高壓電動機故障引起的6kV廠用電失電分析

黃巖晶

（徐州華潤電力有限公司，江蘇 徐州 221142）

大部分發(fā)電廠的高壓廠用電6kV 系統(tǒng)均采用不接地運行方式，當運行操作和發(fā)生接地故障后因電壓互感器（TV）鐵磁諧振，TV 一次保險熔斷，造成6kV廠用母線短時失電，若運行人員調(diào)整不及時會引起機組跳閘。由于現(xiàn)場運行情況千變?nèi)f化，此類故障還時有發(fā)生，以下對此現(xiàn)象進行分析。

1 故障經(jīng)過

2013年1月4日5時1分，1號發(fā)電機正常運行，6kV 廠用電由1 號高壓廠用變壓器接帶，機組帶243 MW 有功負荷運行。運行人員在啟動1E磨煤機電動機時，集控室電氣BTG 盤上“A 屏TV 斷線”，“B 屏TV 斷線”，“6kV 廠用母線TV綜合保護裝置故障”光字牌報警。12號一次風機、12號送風機、12號前置泵、1C磨煤機、1D磨煤機、1E磨煤機、13號漿液循環(huán)泵跳閘，12號引風機聯(lián)鎖跳閘，遠方、就地啟動13號電動給水泵無效，機組有功負荷降至141 MW。

2 現(xiàn)場檢查

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)6kV 廠用電12段快切裝置動作，6kV 廠用電12段電源由1號高壓廠用變壓器接帶自動切至6kV 公用02段供電；就地開關(guān)室檢查發(fā)現(xiàn)備612分支TV 零序過電壓信號繼電器動作，6kV 廠用電12段母線TV、1號高壓廠用變壓器低壓側(cè)12 號分支TV 三相一次保險（共6只）熔斷，測量上述兩TV 絕緣正常。

2.1 1E磨煤機檢查

因故障為啟動1E磨煤機時出現(xiàn)，故對1E磨煤機開關(guān)、電機進行檢查、分析，動作報告見表1－3。

表1 1E磨煤機開關(guān)綜合保護動作報告

表2 1E磨煤機綜合保護啟動報告

表3 1E磨煤機綜合保護變位信號

通過分析表1－3可知，1E 磨煤機開關(guān)特性試驗正常，電機繞組對地絕緣正常，進一步檢查1號E磨煤機電機UV、VW 相直阻超標（2 500 V搖表，0.5～1 MΩ），初步判斷為電機V 相繞組斷相，后經(jīng)電機解體檢查后確認為電機端部繞組燒損。

2.2 6kV 廠用12段檢查

6kV 廠用12段快切裝置檢查結(jié)果見表4，6 kV 廠用12段母線TV 綜合保護裝置檢查動作記錄見表5。

表4 6kV廠用12段快切裝置檢查結(jié)果

表5 母線TV綜合保護裝置動作記錄

從表4、表5中數(shù)據(jù)變化可看出，6kV 廠用12段母線TV 綜合保護裝置的動作記錄與1E 磨煤機綜合保護的報警信息及變?yōu)樾盘柺俏呛系?，也進一步說明本次母線短時失電是由于1E 磨煤機電機故障引起的。

2.3 發(fā)電機變壓器組保護檢查

發(fā)電機變壓器組保護A、B 柜均發(fā)出B 分支TV 斷線信號和動作記錄。斷線信號和動作記錄與6V 廠用12段母線TV 綜合保護裝置的動作記錄保持一致，再次驗證本次故障是電動機故障造成的。

3 故障原因分析

3.1 母線TV 一次保險熔斷

啟動1號E 磨煤機電機時，因電機繞組本身質(zhì)量問題或啟動力矩過大發(fā)生不連貫斷相，電機負序電流二段保護雖超過20%Ie，但持續(xù)時間未超過20s，保護未能動作跳閘。同時斷相處間歇性對定子鐵心弧光接地，未接地相對地電壓升高倍，對于Y0－Y0接線，TV 的一次電流為勵磁電流，而勵磁電流的大小與電壓成正比，電壓突然升高會出現(xiàn)很大勵磁涌流，當鐵心達到飽和后勵磁電流大大增加［1］。如果是單相間歇性電弧接地會產(chǎn)生超低頻鐵磁諧振，超低頻鐵磁諧振是在單相接地故障消失瞬間，電網(wǎng)對地電容與電壓互感器勵磁電感產(chǎn)生的一種短暫電磁振蕩。將可能產(chǎn)生數(shù)倍的過電壓，TV 鐵心嚴重飽和，勵磁電流會迅速增大而引起一次側(cè)熔絲熔斷。從母線TV 綜合保護動作報告可看出6kV 廠用電12段母線電壓波動（最高達7.7kV 線電壓，若為金屬性接地時，電壓相當于TV 對地相電壓），造成6kV 廠用電12段母線TV、1號高壓廠用變壓器12分支TV三相一次保險熔斷（從電動機綜合保護顯示為U 相先熔斷）。待母線電壓低于額定電壓的40%時，6 kV廠用電12段廠用電快切裝置啟動跳工作分支612開關(guān)，母線電壓低于額定電壓的25%時，滿足殘壓切換定值，合上備用電源備612開關(guān)。

