陳劍楊

(廣東省粵電集團有限公司粵連電廠，廣東 連州 513400)

0 引言

某電廠共有4臺機組，一期#1，#2機組發(fā)電機為125MW汽輪發(fā)電機，二期#3，#4機組發(fā)電機為135 MW汽輪發(fā)電機，均為上海汽輪發(fā)電機公司生產(chǎn)的雙水內(nèi)冷發(fā)電機，#3機組于2003年投運。2011－05－28，由于勵磁調(diào)節(jié)器中的同步變壓器故障，導致#3機組發(fā)電機失磁，吸收系統(tǒng)無功功率，引起發(fā)電機定子過負荷保護動作，機組跳閘并與系統(tǒng)解列。

1 事故經(jīng)過

2011－05－27，一期#1，#2機組停機檢修，二期#3，#4發(fā)電機連接于220kV母線正常運行。#3機組發(fā)電機正常運行，定子電壓:A相15.93 kV，B相15.97 kV，C相16.00 kV;定子電流:A相4730.0 A，B相4 830.0 A，C相4 730.0 A;有功功率130.00 MW，無功功率16.00 MV·A;勵磁電壓190 V，勵磁電流1235.0 A。

2011－05－27 T 23:36，#3機組發(fā)電機機端電壓由15.80kV突升至16.72kV，定子電流由4400.0 A突升至4 700.0 A，無功功率由2.13 MV·A突升至81.24 MV·A(額定無功功率為83.67 MV·A)，勵磁電壓由170V突升至268V，勵磁電流由1123.0 A突升至1578.0 A，廠用6 kV母線電壓由6.47 kV突升至6.90 kV。運行人員檢查發(fā)現(xiàn)，#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器A主B從運行，A，B套勵磁調(diào)節(jié)器觸發(fā)角分別為108°和80°，其他參數(shù)無異常;陽極電壓表指示0.30 kV(正常為0.55 kV);測量勵磁調(diào)節(jié)器中同步變壓器輸入電壓，Uab=550 V，Ubc=548 V，Uca=549 V，輸出電壓 Uab=85 V，Ubc=136 V，Uca=76 V;輸出電壓，A相對地38 V，B相對地67 V，C相對地65 V。檢修人員認為，#3機組勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器A相輸出故障引起勵磁系統(tǒng)參數(shù)異常，同步變壓器Ubc電壓正常(A套調(diào)節(jié)器采用同步變壓器電壓為Uab，B套調(diào)節(jié)器采用的同步變壓器電壓為Ubc)，A套調(diào)節(jié)器觸發(fā)角漂移嚴重，B套調(diào)節(jié)器各參數(shù)正常。因此，將#3發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器切至B套運行。

2011－05－28 T 20:17，#3機組警鈴、事故喇叭響，機組控制 (BTG)盤亮“失磁解列、失磁切廠用電、失磁減出力、定子過負荷、斷路器故障跳閘”光字牌，#3機組發(fā)電機與系統(tǒng)解列、聯(lián)動汽輪機跳閘、鍋爐主燃料跳閘(MFT)。

2 處理過程

20:29，根據(jù)#3機組發(fā)電機跳閘保護動作情況，認為是#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器出現(xiàn)兩相故障引起，無備品更換，#3機組停機處理。

22:35，檢修人員通過分析發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器廠家設計圖紙，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器二次側(cè)均接至調(diào)節(jié)器接口板輸入端子上，二期發(fā)電機調(diào)節(jié)器接口板比一期發(fā)電機調(diào)節(jié)器接口板多1個200/24的中間變壓器，即一期、二期發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器接入的同步電壓最終均為24V。咨詢廠家技術人員:可否將一期發(fā)電機(停機檢修)勵磁調(diào)節(jié)器550/24同步變壓器拆至#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器，同時取消#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器接口板上的200/24的中間變壓器，將中間變壓器的原邊及副邊短接。生產(chǎn)廠家有關人員答復為理論上可行，但沒有實踐經(jīng)驗，建議更換同步變壓器后，在開機升至空載額定電壓時，檢查A，B套調(diào)節(jié)器參數(shù)，如觸發(fā)角能正常跟蹤，則調(diào)節(jié)器可正常運行。拆下#2機組發(fā)電機(停機檢修)勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器后做變比試驗，確定變化為600/150后，更換到#3機組發(fā)電機，并調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器接口板接線。

2011－05－29 T 04:33，將#3機組發(fā)電機升壓至額定值后檢查定子三相電流，電流接近于零，定子三相電壓平衡，轉(zhuǎn)子空載電流、電壓及A，B套勵磁調(diào)節(jié)器參數(shù)均符合要求，#3機組發(fā)電機A，B套勵磁調(diào)節(jié)器主、從切換正常;測量勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器一次、二次電壓正常(一次電壓550 V、二次電壓137 V)，將#3機組發(fā)電機與系統(tǒng)自動準同期并列。至此，#3機組發(fā)電機恢復正常運行。

