行人員和維保人員前往現(xiàn)場檢查，勵磁調(diào)節(jié)器器依舊是A套工作，并未自動切換至B套，SAVR-2000勵磁調(diào)節(jié)器就地進(jìn)行增、減磁同樣無效，SAVR-2000監(jiān)控畫面顯示有功6 100 kW，無功-10 920 kvar，機端電壓9.53 kV，給定電壓為10.21 kV，轉(zhuǎn)子電流2.82 A，給定電流為54.99 A，檢查發(fā)電機保護(hù)裝置RCS-985SS上有顯示“失磁保護(hù)報警”，檢查過程中3時14分3#發(fā)電機跳閘。

1.2 保護(hù)動作情況分析

表2為失磁保護(hù)定值表。

通過表2結(jié)合RCS-985SS保護(hù)裝置功能設(shè)置，可以畫出3#發(fā)電機Ⅲ段失磁保護(hù)出口邏輯，如圖1所示。

通過失磁保護(hù)出口邏輯圖結(jié)合事故現(xiàn)場現(xiàn)象可以分析出，發(fā)電機失磁后定子阻抗元件檢測到失磁情況，失磁保護(hù)Ⅰ段發(fā)報警信號，保護(hù)裝置RCS-985SS正確報“失磁保護(hù)報警”。

此時機端電壓9.53 kV，給定電壓10.21 kV，則9.53/10.21×100%=93%，即換算出來是93 V，大于低電壓85 V整定值，低電壓元件不動作，因此失磁保護(hù)Ⅱ段不滿足出口跳閘邏輯，不動作。

發(fā)電機失磁后定子阻抗元件檢測到失磁情況后，失磁保護(hù)Ⅲ段開始啟動，經(jīng)過長延時3 000 s（50 min），失磁保護(hù)三段正確動作跳閘。

由此分析可知，3#凝氣發(fā)電機失磁保護(hù)動作正確、可靠。

表2 失磁保護(hù)定值

1.3 事故原因分析

3#發(fā)電機停機后檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機汽端碳刷存在異常情況，其中3#發(fā)電機汽端總共有4組碳刷，其中一組碳刷刷架變形，碳刷偏離滑環(huán)，其他三組碳刷均懸空，未接觸到滑環(huán)。

同時，查閱故障錄波裝置，查看故障錄波裝置啟動情況如圖2所示。

通過3#發(fā)電機失磁故障觸發(fā)所得的故障錄波圖，從故障錄波裝置故障信息列表中可以查出，3#發(fā)電機從1時31分開始發(fā)電機勵磁系統(tǒng)便開始出現(xiàn)故障，表現(xiàn)為勵磁電流短暫下降后迅速恢復(fù)，到2時15分3#發(fā)電機徹底失磁，失磁持續(xù)到3時05分即持續(xù)失磁50 min后3#發(fā)電機失磁保護(hù)Ⅲ段動作跳閘。（故障錄波裝置時間與實際時間有大約十分鐘誤差）

故障錄波圖2（a）、圖2（b）是選取故障信息列表中1時31分到2時15分之間的故障錄波波形圖中的兩張，從圖中可以看到發(fā)電機勵磁電流突然減小又恢復(fù)到正常值，直到故障錄波圖2（c），即2時15分的故障錄波圖，可以看到此時發(fā)電機徹底失磁，勵磁電流減小到接近0。

圖1 失磁保護(hù)出口邏輯

圖2 故障錄波圖

通過對發(fā)電機勵磁回路檢查及故障錄波分析，可以得出此次發(fā)電機跳閘前發(fā)電機汽端四組碳刷其中一組已錯位未發(fā)揮作用，另外兩組碳刷因磨損過度而懸空未發(fā)揮作用，僅剩的一組碳刷在正常工作，當(dāng)僅剩的一組碳刷逐漸磨損到失效邊緣，開始出現(xiàn)短暫的勵磁電流迅速減小又恢復(fù)正常，此過程持續(xù)了45 min左右，此勵磁碳刷過短懸空徹底失去作用，發(fā)電機失磁保護(hù)Ⅰ段動作報警，50 min后發(fā)電機失磁保護(hù)Ⅲ段動作跳閘。

分析可以得出3#凝氣發(fā)電機失磁的主要原因是勵磁回路開路導(dǎo)致。

2 問題及整改措施

2.1 暴露出的問題

此次3#凝氣發(fā)電機失磁保護(hù)Ⅲ段動作跳閘暴露出來的問題主要有2個。

（1）發(fā)電機日常運行、維護(hù)工作未做到位，未能在日常的巡檢中及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁碳刷出現(xiàn)的刷架變形、碳刷磨損過度的問題。

（2）發(fā)電機事故處理經(jīng)驗不足，發(fā)電機失磁動作后未迅速判斷出失磁原因是勵磁開路，導(dǎo)致50 min后發(fā)電機失磁保護(hù)Ⅲ段動作跳閘。

2.2 整改措施

（1）加強發(fā)電機日常運行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)和消除勵磁碳刷錯位、磨損過度、懸空等隱患，做好日常維護(hù)工作。

（2）做好發(fā)電機事故應(yīng)急方案，并定時進(jìn)行事故處理演習(xí)、提高運維人員技術(shù)能力。

3 結(jié) 論

失磁保護(hù)是發(fā)電機異常運行的主要保護(hù)之一，本次3#凝氣發(fā)電機因為勵磁開路導(dǎo)致失磁保護(hù)Ⅲ段跳閘的事故，根源在于運維人員平時巡檢、維護(hù)未按照有關(guān)運行、維護(hù)規(guī)程實施。因此，需加強相關(guān)運行、維護(hù)規(guī)程的培訓(xùn)和落實，提高運行和檢修人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，以避免此類事故再次發(fā)生。