故障前均是在6kV 廠用段母線TV 開口三角處并聯(lián)一只220V／200W 消諧燈泡。對于間歇性接地再次激發(fā)的諧振和其他原因引起的間隔時間較短的諧波諧振，可能會由于白熾燈先已發(fā)熱而使電阻顯著增大，以致有時不能起消除諧振（主要是分頻諧振）的作用，這次故障充分說明簡單的利用消諧燈泡不能可靠消除故障。

3.2 啟動13號電動給水泵無效

13號電動給水泵開關(guān)的綜合保護裝置接入了母線低電壓保護，開關(guān)因保護始終有跳閘開出，導致開關(guān)合閘不成功，因此，事故后緊急啟動13 號電動給水泵不成功。

3.3 磨煤機電動機故障

從1E磨煤機、母線TV 綜合保護報告可以看出：1E 磨煤機啟動到母線TV 綜合保護發(fā)出斷線告警共持續(xù)了70.098s，在此期間TV 二次電壓因1E磨煤機定子繞組弧光接地鐵磁諧振造成電壓幅值和相位的畸變，04：57：25.065時造成U 相TV 一次保險熔斷，經(jīng)15s后，04：57：40.179發(fā)出TV 斷線告警信號，閉鎖低電壓保護出口。由于故障點尚未切除，受一次電壓波動和TV 二次回路耦合的影響，TV 斷線告警閉鎖信號自動解除。

04：57：57.307（TV U相一次保險熔斷后32.242s），W 相一次保險熔斷，04：57：58.314，低電壓保護二段動作，切除6kV 廠用12段廠用輔機。

6kV 廠用12段母線保護“TV 斷線報警”到“低電壓二段出口”共用時26.638s，1E 磨煤機保護“TV 斷線報警”到“變位信號分閘完成”共用時26.655s，時間上完全吻合。從電機修理廠家解體后提供的照片可以看出電機繞組燒熔及對地放電痕跡，與上述分析基本吻合。

1E磨煤機電機在2011年11月因定子繞組燒毀大修過，此次的問題暴露出上次電機修理質(zhì)量不過關(guān)，電機大修后絕緣能力比原電機絕緣能力要下降較多。另外磨煤機最近一段時間因頻繁斷煤，電動機頻繁帶載啟動也是造成電機定子繞組松動斷裂、絕緣水平下降的主要原因。

綜合以上情況說明本次故障的主要原因是1E磨煤機電動機本身的質(zhì)量問題。

4 處理措施及效果

故障發(fā)生后，更換了6kV 廠用電12段母線TV、1號高壓廠用變壓器低壓側(cè)12號分支TV 三相一次保險（共6 只），6kV 廠 用 電12 段 母 線 電壓、1號高壓廠用變12分支電壓正常后將6kV 廠用電12段母線由6kV 公用段供電倒由1號高壓廠用變供電。

對該故障電機進行返廠大修，修后經(jīng)全面檢查及電氣相關(guān)試驗合格后已投入正常運行。在以后電機的常規(guī)維護保養(yǎng)及大修檢查時一定要嚴把質(zhì)量關(guān)，特別是送出外委修理的電機要盡可能選擇信譽度高、質(zhì)量信得過的單位承攬，以免因電機檢查不到位或檢修質(zhì)量不良留下嚴重的安全隱患。

經(jīng)過分析、調(diào)研，利用機組調(diào)停、檢修的計劃，陸續(xù)將全廠6kV 母線TV 柜內(nèi)加裝微機消諧裝置替代前期使用的消諧燈泡，該裝置也稱二次消諧器，安裝在TV 的開口三角繞組上，正常運行或者發(fā)生單相接地時，裝置不動作，一旦判斷系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，便使正反并聯(lián)在開口三角兩端的兩只晶閘管交替過零觸發(fā)導通，限制和阻尼鐵磁諧振，諧振消除后自動復位。加裝消諧裝置至今已一年多，期間也出現(xiàn)過幾次類似的設(shè)備故障，但未再出現(xiàn)造成母線失電的情況。

5 結(jié)束語

火力發(fā)電廠因轉(zhuǎn)動設(shè)備較多，日常生產(chǎn)中會遇到各種各樣的設(shè)備問題，從本次故障分析及處理可以看出，高壓電動機的質(zhì)量不容忽視，應嚴把高壓電動機檢修質(zhì)量關(guān)，加強對電機全方位的運行管理，使電機達到健康運行狀態(tài)，同時廠用電系統(tǒng)應采取可靠的諧波消除措施，保證發(fā)電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，避免類似問題再次發(fā)生。

［1］電力系統(tǒng)運行操作和計算［M］.沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，1996.