某大型水电站2F机组故障录波3U0频繁启动原因分析及处理经过

李 超，杨代翠

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051）

1 故障现象

（1）故障时中控室监控系统上位机频繁报：2F机组故障录波动作/复归信号。

（2）现场检查2F机组故障录波装置启动原因：2F发电机机端电压3U0突变量频繁启动，故障录波装置持续录波。

查看故障录波波形图，详见图1和图2。

图1 机端零序电压波形图

图2 机端零序电压波形图

从图1和图2可以看出，2F发电机机端零序电压3U0波形有严重畸形、突变现象，突变的3U0瞬时值峰值最大为10.16 V，有效值也达4.5 V以上，远大于故障录波装置发电机机端零序电压3U0启动定值3 V，因此2F机组故障录波装置正常启动。

2 原因分析

机端零序电压3U0突变时，查看机组机端三相电压和三相电流，详见图3、图4。

图3 机端电压波形图

图4 机组机端和中性点电流波形图

从图3和图4中看到，在约399～430 ms，2F发电机机端三相电压UA、UB、UC，机端零序电压3U0以及机端三相电流Ia、Ib、Ic、中性点分支电流等在同一时刻出现了波形被挤压的“异常”情况。

当故障录波装置的启动量启动后，录波过程400 ms前，装置以5 000 Hz的频率进行录波，400～3 000 ms装置以1 000 Hz频率进行录波，若这期间没有其他启动量再启动，则到3000ms时就结束此次录波；如果在400～3 000 ms某时刻又有启动量启动录波，则从此时刻开始又以5 000 Hz的频率进行录波。

因此分析出波形有挤压的原因：2F发电机机端零序电压3U0突变量启动后，在400 ms以前以5000 Hz的频率进行录波，在400～430 ms以1 000 Hz频率进行录波，在约430 ms时又出现了机端零序电压3U0突变量启动，从430 ms开始又以5 000 Hz的频率进行录波，因此出现了图1和2中的波形压缩情况。可以判断，2F机端三相电压、电流波形等未出现异常情况，属于正常的波形记录[1-3]。

综合以上，可以分析出造成故障现象的几种原因。

（1）2F故障录波装置3U0通道故障，采样不准导致采样值波动。

（2）2F发电机定子绝缘受损，或存在定子经高阻接地现象，导致机端零序电压3U0突变。

（3）2F发电机转子偏心，磁场存在分布不均情况，导致机端零序电压3U0突变。

（4）2F机端电压互感器23YH一次绕组存在问题，导致机端零序电压3U0突变（故障录波录取机组零序电压来自机端23YH）。

（5)2F机端电压互感器23YH二次绕组引出线至故障录波屏柜之间接线存在接触不良情况，导致机端零序电压3U0突变。

3 故障处理

根据分析出的原因，逐一排查可能的情况。（1）经过更换2F故障录波装置3U0采样通道，发现3U0采样仍存在突变现象，排除了2F故障录波装置3U0通道故障情况。

（2）经2F停机后测量定子绝缘、转子绝缘，定子绝缘为309 MΩ，转子绝缘为110 MΩ，绝缘均合格，从排除2F发电机定子绝缘受损或存在定子经高阻接地现象。

（3）通过查看2F发电机保护1号、2号保护屏中横差电流采样值，横差电流均很小，均在0.06A左右。2F机组状态监测屏转子气隙分布情况及转子同心度情况如图5所示，未发现异常，排除2F发电机转子偏心情况。

图5 发电机定转子同心情况

（4）通过查看2F机端零序电压3U0波形与2F接地变电压3U0波形对比（见图6），2F接地变电压3U0波形正常，如果发电机定子、YH一次绕组存在异常，则2F机端零序电压3U0波形与2F接地变电压3U0波形应同时出现突变、畸形现象。水电站1F和2F为扩大单元接线，1F、2F、1B低压侧作为同一个电气连接部分，均在并网运行情况下，如果2F发电机定子、YH一次绕组等一次设备有异常，则1F、1B相关电压应该有变化，启动相应机组故障录波装置，但实际并未启动。另外，2F停机退备后，测量机端23YH一次绕组阻值，A、B、C三相阻值分别为1.526 kΩ、1.510 kΩ、1.506 kΩ，一次绕组阻值正常。综上，可以排除23YH一次绕组存在问题的情况。

图6 发电机机端零序电压和接地变零序电压波形图

（5）通过查看2F机组故障录波装置2F机端所有电压录波情况，发现机端A、B、C三相电压波形正常，仅有机端零序3U0存在畸形突变情况，机组23YH一次绕组存在问题已经排除，问题原因主要集中在2F机端电压互感器23YH二次绕组及二次回路方面。2F停机退备后，从2F 机组23YH根部测量二次绕组A、B、C三相阻值分别为0.16 Ω、0.16 Ω、0.16 Ω，从23YH端子箱测量二次绕组B、C相阻值分别为0.16 Ω、0.16 Ω，A相阻值在10～130 Ω跳变。

经检查，机端23YH A相二次航空插头内部接线有松动现象，拆下紧固处理后正常，开机到空载观察，故障录波采样正常。

4 结 论

故障录波可以记录机组在异常运行情况下的各种电气量波形，通过分析这些波形图，可以有针对性的查找问题，使机组消缺和事故处理事半功倍。本文介绍这次机组缺陷处理，为了全面分析故障的可能，没有对故障原因进行主次排序，实际处理过程中，可以先分析最可能的原因，然后逐步排查，从而提高故障效率。