一起發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作跳閘事故原因分析

陳國(guó)雄

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516081）

0 引 言

發(fā)電機(jī)失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁由于轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障及誤操作等原因突然全部消失或者部分消失的情況。

主要表現(xiàn)形式有：（1）勵(lì)磁繞組直接短路或經(jīng)勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組閉路；（2）勵(lì)磁繞組開(kāi)路；（3）勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接；（4）勵(lì)磁繞組經(jīng)整流器閉合（交流電源消失）[1-3]。

某公司3#凝氣發(fā)電機(jī)組是12 MW的發(fā)電機(jī)，采用自并勵(lì)靜止可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)（見(jiàn)圖1），配備A、B兩套SAVR-2000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，配置兩個(gè)獨(dú)立的保護(hù)裝置RCS-985RS和RCS-985SS，每個(gè)裝置均有獨(dú)立的出口跳閘回路，兩套保護(hù)裝置具體投入的保護(hù)功能如表1所示。

表1 保護(hù)功能配置表

1 事故分析

1.1 事故經(jīng)過(guò)

3#凝氣發(fā)電機(jī)組事故前勵(lì)磁方式是A套勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常工作，7月22日凌晨約2時(shí)30分運(yùn)行人員中控發(fā)現(xiàn)此發(fā)電機(jī)組功率因數(shù)由0.8突然下降至0.4，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)增、減磁無(wú)效后，運(yùn)行人員和維保人員前往現(xiàn)場(chǎng)檢查，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器器依舊是A套工作，并未自動(dòng)切換至B套，SAVR-2000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就地進(jìn)行增、減磁同樣無(wú)效，SAVR-2000監(jiān)控畫(huà)面顯示有功6 100 kW，無(wú)功-10 920 kvar，機(jī)端電壓9.53 kV，給定電壓為10.21 kV，轉(zhuǎn)子電流2.82 A，給定電流為54.99 A，檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置RCS-985SS上有顯示“失磁保護(hù)報(bào)警”，檢查過(guò)程中3時(shí)14分3#發(fā)電機(jī)跳閘。

1.2 保護(hù)動(dòng)作情況分析

表2為失磁保護(hù)定值表。

通過(guò)表2結(jié)合RCS-985SS保護(hù)裝置功能設(shè)置，可以畫(huà)出3#發(fā)電機(jī)Ⅲ段失磁保護(hù)出口邏輯，如圖1所示。

通過(guò)失磁保護(hù)出口邏輯圖結(jié)合事故現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象可以分析出，發(fā)電機(jī)失磁后定子阻抗元件檢測(cè)到失磁情況，失磁保護(hù)Ⅰ段發(fā)報(bào)警信號(hào)，保護(hù)裝置RCS-985SS正確報(bào)“失磁保護(hù)報(bào)警”。

此時(shí)機(jī)端電壓9.53 kV，給定電壓10.21 kV，則9.53/10.21×100%=93%，即換算出來(lái)是93 V，大于低電壓85 V整定值，低電壓元件不動(dòng)作，因此失磁保護(hù)Ⅱ段不滿足出口跳閘邏輯，不動(dòng)作。

發(fā)電機(jī)失磁后定子阻抗元件檢測(cè)到失磁情況后，失磁保護(hù)Ⅲ段開(kāi)始啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)延時(shí)3 000 s（50 min），失磁保護(hù)三段正確動(dòng)作跳閘。

由此分析可知，3#凝氣發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作正確、可靠。

表2 失磁保護(hù)定值

1.3 事故原因分析

3#發(fā)電機(jī)停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)汽端碳刷存在異常情況，其中3#發(fā)電機(jī)汽端總共有4組碳刷，其中一組碳刷刷架變形，碳刷偏離滑環(huán)，其他三組碳刷均懸空，未接觸到滑環(huán)。

同時(shí)，查閱故障錄波裝置，查看故障錄波裝置啟動(dòng)情況如圖2所示。

通過(guò)3#發(fā)電機(jī)失磁故障觸發(fā)所得的故障錄波圖，從故障錄波裝置故障信息列表中可以查出，3#發(fā)電機(jī)從1時(shí)31分開(kāi)始發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)便開(kāi)始出現(xiàn)故障，表現(xiàn)為勵(lì)磁電流短暫下降后迅速恢復(fù)，到2時(shí)15分3#發(fā)電機(jī)徹底失磁，失磁持續(xù)到3時(shí)05分即持續(xù)失磁50 min后3#發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作跳閘。（故障錄波裝置時(shí)間與實(shí)際時(shí)間有大約十分鐘誤差）

故障錄波圖2（a）、圖2（b）是選取故障信息列表中1時(shí)31分到2時(shí)15分之間的故障錄波波形圖中的兩張，從圖中可以看到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流突然減小又恢復(fù)到正常值，直到故障錄波圖2（c），即2時(shí)15分的故障錄波圖，可以看到此時(shí)發(fā)電機(jī)徹底失磁，勵(lì)磁電流減小到接近0。

圖1 失磁保護(hù)出口邏輯

圖2 故障錄波圖

通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路檢查及故障錄波分析，可以得出此次發(fā)電機(jī)跳閘前發(fā)電機(jī)汽端四組碳刷其中一組已錯(cuò)位未發(fā)揮作用，另外兩組碳刷因磨損過(guò)度而懸空未發(fā)揮作用，僅剩的一組碳刷在正常工作，當(dāng)僅剩的一組碳刷逐漸磨損到失效邊緣，開(kāi)始出現(xiàn)短暫的勵(lì)磁電流迅速減小又恢復(fù)正常，此過(guò)程持續(xù)了45 min左右，此勵(lì)磁碳刷過(guò)短懸空徹底失去作用，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作報(bào)警，50 min后發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作跳閘。

分析可以得出3#凝氣發(fā)電機(jī)失磁的主要原因是勵(lì)磁回路開(kāi)路導(dǎo)致。

2 問(wèn)題及整改措施

2.1 暴露出的問(wèn)題

此次3#凝氣發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作跳閘暴露出來(lái)的問(wèn)題主要有2個(gè)。

（1）發(fā)電機(jī)日常運(yùn)行、維護(hù)工作未做到位，未能在日常的巡檢中及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁碳刷出現(xiàn)的刷架變形、碳刷磨損過(guò)度的問(wèn)題。

（2）發(fā)電機(jī)事故處理經(jīng)驗(yàn)不足，發(fā)電機(jī)失磁動(dòng)作后未迅速判斷出失磁原因是勵(lì)磁開(kāi)路，導(dǎo)致50 min后發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作跳閘。

2.2 整改措施

（1）加強(qiáng)發(fā)電機(jī)日常運(yùn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除勵(lì)磁碳刷錯(cuò)位、磨損過(guò)度、懸空等隱患，做好日常維護(hù)工作。

（2）做好發(fā)電機(jī)事故應(yīng)急方案，并定時(shí)進(jìn)行事故處理演習(xí)、提高運(yùn)維人員技術(shù)能力。

3 結(jié) 論

失磁保護(hù)是發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行的主要保護(hù)之一，本次3#凝氣發(fā)電機(jī)因?yàn)閯?lì)磁開(kāi)路導(dǎo)致失磁保護(hù)Ⅲ段跳閘的事故，根源在于運(yùn)維人員平時(shí)巡檢、維護(hù)未按照有關(guān)運(yùn)行、維護(hù)規(guī)程實(shí)施。因此，需加強(qiáng)相關(guān)運(yùn)行、維護(hù)規(guī)程的培訓(xùn)和落實(shí)，提高運(yùn)行和檢修人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，以避免此類事故再次發(fā)生。