3 原因分析

(1)查#3機組發(fā)電機的熱工分散控制系統(tǒng)(DCS)報警記錄及趨勢曲線記錄。

2011－05－28 T 20:17:16，DCS上發(fā)出“欠勵動作、定子過流”報警信號;發(fā)電機無功功率由16.00 MV·A下降至－30.81 MV·A，向系統(tǒng)吸收無功功率;勵磁電流由1 235.0 A下降至877.6 A。說明#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器故障開始惡化，勵磁調(diào)節(jié)器已不能正常工作，發(fā)電機開始進入失磁狀態(tài)。

20:17:17，發(fā)電機定子電流由4 700.0 A升至6700.0 A(額定值為5822.0 A);發(fā)電機定子電壓由15.91 kV下降至13.98 kV，最低降至8.87 kV;發(fā)電機無功功率降至－77.4 MV·A，最大吸收無功功率達到－185.4 MV·A;有功負荷出現(xiàn)劇烈擺動，最高瞬時值達到196.8 MW(根據(jù)當時的發(fā)電機定子電流及定子電壓計算，此時的有功功率并不是真實值，檢修人員分析認為是DCS瞬時采樣的發(fā)電機定子電壓與定子電流不在同一時刻造成)，最低65 MW;發(fā)電機定子電流最高達到7100.0 A，為額定電流的1.2倍;20 kV母線最低由235.2 kV電壓降至221.8 kV;廠用6 kV A，B段母線電壓最低分別降至3.48和3.47 kV，#3機組運行輔機出現(xiàn)過流。

20:17:35，#3機組發(fā)電機定子過負荷保護動作跳閘，#3機組發(fā)電機變壓器組出口開關及滅磁開關跳閘，汽輪機聯(lián)跳，鍋爐MFT，失磁持續(xù)時間為19 s。

(2)查#3機組發(fā)電機保護柜內(nèi)保護動作信號。A1柜保護顯示為:減出力、定子過負荷、定子過負荷I段、定子過負荷反時限、逆無功;A2柜保護顯示為:短路后備1、失磁1。從保護柜內(nèi)保護動作情況看，失磁保護T1動作，發(fā)出了減出力信號，但T2，T3保護并未達到時限動作;動作的保護為定子過負荷保護。

(3)查#3機組發(fā)電機變壓器組故障錄波器，#3機組發(fā)電機變壓器組保護動作信號顯示為:定子過負荷保護動作。

(4)對更換下來的#3機組勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器進行檢測，二次側(cè)Ucb無電壓輸出，確認同步變壓器損壞。

(5)查生產(chǎn)廠家設計圖紙得知，#3，#4機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器為三相式，變比為800/200。#1，#2機組發(fā)電機同步變壓器為單相式，變比為550/24，不能通用。同時，現(xiàn)場檢查#1機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器及一期倉庫備品銘牌上標識，變比均為550/24。因此，檢修人員判斷#2機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器變比也是550/24。在后來的事故處理中，對拆下的#2機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器做變比試驗，發(fā)現(xiàn)實際變比與設計圖紙及班組現(xiàn)有備品變比不符。到該變壓器廠家網(wǎng)站查詢發(fā)現(xiàn)，#2機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器該型號同步變壓器的實際變比為600/150。

4 暴露的問題

(1)#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器兩相輸出電壓異常，勵磁調(diào)節(jié)器失去同步信號無法正常工作，導致勵磁調(diào)節(jié)器無輸出，引起#2機組發(fā)電機失磁，機端電壓嚴重下降，大量吸收系統(tǒng)無功功率并發(fā)展為發(fā)電機失步振蕩，最終導致#3機組發(fā)電機定子過負荷保護動作，這是造成此次#3機組發(fā)電機跳閘的直接原因。

(2)檢修人員在#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器A相出現(xiàn)故障后，在倉庫沒有備品的情況下，只核對了#1機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器(不能更換)，而未認真核對#2機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器，便主觀地認為:一期發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的同步變壓器均不適用于#3機組發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，只有購買備品才能更換。導致#3機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器同步變壓器故障在運行中惡化，這是造成此次#3機組發(fā)電機在運行中發(fā)生跳閘事故的原因之一。

5 防范措施

(1)將#3，#4機組發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器三相式同步變壓器改為2個獨立的單相變壓器，一用一備，以進一步降低因同步變壓器故障造成勵磁調(diào)節(jié)器無輸出而引起發(fā)電機失磁的風險，同時便于在運行中對單個同步變壓器故障進行處理。

(2)對于圖紙與現(xiàn)場不符合的設備，及時修改。通過此次事故，必須吸取教訓，認真、全面地進行現(xiàn)場檢查與核對，不能憑主觀推測進行判斷，避免類似事件再次發(fā)生。