飛擺過速裝置故障導(dǎo)致軸電流保護(hù)動作事故分析與處理

張 婷，劉福春，許 準(zhǔn)

（國網(wǎng)新源控股有限公司北京十三陵蓄能電廠，北京 102200）

0 引言

發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中，不平衡的磁通交鏈在轉(zhuǎn)軸上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的兩端就會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，這個感應(yīng)電勢稱為軸電壓，在較高的軸電壓作用下將會產(chǎn)生較大的軸電流。在絕緣正常情況下軸電流較小，當(dāng)超過正常值時，軸電流保護(hù)能及時發(fā)信或停機(jī)[1]。軸電流對發(fā)電機(jī)組具有很大的危害性，若未被及時檢測到，可能造成機(jī)組主要元件的嚴(yán)重?fù)p壞[2-5]。發(fā)電機(jī)軸電流保護(hù)可以有效防止軸電流對軸承及導(dǎo)瓦的破壞。

抽蓄機(jī)組在電網(wǎng)中具有削峰填谷、事故備用的作用，具有發(fā)電電動機(jī)和水泵水輪機(jī)2 種工況，且工況轉(zhuǎn)換頻繁、轉(zhuǎn)速高、容量大[6]。抽蓄機(jī)組由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸電流保護(hù)動作原因較多，事故發(fā)生原因排查較為困難。文獻(xiàn)[7-9]分析了抽蓄機(jī)組可能產(chǎn)生軸電流的回路、原因及軸電流保護(hù)配置；文獻(xiàn)[10-11]提出了防范軸電流產(chǎn)生的具體措施。以上文獻(xiàn)均未提及由于飛擺過速裝置導(dǎo)致軸電流保護(hù)動作的事故，未將飛擺過速裝置故障納入可能產(chǎn)生軸電流的原因之一。

本文通過分析一起抽蓄機(jī)組飛擺過速裝置萬向軸與過速裝置本體連接處鎖緊頂絲松動，造成萬向軸下沉并與飛擺過速裝置底座發(fā)生摩擦接地導(dǎo)致軸電流保護(hù)動作的事故，重新梳理完善了軸電流保護(hù)動作可能的原因，最終確定故障點，并介紹了處理過程。

1 事故過程

某抽蓄電廠1 號機(jī)組發(fā)電啟動過程中，勵磁投入之后，轉(zhuǎn)速達(dá)到97.4%，轉(zhuǎn)子電流13.52 A，轉(zhuǎn)子電壓16.16 V，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)“SHAFT CURRENT PROT TRIP”，“UNIT TRIP RELAY OPERATE”，“ELECT PROT TRIP I”，“ELECT PROT TRIP II”報警，機(jī)組開機(jī)失敗。

2 事故分析

2.1 原因梳理

可能導(dǎo)致事故發(fā)生的原因如下：

（1）保護(hù)誤動作；

（2）軸瓦進(jìn)入雜質(zhì)或絕緣墊片損壞；

（3）各部軸承蓋板與主軸之間梳齒密封絕緣損壞或存在雜質(zhì)；

（4）主軸頂端齒盤測速系統(tǒng)中探頭與齒盤接觸；

（5）勵磁滑環(huán)內(nèi)部碳粉沉積；

（6）擺度探頭與主軸接觸。

2.2 問題排查

（1）故障發(fā)生時況勵磁已投入，機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到97.4%，轉(zhuǎn)子電流13.52 A，轉(zhuǎn)子電壓16.16 V，查看監(jiān)控報警信息，在軸電流保護(hù)動作之前機(jī)組開機(jī)流程正常，勵磁已正確投入，未見其他異常報警，監(jiān)控系統(tǒng)報警信息如圖1 所示。

1號機(jī)組故障錄波如圖2 所示，19 小時29 分26 秒時有軸電流保護(hù)動作信號，并且軸電流值呈明顯周期增大趨勢。因此，可以斷定軸電流保護(hù)正確動作。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)報警信息

