同步变接地引起转子一点接地跳机的分析和处理

薛 升，苏晓斌，王 军(中电神头发电有限责任公司，山西 朔州 036011)



同步变接地引起转子一点接地跳机的分析和处理

薛 升，苏晓斌，王 军
(中电神头发电有限责任公司，山西 朔州 036011)

〔摘 要〕介绍了某电厂2号机因励磁系统的P320型同步变压器高压侧单相接地故障，引起转子一点接地保护动作跳机的事故处理过程，分析了事故的原因，提出了相应的防范措施，为避免同类事故的发生提供了借鉴。

〔关键词〕励磁系统；同步变压器；原边接地；转子一点接地

0 引言

某电厂采用“上大压小”的方式，建设了2×600 MW机组。该机组采用发变组单元制接线，经主变升压至500 kV后接入500 kV变电站。其发电机型号为50WT23E-138，为北重阿尔斯通(北京)电气装备有限公司组装。发变组保护采用南瑞继保电气有限公司生产的RCS-985A型和国电南京自动化股份有限公司生产的DGT801系列微机型保护装置。励磁系统采用自并励静止励磁方式，采用北重阿尔斯通(北京)电气装备有限公司生产的微机励磁系统。调节装置由完全独立的双通道组成，每个通道都是一个主要由控制板和测量单元板构成的独立处理系统，其中1套运行，1套跟踪，构成冗余配置；此外还配有1套手动励磁电流调节器。2013年9月，由于励磁调节器中的同步变压器故障，导致2号机组转子一点接地保护动作出口，机组与系统解列。

1 事故现象

2013-09-03，2号机组调试工作结束后顺利并入系统，进入168 h试运阶段，负荷600 MW。18：07集控事故报警，大屏显示负荷为0，DCS电气画面显示转子一点接地，励磁一阶故障，灭磁开关掉闸，发变组500 kV开关串5032开关、5033开关掉闸。

就地检查2号机发变组保护装置，转子一点接地保护投运的是南瑞继保电气有限公司生产的型号为RCS-985A的发变组保护装置，该装置采用切换采样原理(乒乓式)。发变组保护B柜显示转子一点接地出口跳闸灯亮，C柜总出口灯亮，初步判断转子一点接地保护动作。随后从DCS调取跳机趋势，发现励磁一阶故障后9 s发出了转子一点接地跳闸信号，同时机组负荷从600 MW甩至0，发变组断路器跳闸，灭磁开关跳闸。随后对励磁系统进行全面检查，发现显示机端电压测量故障、调节器故障、同步电压应用故障、备用调节器故障、脉冲发生器故障、机组故障等信号；同时也发现励磁画面有同步电压应用故障光字，同步熔丝熔断信号不能复归。

2 事故处理过程

根据就地保护装置动作情况，初步判断是转子一点接地保护动作跳机。随后对转子一点接地保护的定值进行详细核对，未发现任何异常；对灭磁开关下口到转子母线采用2 500 V摇表测试绝缘正常。在排除了发电机转子接地的可能后，技术人员对励磁调节器同步变T19，T29及相关回路进行检查，发现T19同步变(D/Y-11接线)进线电源A相熔丝熔断。对同步变进行绝缘测试未见异常，随后更换了同步变电源熔丝。综合判断，认为转子绝缘正常，励磁系统正常，故障属于转子一点接地保护误动，可以并网运行。

9月4日，2号机组零起升压准备并网，突然DCS电气画面又出现励磁一阶故障，灭磁开关跳闸。励磁系统面板报警与上次一致，同步变T19熔丝熔断信号不能复归。随后将同步变T19外部线拆开，测原、副边绕组的相间电阻，并与另一组同步变T29的测试值进行比较，发现T19原边AB相间阻值为BC，CA相间阻值之和，而T29 的AB，BC，CA相间阻值均为0．866 kΩ。接着将T19原边A，B，C三相接线柱上的6根绕组引线拆开，用摇表测试单个绕组引线对地绝缘，发现A-X绕组2根引线对地绝缘为0并已开路，其他2个绕组的4根引线对地绝缘正常。据此，判定2号机组转子一点接地保护动作出口跳机是由于T19原边 A-X绕组接地故障造成的。

