一起水電廠發(fā)電機失磁、超速事故的分析

一起水電廠發(fā)電機失磁 超速事故一起水電廠發(fā)電機失磁 超速事故 的分析的分析 1 事故經(jīng)過 事故前某水電廠 2 號機 額定容量 65 mw 帶有功 64 mw 無功 110 mvar 運行人員根據(jù)當(dāng)日設(shè)備檢修的需要 進(jìn)行廠用電 400 v 段倒為由 段供電的操作 按照廠運行規(guī)程規(guī)定 應(yīng)先 將廠用電 400 v 段電源開關(guān)斷開 由 400 v 段聯(lián)絡(luò)開關(guān)依靠 備用電源自動投入裝置 bzt 自動投入供電 操作人 在監(jiān)護 人監(jiān)護下 在 400 v 配電室斷開廠用電 400 v 段電源開關(guān)后 當(dāng)即發(fā)現(xiàn) 400 v 段 bzt 不動作 于是手動合上 段聯(lián)絡(luò)開關(guān) 4zkk 此時 值班員發(fā)現(xiàn) 2 組蓄電池的浮充電裝置均失電停運 隨即 到繼保室將其恢復(fù)運行 從停運到恢復(fù)運行有一定時間過程 負(fù)責(zé)檢查 1 4 號機旁盤 bzt 動作情況的運行主值 在檢查到 2 號機旁盤時 發(fā)現(xiàn) bzt 未自動動作 于是手動合上了聯(lián)絡(luò)開關(guān) 當(dāng)走到 2 號機與 3 號機之間時 聽到 2 號機聲音異常 發(fā)現(xiàn) 2 號發(fā)電機勵磁滅磁開關(guān)柜冒煙 立即打跳 2 號機滅磁開關(guān) 2 設(shè)備損壞情況 1 抽出發(fā)電機轉(zhuǎn)子 發(fā)現(xiàn) 3 個磁極上的阻尼環(huán)膨脹節(jié)損壞 甩出 還有 6 根阻尼條嚴(yán)重變形 都屬過熱并受離心力作用甩 出的形態(tài) 2 從發(fā)電機定子內(nèi)膛明顯看出 由于轉(zhuǎn)子上阻尼環(huán)損壞甩 出 與之相對應(yīng)的位置有掃膛的痕跡 還有因線棒絕緣機械破 損引起電弧燒傷的痕跡 共有 4 根線棒電弧燒損 14 根線棒的 主絕緣機械損壞露銅 另有 220 根線棒的主絕緣機械破損 1 3 mm 3 有 4 塊下導(dǎo)瓦擦傷 4 滅磁柜內(nèi)有一個非線性電阻 氧化鋅電阻 燒壞 該電 阻是作轉(zhuǎn)子過電壓保護用的 3 事故原因分析 通過對自動記錄數(shù)據(jù)的分析 以及設(shè)備損壞的情況可以看出 這起事故的過程是由于發(fā)電機失去勵磁后 發(fā)電機失步 超速 轉(zhuǎn)子阻尼環(huán)甩出 定子掃膛 線棒絕緣受損短路 保護動作停 機 由此可見 發(fā)電機失去勵磁是引發(fā)事故的原因 而造成發(fā) 電機失磁的原因是 1 在將廠用 段母線負(fù)荷倒為由 段供電的操作過程中 bzt 不能正確動作 廠用 段母線負(fù)荷短時失電 與此同時 2 號機旁盤 bzt 也不能正確動作 使 2 號機旁盤短時失去交流電 源 2 由于原設(shè)計的兩組直流蓄電池的浮充電裝置及 2 號機 a b 兩套勵磁裝置的電源都處于廠用 段母線供電的不合理運 行狀態(tài) 在廠用 段母線失電后 兩組直流蓄電池的浮充電裝 置以及 2 號機 a b 兩套勵磁裝置都失去了交流電源 3 勵磁調(diào)節(jié)器交流電失電后 可自動由 220 v 直流母線供 電 但由于蓄電池維護質(zhì)量差 蓄電池失去浮充電 使 組直 流母線電壓從 240 v 瞬間下降為 180 v 事后由試驗所得 造成靠 組直流母線供電的 2 號發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器 24 v 開關(guān)電 源不能正常投入 使觸發(fā)勵磁整流可控硅的脈沖丟失 勵磁裝 置失控 轉(zhuǎn)子失磁 4 事故擴大原因 1 失磁保護拒動是事故擴大的重要原因之一 該機組失磁 保護是由 rze1 失磁阻抗繼電器和 rel1 動態(tài)失磁保護繼電器組 成的 只有兩繼電器均動作才能出口 動態(tài)失磁保護繼電器反 應(yīng)的是發(fā)電機電勢及定子電流的變化率 只在失磁的變化過程 中才能動作 