一起发电机TV照明线脱落的事故原因及处理措施

曲万红 葛 峰

1.国网山东潍坊供电公司 山东 潍坊 261041

2.华电潍坊发电有限公司 山东 潍坊 261041

0 引言

随着电力系统的发展，发电机单机容量越来越大，一旦发生事故机组非计划停电带来的损失是相当巨大的，而事故源于隐患，放过一个隐患，等于埋下一颗定时炸弹。为了提高电气设备的可靠性，防止因电气原因导致机组非计划停运，电力设备隐患排查工作是一项非常重要的事情。

1 事件经过

2014年7月3日，某电厂#3机670MW机组扩大性小修后启动试运过程中，机组跳闸，首出原因 “发变组定子零序电压保护动作”，主变220kV断路器203开关跳闸，灭磁开关Q02跳闸，6kV工作IIIA、IIIB、IIIC段厂用电切换成功。就地检查发电机PT柜后仓门鼓开，立即采取隔离措施进行设备检查恢复。

2 设备检查情况

1）#3发电机出口TV

（1）发电机出口TV柜后门、侧门鼓开，上部封闭母线连接处橡胶伸缩套裂开；2TV中性点至发电机中性点连接电缆断成3节。如图1所示：

图1 电机出口TV柜事故发生后照片

（2）2TVC 相动触头烧蚀，2TVA、2TVB、2TVC 相穿墙套管根部熔断，与柜体有放电拉弧现象，柜体背板局部烧穿。部分绝缘子局部破损。如图2所示：

（3）发电机中性点接地变压器上部电缆接线处烧断，对柜体有放电现象。如图3所示：

（4）2TVA、2TVB、2TVC、1TVA 相一次保险 脱落。

图2 #3发电机出口TV柜2TV穿墙套管事故后照片

图3 #3发电机中性点接地变压器刀闸上部电缆事故后照片

3 设备试验情况

1）#3发变组保护及#3励磁调节器检查情况：

（1）对#3发变组保护、#3励磁调节器TV二次回路绝缘情况进行检查，结果正常；

（2）对#3发变组保护、#3励磁调节器TV采样进行检查，采样值正确；

（3）核对#3发电机定子接地保护定值正确并进行保护补充校验，校验正常，传动试验正常。

2）#3发电机局放装置检查情况：局放装置就地和DCS报警正常。

3）测量全部TV一次保险无熔断，对#3机TV进行空载励磁试验合格、测量发电机定子绝缘、直流电阻合格、直流耐压试验合格，发变组系统（发电机、封闭母线、主变、励磁变、接地变）绝缘合格。

4）封闭母线检查情况：打开封闭母线盖板，对内部导体、封母外壳内壁进行检查，内部干燥无受潮、凝水迹象。如图4所示：

图4 #3发电机封闭母线事故后检查情况照片

5）对#3机微正压装置进行检查，装置运行正常，压力正常。

4 保护动作情况分析

调取#3机发变组录波器录波记录，如图5所示，对此次机组跳闸保护动作情况进行分析。查阅#3机发变组保护A、B屏故障记录，发变组保护A、B屏报文均显示 “定子接地保护动作”，“主变差动保护动作”。

图5 #3发变组录波器故障信息录波图

依据录播图进行分析，得出如下结论：

1）0ms发电机零序电压突变启动录波，发电机B相电压降至5V（二次值）。A相、C相电压明显抬高，这是典型的B相接地故障，而且从电压的大小判断，B相是金属性接地故障，故障位置在机端。

2）224ms（定子接地保护延时是0.2s，10个周波）“发变组定子零序电压保护”动作，主变220kV断路器203开关跳开。灭磁Q02开关跳闸，6kV工作IIIA、IIIB、IIIC段厂用电切换成功，发电机定子电流降至零。

3）390ms发电机C、A相电压先后降至零，故障由B相接地发展为B、C两相接地短路。主变220kV断路器203跳开后，发电机、主变高压侧都没有电流了，但是发电机由于剩磁的原因励磁电流仍然存在，且励磁电流衰减时间常数都是秒级的，所以此时发电机电压的衰减也是秒级的。紧接着经过了7、8个周波左右发电机出口电流突然出现了三相电流，发电机出口A、B、C相二次电流升至15A，持续时间0.6s（衰减至额定电流），最大故障电流约为4.25倍的额定电流 （发电机二次额定电流为3.58A，TA变比30000/5，对应故障电流90kA左右），说明此时发展为A、B、C三相接地短路。短路故障位置在主变压器差动保护范围内，所以变压器差动保护动作。

综上所述：此次保护的动作情况是正确的，整个事故的发展过程是发电机机端B相金属性接地故障，定子接地保护动作机组跳闸后，在很短的时间内（发电机机端电压还没有来得及衰减到较低的值），转换成三相短路故障，由于定子接地保护跳闸之后，到短路故障之前，持续时间太短（7、8个周波），相对秒级的衰减时间常数，这个过程太短，所以看不出发电机电压呈指数衰减。