圖2 機(jī)組故障錄波圖

（2）對1號機(jī)組開機(jī)至發(fā)生軸電流保護(hù)動作期間振動擺度值進(jìn)行檢查，未見異常，振擺值均正常且與歷史幅值吻合，各部油溫瓦溫平穩(wěn)無異常升高，結(jié)合軸電流波形可以排除導(dǎo)瓦絕緣異常。

（3）對1號機(jī)組上導(dǎo)蓋板處梳齒密封進(jìn)行間隙檢查，未見異常。

（4）對1號機(jī)組一次部分進(jìn)行檢查，未見異常，勵磁滑環(huán)內(nèi)碳刷近期清掃更換，排除碳粉沉積可能。

（5）對1號機(jī)組測速探頭進(jìn)行檢查，固定牢靠，無破損現(xiàn)象。

（6）對擺度探頭檢查，無松動破損。

完成上述檢查之后均未見異常，進(jìn)行手動開機(jī)加勵磁試驗。當(dāng)勵磁電流升高至20 A時，定子電壓1.2 kV，勵磁滑環(huán)罩內(nèi)飛擺過速保護(hù)裝置底座處出現(xiàn)間歇性打火現(xiàn)象。停機(jī)后檢查飛擺過速裝置萬向軸與過速裝置本體連接處鎖緊頂絲松動，如圖3所示，造成萬向軸下沉并與飛擺過速裝置底座發(fā)生摩擦接地，如圖4所示，軸電流保護(hù)動作。

圖3 飛擺過速保護(hù)裝置萬向軸與鎖緊頂絲

圖4 萬向軸摩擦后痕跡

2.3 原因分析

缺陷發(fā)生的直接原因為飛擺過速裝置萬向軸與本體連接處鎖緊頂絲松動，在機(jī)組運行過程中萬向軸與金屬底座發(fā)生摩擦，導(dǎo)致軸電流保護(hù)動作，機(jī)組發(fā)電工況啟動不成功。

造成飛擺過速裝置萬向軸與本體連接處鎖緊頂絲松動的原因，一方面是由于1 號機(jī)組運行強(qiáng)度高，機(jī)組運行中振動大，導(dǎo)致元件松動；另一方面原因是檢修工藝不到位，機(jī)組檢修時未對頂絲進(jìn)行檢查，頂絲緊固時未加鎖固膠防止松脫。

3 處理過程

將飛擺過速保護(hù)裝置從勵磁滑環(huán)罩內(nèi)拆除，對飛擺過速裝置萬向軸與本體連接處鎖緊頂絲進(jìn)行緊固處理，并對飛擺過速保護(hù)裝置進(jìn)行手動傳動，信號動作正常。手動開機(jī)加勵磁至額定值，機(jī)組運行正常，機(jī)組錄波中軸電流值無異常，故障消除。

4 結(jié)束語

本文分析了一起抽蓄機(jī)組因飛擺過速裝置故障導(dǎo)致軸電流保護(hù)動作的事故，通過分析暴露出對此類設(shè)備維護(hù)不到位，設(shè)備檢修工藝不完善等問題。抽蓄機(jī)組工況轉(zhuǎn)換頻繁，運行強(qiáng)度較大，機(jī)械過速保護(hù)的可靠動作，對于電廠的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，更應(yīng)該加強(qiáng)對此類關(guān)鍵機(jī)械部件的檢查和維護(hù)。發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致故障定位較難，尤其是瞬時故障，因此需要提高維護(hù)人員業(yè)務(wù)能力。現(xiàn)有飛擺過速裝置已運行近20年，金屬部件已產(chǎn)生疲勞斷裂，為提高保護(hù)裝置可靠性，應(yīng)加快智能化改造，減小設(shè)備維護(hù)量，使機(jī)組運行更穩(wěn)定安全。