從錄波圖上分析 在動態(tài)失磁保護繼電器可能動 作 而失磁阻抗繼電器在失磁達(dá)到穩(wěn)態(tài)時才能動作 此時動態(tài) 失磁保護繼電器已經(jīng)返回 該繼電器動作后只延時 3 s 造 成失磁保護拒動 2 在發(fā)電機異步運行時 調(diào)速器和過速保護測頻信號不能 反映機組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是發(fā)電機失磁后機組過速的主要原因 機組失磁后 發(fā)電機的同步電磁轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)子直流電流的減小 而減小 而水輪機的巨大功率 事故前基本是滿負(fù)荷 使機組 加速 造成機組轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速 由于機組調(diào)速器的測量信 號取自發(fā)電機電壓的 pt 上 又由于機組過速保護只有一套 其 測頻信號也取自發(fā)電機電壓的 pt 上 而 pt 反映的是電網(wǎng)頻率 在發(fā)電機異步運行時不能反映機組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 所以 在機組 失步時 這時電網(wǎng)頻率是幾乎不變的 調(diào)速器和過速保護 不能抑制過速和起到過速保護的作用 3 機組后備保護不完善又是機組事故擴大的重要原因 由 于發(fā)電機失磁 發(fā)電機的磁場只能由定子從系統(tǒng)吸收無功來建 立 所以發(fā)電機定子電流驟增 發(fā)電機電壓也隨之降低 但是 發(fā)電機沒有配置三相低電壓過流保護 發(fā)電機失步后 雖已嚴(yán) 重過電流 卻無保護動作跳閘 另外 機組過速保護也沒有配 置與主保護原理不同的后備保護 使主過速保護失效后 機組 只有再過速 4 當(dāng)運行人員發(fā)現(xiàn)機組超速 以及勵磁電流 電壓 定子 電流 電壓 有功 無功功率等參數(shù)發(fā)生大幅度越限變化時 未能及時做緊急停機處理 這也是事故擴大的一個原因 由于 以上原因造成機組嚴(yán)重超速 使發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的阻尼繞組產(chǎn)生 過電流 阻尼環(huán)的元件因承受過流產(chǎn)生的過熱以及受機組超速 產(chǎn)生的過大離心力的作用而甩出 造成發(fā)電機掃膛 定子繞組 短路 好在短路引起了發(fā)電機差動保護動作跳閘 使機組停了 下來 避免了機組轉(zhuǎn)子飛逸的更慘重的后果 5 事故防范措施 1 廠用電系統(tǒng) 直流系統(tǒng)發(fā)生故障 往往會引起災(zāi)難性的 后果 所以 必須保證這 2 個供電系統(tǒng)有足夠的可靠性 保證 可能危及電力系統(tǒng)及發(fā)供電設(shè)備安全的重要設(shè)備 保護及自動 控制裝置等重要負(fù)荷的供電回路配置合理 確保在任何時候都 不中斷供電電源 2 免維護蓄電池不是真正意義上的免維護 只是維護工作 量小而已 必須根據(jù)廠家說明書進(jìn)行正常維護 以保證蓄電池 始終處于良好的工作狀態(tài) 特別要注意定期進(jìn)行核對性充放電 試驗 校核蓄電池的容量 發(fā)現(xiàn)畜電池容量不足 應(yīng)及時更換 應(yīng)清醒地認(rèn)識到 蓄電池在浮充電狀態(tài)下 直流母線的電壓比 較高 并不一定表明蓄電池的狀態(tài)良好 3 水電廠的調(diào)速器及過速保護 如果其測頻信號取自發(fā)電 機出口電壓 pt 上 則在機組失步時 調(diào)速器及過速保護不能起 到調(diào)節(jié) 保護機組過速的作用 為了保證所取的測頻信號能真 正反映機組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 測頻信號可取自在轉(zhuǎn)子上加裝的齒盤 測速器 另外為了可靠地防止機組過速 在已裝有電氣式過速 保護的基礎(chǔ)上 還要加裝機械式過速保護 為了增加可靠性 大型水輪發(fā)電機組