一起水電廠發(fā)電機(jī)失磁、超速事故的分析

1、安全技術(shù)一起水電廠發(fā)電機(jī)失磁、超速事故的分析 1 事故經(jīng)過 事故前某水電廠2號(hào)機(jī)(額定容量65 MW)帶有功64 MW，無功110 Mvar。運(yùn)行人員依據(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。根據(jù)廠運(yùn)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(dòng)投入裝置(BZT)自動(dòng)投入供電。操作人(在監(jiān)護(hù)人監(jiān)護(hù)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)覺400 V段BZT不動(dòng)作，于是手動(dòng)合上段聯(lián)絡(luò)開關(guān)4ZKK。 此時(shí)，值班員發(fā)覺2組蓄電池的浮充電裝置均失電停運(yùn)，隨即到繼保室將其恢復(fù)運(yùn)行(從停運(yùn)到恢復(fù)運(yùn)行有肯定時(shí)間過程)。

2、負(fù)責(zé)檢查14號(hào)機(jī)旁盤BZT動(dòng)作狀況的運(yùn)行主值，在檢查到2號(hào)機(jī)旁盤時(shí)，發(fā)覺BZT未自動(dòng)動(dòng)作，于是手動(dòng)合上了聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當(dāng)走到2號(hào)機(jī)與3號(hào)機(jī)之間時(shí)，聽到2號(hào)機(jī)聲音特別，發(fā)覺2號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁滅磁開關(guān)柜冒煙，馬上打跳2號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)。 2 設(shè)備損壞狀況 (1) 抽動(dòng)身電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)覺3個(gè)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)峻變形，都屬過熱并受離心力作用甩出的形態(tài)。 (2) 從發(fā)電機(jī)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(duì)應(yīng)的位置有掃膛的痕跡，還有因線棒絕緣機(jī)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(jī)械損壞露銅，另有220根線棒的主絕緣機(jī)械破損13 mm。 (3)

3、 有4塊下導(dǎo)瓦擦傷。 (4) 滅磁柜內(nèi)有一個(gè)非線性電阻(氧化鋅電阻)燒壞，該電阻是作轉(zhuǎn)子過電壓愛護(hù)用的。 3 事故緣由分析 通過對(duì)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)的分析，以及設(shè)備損壞的狀況可以看出，這起事故的過程是由于發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁后，發(fā)電機(jī)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，愛護(hù)動(dòng)作停機(jī)。由此可見，發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁是引發(fā)事故的緣由，而造成發(fā)電機(jī)失磁的緣由是： (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(dòng)作，廠用段母線負(fù)荷短時(shí)失電，與此同時(shí)2號(hào)機(jī)旁盤BZT也不能正確動(dòng)作，使2號(hào)機(jī)旁盤短時(shí)失去溝通電源。 (2) 由于原設(shè)計(jì)的兩組直流蓄電池的浮充電裝置及2號(hào)機(jī)A、B兩套勵(lì)磁裝

4、置的電源都處于廠用段母線供電的不合理運(yùn)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(hào)機(jī)A、B兩套勵(lì)磁裝置都失去了溝通電源。 (3) 勵(lì)磁調(diào)整器溝通電失電后，可自動(dòng)由220 V直流母線供電，但由于蓄電池維護(hù)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(yàn)所得)，造成靠組直流母線供電的2號(hào)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)整器24 V開關(guān)電源不能正常投入，使觸發(fā)勵(lì)磁整流可控硅的脈沖丟失，勵(lì)磁裝置失控，轉(zhuǎn)子失磁。 4 事故擴(kuò)大緣由 (1) 失磁愛護(hù)拒動(dòng)是事故擴(kuò)大的重要緣由之一。該機(jī)組失磁愛護(hù)是由RZE1失磁阻抗繼電器和REL1動(dòng)態(tài)失磁愛護(hù)繼電器組成的，只有兩繼電器均動(dòng)