由于同步变无备件，且正好1号机组停机备用，为保证168 h试运顺利进行，将1号机组励磁调节器的同步变拆来更换，并对2号机组励磁系统进行试验。

(1) 采用6 kV外加电源给励磁变供电，将转子碳刷全部抽出，在励磁直流输出回路接入小电阻(6个1 000 W电炉)，分别对调节器的2个通道进行线性度测试，确认2个通道的线性度一致，示波器显示1个周波6个波头正常。用励磁系统手励方式零起升压正常，脉冲电源正常，主、备用通道切换正常。

(2) 将励磁变恢复为正常接线，并将发电机定速，随后分别用2个通道进行自动空载起励，观察这2个通道的跟踪情况，并进行通道切换，切换时电压没有波动。

通过上述试验，确认励磁系统故障消除，随后进行2号机组零起升压，动态检查励磁系统无异常，主、备用通道切换正常，并入电网。

3 事故原因分析

在晶闸管整流电路中，晶闸管需要一个触发脉冲来控制其导通，而在什么时刻给可控硅发触发脉冲是要有时间基准的。这个时间基准通常是使触发脉冲与晶闸管的阳极电压同步，因此最直接的方法就是用阳极电压来作为触发脉冲。但是一般整流桥的阳极电压都比较高，不能直接引入控制装置，这就需要利用一个变压器来降压，同时起到一定的隔离作用，这个变压器就是同步变压器。

转子接地保护的范围包括了可控硅下游的直流侧，在可控硅导通的情况下还包括可控硅上游的交流侧，即励磁变低压侧和同步变高压侧。

同步变为D/Y-11接线，变比为950/12．25。由于该工程是600 MW机组，大机组转子回路对地电容很大，同步变A-X绕组接地点流过的接地电容电流经一定延时烧断了A-X绕组，熔断了电源侧A相熔丝。T19原边接地的后果，一是在可控硅工作导通时，使保护装置检测到转子接地从而动作；二是同步电压异常导致整流器失脉冲，调节器切换到备用通道工作，并发出相应的故障信息。励磁系统同步变接地故障如图1所示。

综合以上分析，确认故障原因是同步变T19原边接地，引起转子一点接地保护动作。这可从励磁装置显示的“同步电压应用故障、脉冲发生器故障、调节器故障”，以及“转子一点接地”等事故报警信息得到验证。

图1　励磁系统同步变接地故障

4 暴露问题及改进措施

(1) 同步变接地故障反映了对新设备的绝缘检查等工作存在漏洞。对于基建项目，应加强各设备的质量监督，防止有缺陷的设备投入运行。

(2) 由于技术人员对该励磁系统不够熟悉，且在第1次故障后对同步变这个关键元器件的检查也不到位，进而导致了误启机。因此，必须加大对技术人员的培训力度，使其尽快掌握励磁系统的工作原理及系统每个元器件的作用。同时应吸取此次事故的处理教训，以后在现场处理缺陷时，对设备元器件的检查要到位，并且要提高故障处理能力，防止误判，避免类似事故再次发生。

5 结束语

励磁系统同步变压器原边接地故障，会引起乒乓式切换采样原理的转子一点接地保护动作跳机事故，要引起采用该型保护装置和励磁装置电厂的高度重视。此次对发电机转子一点接地保护动作的原因查找、分析方法和经验教训，对同类故障的处理有一定的借鉴意义。对于新投运或运行中的机组励磁系统同步变压器及其供电回路，在检修中应当加强检查，防止接地故障引发跳机事故。

薛 升(1981-)，男，工程师，主要从事电气自动化及继电保护、火力发电企业电气风险控制工作，email：13834198986@163．com。

苏晓斌(1987-)，男，助理工程师，主要从事电气自动化及继电保护、火力发电企业电气风险控制工作。

王 军(1968-)，男，工程师，主要从事电气自动化及继电保护、火力发电企业电气风险控制工作。

作者简介：

收稿日期：2015-10-22。