潘家口下池電站2號機組勵磁變過流保護動作原因分析

宋曉星，李 丹

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

0 引言

潘家口抽水蓄能電廠位于河北省遷西縣內，1980年開始發電，至今已有41年的歷史。下池電站設計安裝2臺裝機容量為5 MW的燈泡貫流式水輪機發電機組,采用自并勵可控硅勵磁方式。2號機組勵磁變設置了過負荷保護、差動保護、過流保護、繞組溫度高保護。本次事件是由于2號機組勵磁變過流保護動作，導致2號機組轉電氣事故停機。

1 事件發生的經過

潘家口抽水蓄能電廠下池電站事故發生前電氣主接線正常方式運行，3.15 kV、10 kV母線正常；廠用變帶廠用電Ⅰ、Ⅱ段運行；1號機組和2號機組分別帶2.0 MW負荷發電。2021年06月15日13：06，2號機組勵磁變過流保護動作，2號機組轉電氣事故停機。機組停機后對2號機組勵磁變及勵磁裝置進行檢查，均未發現異常。2號機組發電機豎井檢查發現有絕緣損壞味道且伴有煙霧。對2號發電機進行檢修隔離，2號機組退出備用轉檢修。

2 事件狀況排查

勵磁變過流保護動作可能原因：勵磁變高壓側短路、低壓側短路、保護誤動、勵磁變本體繞組故障、絕緣降低等，針對以上可能原因開展排查工作。

2.1 勵磁變本體排查

對勵磁變本體進行檢查，高低壓側母線連接良好，絕緣瓷瓶無放電痕跡；勵磁變本體無過熱及放電痕跡；對勵磁變進行高壓試驗，試驗結果正常，勵磁變試驗報告情況如下。

（1）設備銘牌參數見表1。

表1 銘牌參數

（2）勵磁變絕緣電阻測試見表2。

表2 絕緣電阻 單位：MΩ

（3）直流電阻測試見表3。

表3 直流電阻 單位：mΩ

由以上實驗數據得出，勵磁變絕緣情況和勵磁變直流電阻良好。

2.2 勵磁裝置情況排查

勵磁裝置檢查未發現異常，可控硅無異常，快熔無異常。排除勵磁裝置故障導致勵磁變過流保護動作的原因。經現地檢查，2號勵磁變過流保護動作，跳開發電機出口開關，監控波形如圖1所示。

圖1 波形圖

由波形圖分析可知：故障初期，2號機組勵磁電流異常增大，分析為2號機組滑環刷架松動后刷握與滑環之間接觸，從而導致放電引起短路，因而2號勵磁裝置過勵限制動作，勵磁通道由A套切換至B套，因故障點未消除，通道切換后，過勵限制持續動作，勵磁變過流保護動作，機組轉電氣事故停機。

2.3 一次設備檢查

對2號機組發電機進行隔離，阻尼繞組、勵磁引線、磁極引線等部位的螺絲以及轉動部件詳細檢查，發現滑環刷架及刷握損壞，滑環表面有放電灼傷痕跡，故障后滑環刷架及相關部件如圖2、圖3、圖4所示。滑環刷架導電螺桿絕緣套管燒損嚴重，導電螺桿螺絲松動。

圖2 刷架

圖3 導電螺栓絕緣套管

圖4 故障后滑環表面

3 事故原因分析

（1）直接原因：2號機組滑環刷架松動后使刷握與滑環之間接觸，從而導致放電引起短路，勵磁變過流保護動作，出口開關跳閘，2號機組電氣事故停機。

（2）根本原因：滑環刷架導電螺栓連接，防松動措施不完善，經長時間運行，在周圍環境如振動、電磁力等因素的影響下使連接螺栓松動，導致刷握與滑環產生摩擦后短路。

4 暴露問題及防控措施

滑環刷架導電螺桿連接防松動措施不完善，運維人員對設備情況掌握不到位，需要定期且立即對兩臺機組滑環刷架等連接裝置進行外觀檢查，未見松動現象；針對未定期進行檢修，明確對壓緊螺栓每年檢查一次，列為定期工作，結合機組檢修進行。

5 結論

由于勵磁變過流保護動作，導致2號機組轉電氣事故停機，這次事故不僅對我廠電氣設備造成了損傷，同時也對電網安全穩定運行帶來一定程度的負面影響。潘家口電廠結合本次事故，嚴格落實整改措施，保障機組正常運行。