此次事故在定子接地保护跳闸之后瞬间转换成短路故障，由于发电机剩磁的原因励磁电流仍然存在，此时发电机电枢电流和电枢旋转磁动势的幅值是随时间而变化的。这一幅值变化的发电机电枢磁场将在转子绕组中产生感应电动势和电流，此电流反过来又影响发电机定子绕组中的电流，这就是机组跳闸后出现了三相电流的原因。

故障发展为三相短路故障时，发电机电压降为零，此时三相电流可以看到明显的过渡过程，这就是“电机学”里面所说的三相短路故障，刚开始，时间常数是Td″，接着变为Td′，这两个时间常数都很短（一般只有零点几秒），可以看到明显的非周期衰减的过渡过程。

4）查阅 《GBT 7064-2008隐极同步发电机技术要求》：容量在1200MVA以下的发电机允许的过电流时间和过电流倍数符合公式（I2-1）*t=37.5s，过流时间 t＝37.5／（4.252－1）＝2.2s 计算结果说明发电机在90kA（4.25倍额定电流）的故障电流下可以连续运行2.2s，大于本次故障电流实际持续的时间（0.6s）。同时咨询设备制造厂技术人员，本次事故的短路电流不太大，应对发电机定子绕组影响不大。

5 故障原因分析

根据事故发生后现场设备的检查试验情况结合故障录波进行分析，对可能引起此次故障的原因进行分析：

1）柜内进水汽、凝露、封母漏水：经排查进水汽、凝露情况；打开封母检查封母内干燥无受潮、凝水迹象；排除因受潮引起绝缘降低导致接地的因素。

2）绝缘板和绝缘穿墙套管老化绝缘降低：故障后对绝缘板和绝缘穿墙套管进行耐压试验，试验合格，因老化绝缘不会恢复，排除绝缘板和绝缘穿墙套管老化绝缘降低引起接地的因素。

3）TV触头接触不良引起穿墙套管发热绝缘降低：检查全部TV一次保险完好，保险熔断电流0.5A，接触电阻不会引起足够的发热量导致穿墙套管绝缘降低，可排除。

4）TV柜内异物 （二次线脱落等）引起绝缘击穿：检查柜内、柜顶有照明、加热电源线，绝缘等级低，当绑扎松动或扎带老化断开掉落到裸露母线上时，会引起短路接地，由此判断此原因是造成本次B相单相接地的因素。

所以本次机组跳闸的原因是：机组运行中，#3机TV柜后仓内柜顶有照明绑扎松动或扎带老化断开掉落到裸露母线上，引起B相发生接地故障，发电机B相电压降至5V（二次值），发电机出口零序电压98V（二次值），发电机中性点电压升至相电压50V（二次值），达到发电机定子接地保护定值（零序电压高定值25V，零序电压延时0.2s），定子接地保护动作，机组跳闸。

事故发生后对相同型号的#4机组TV柜进行检查发现了TV柜后仓内也存在照明线脱落的现象，进一步验证了上述故障原因判断。

6 防范措施

此次事故发生的直接原因是发电机TV柜内照明线扎带老化断开掉落到裸露母线上引起接地故障，同时发电机TV柜后仓内铜排未加装绝缘护套，柜体间未加装隔板也存在影响机组安定运行的设计缺陷和导致事故发生的隐患，设备管理部门执行电气设备隐患排查不彻底，未认真执行上级公司隐患排查通知中：“重视高压开关柜内二次导线的绑扎工艺，保证与高压部位绝缘距离满足要求”的相关要求，未及时发现设备长期存在的设计缺陷并及时进行整改，通过深刻的反省认识需要对以下防范措施进行落实。

1）对TV柜内照明、加热电源线重新绑扎紧固，并确保满足安全距离。

2）对TV柜后仓内铜排加装绝缘护套，柜体间加装隔板，并对绝缘板和支撑绝缘子涂刷RTV。

3）利用机组停机检修的机会，选择设计优良满足要求的厂家，对#3机TV柜进行整体更换。

4）严格执行电气设备隐患排查计划，尤其重视高压设备附件的隐患排查处理，利用机组检修举一反三对其它机组相同部位设备进行仔细检查并对发现的隐患及时进行处理。

7 结束语

电气设备隐患排查工作是一项任重而道远的工作。设备隐患不排除一定会造成问题，只有充分吸取借鉴兄弟单位不安全事件教训，并拓展思路，举一反三，查找隐患，落实整改，弥补不足，变“被动防御为主动防范”；同时强化员工的安全、风险、责任意识，做到人人守好自己的“责任田”，才能为切实减少电气原因引起的不安全事件，全面提升电气专业管理水平的目标夯实基础。

［1］高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［2］苏文博等.继电保护事故处理技术与实例［M］.北京：中国电力出版社，2002.

［3］刘万顺.电力系统故障分析［M］.中国电力出版社，2010.

［4］ 曾成碧、赵莉华.电机学［M］.机械工业出版社，2008.

［5］DL-T 684-2012大型发电机变压器继电保护整定计算导则［S］.2012.

［6］GBT 7064-2008隐极同步发电机技术要求［S］.2008.