5、作才能出口。動(dòng)態(tài)失磁愛護(hù)繼電器反應(yīng)的是發(fā)電機(jī)電勢(shì)及定子電流的變化率，只在失磁的變化過程中才能動(dòng)作。從錄波圖上分析，在動(dòng)態(tài)失磁愛護(hù)繼電器可能動(dòng)作，而失磁阻抗繼電器在失磁達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)才能動(dòng)作，此時(shí)動(dòng)態(tài)失磁愛護(hù)繼電器已經(jīng)返回(該繼電器動(dòng)作后只延時(shí)3 s)，造成失磁愛護(hù)拒動(dòng)。 (2) 在發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)，調(diào)速器和過速愛護(hù)測(cè)頻信號(hào)不能反映機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)組過速的主要緣由。 機(jī)組失磁后，發(fā)電機(jī)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(jī)的巨大功率(事故前基本是滿負(fù)荷)使機(jī)組加速，造成機(jī)組轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速。由于機(jī)組調(diào)速器的測(cè)量信號(hào)取自發(fā)電機(jī)電壓的PT上，又由于機(jī)組過速愛護(hù)只有一套，其測(cè)頻

6、信號(hào)也取自發(fā)電機(jī)電壓的PT上，而PT反映的是電網(wǎng)頻率，在發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)不能反映機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。所以，在機(jī)組失步時(shí)，(這時(shí)電網(wǎng)頻率是幾乎不變的)，調(diào)速器和過速愛護(hù)不能抑制過速和起到過速愛護(hù)的作用。 (3) 機(jī)組后備愛護(hù)不完善又是機(jī)組事故擴(kuò)大的重要緣由。由于發(fā)電機(jī)失磁，發(fā)電機(jī)的磁場只能由定子從系統(tǒng)汲取無功來建立，所以發(fā)電機(jī)定子電流驟增，發(fā)電機(jī)電壓也隨之降低。但是，發(fā)電機(jī)沒有配置三相低電壓過流愛護(hù)，發(fā)電機(jī)失步后，雖已嚴(yán)峻過電流，卻無愛護(hù)動(dòng)作跳閘。另外，機(jī)組過速愛護(hù)也沒有配置與主愛護(hù)原理不同的后備愛護(hù)，使主過速愛護(hù)失效后，機(jī)組只有再過速。 (4) 當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)覺機(jī)組超速，以及勵(lì)磁電流、電壓，定子電流

7、、電壓，有功、無功功率等參數(shù)發(fā)生大幅度越限變化時(shí)，未能準(zhǔn)時(shí)做緊急停機(jī)處理，這也是事故擴(kuò)大的一個(gè)緣由。 由于以上緣由造成機(jī)組嚴(yán)峻超速，使發(fā)電機(jī)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(jī)組超速產(chǎn)生的過大離心力的作用而甩出，造成發(fā)電機(jī)掃膛，定子繞組短路。好在短路引起了發(fā)電機(jī)差動(dòng)愛護(hù)動(dòng)作跳閘，使機(jī)組停了下來，避開了機(jī)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(huì)引起災(zāi)難性的后果，所以，必需保證這2個(gè)供電系統(tǒng)有足夠的牢靠性，保證可能危及電力系統(tǒng)及發(fā)供電設(shè)備平安的重要設(shè)備、愛護(hù)及自動(dòng)掌握裝置等重要負(fù)荷的供電回路配置合理，確保在任何時(shí)候都

8、不中斷供電電源。 (2) 免維護(hù)蓄電池不是真正意義上的免維護(hù)，只是維護(hù)工作量小而已。必需依據(jù)廠家說明書進(jìn)行正常維護(hù)，以保證蓄電池始終處于良好的工作狀態(tài)。特殊要留意定期進(jìn)行核對(duì)性充放電試驗(yàn)，校核蓄電池的容量。發(fā)覺畜電池容量不足，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)更換。應(yīng)糊涂地熟悉到，蓄電池在浮充電狀態(tài)下，直流母線的電壓比較高，并不肯定表明蓄電池的狀態(tài)良好。 (3) 水電廠的調(diào)速器及過速愛護(hù)，假如其測(cè)頻信號(hào)取自發(fā)電機(jī)出口電壓PT上，則在機(jī)組失步時(shí)，調(diào)速器及過速愛護(hù)不能起到調(diào)整、愛護(hù)機(jī)組過速的作用。為了保證所取的測(cè)頻信號(hào)能真正反映機(jī)組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，測(cè)頻信號(hào)可取拘束轉(zhuǎn)子上加裝的齒盤測(cè)速器。另外為了牢靠地防止機(jī)組過速，在已裝有電氣式過速愛護(hù)的基礎(chǔ)上，還要加裝機(jī)械式過速愛護(hù)。為了增加牢靠性，大型水輪發(fā)電機(jī)組還應(yīng)裝設(shè)兩級(jí)機(jī)械過速愛護(hù)。 (4) 失磁愛護(hù)是發(fā)電機(jī)的重要愛