天生桥一级水电站! 号发电机事故分析.docVIP

天生桥一级水电站1号发电机事故分析 张兴栋1，黄少洪1，肖克平2 （1．天生桥一级水电开发有限公司，广东广州510008；2．天生桥一级水电开发有限公司水力发电厂，贵州天生桥562400） ??? 摘　要：分析了天生桥一级水电站1号发电机定子线棒绝缘击穿事故及其原因，提出了加强施工现场管理；改进发电机定子绕组分支间的连接结构；在发电机加装在线监测装置等几项预防措施。这些措施对加强设备管理有现实意义，可供同行借鉴。??? 关键词：发电机；定子绕组；线棒；绝缘击穿；事故 　　天生桥一级水电站位于南盘江上游，贵州安龙和广西隆林的界河上，装有4台单机容量为300MW的水轮发电机组，发电机额定电压为18 k V，额定电流为10 997 A，绝缘等级为F级，励磁方式采用自并激晶闸管励磁，由哈尔滨电机厂有限责任公司设计制造。电气主接线采用机组－主变压器－线路的接线方式，机组的并网点为主变压器高压开关。1～4号机组分别于2000年12月、2000年9月、1999年12月和1998年12月投产，2002年10月13日，1号发电机在正常运行中突然发生事故，前后运行不到2年。 　 1 事故经过及损坏情况 1.1 事故发生 　　事故前，1号机组带有功负荷260 MW，无功负荷30MW，正常运行，定子线圈温度、定子电流、机组振动摆度等运行参数无异常指示。2002年10月13日17时57分，机组突然发生事故，继电保护动作，跳开主变压器高压开关及机组励磁开关，造成机组完全停机。 1.2 事故结论 　　当时计算机上位机出现下列主要信号：发变组不完全保护（Ⅰ）动作；发电机纵差动作；电气事故（Ⅰ）；电气事故（Ⅱ）；断路器保护盘动作；断路器CB1分闸；发电机横差保护（Ⅱ）动作；发电机横差保护（Ⅰ）动作；转速大于115％。 　　现场检查发现，发电机上机架有2块盖板因气浪错位，冒出浓烟，但机坑内已无明火，进入机坑检查，见到－Y方向靠近中性点处多根定子线棒的下端部烧损严重，但定子铁心完好，靠近故障点处转子磁极表面有许多黑色灰烬，但没有明显的烧坏痕迹，地下留下许多灰烬，未发现有转动部件甩出，在机组励磁室还发现灭磁电阻柜有起火熏黑痕击穿造成的短路事故。 1.3 事故现象 　　进一步检查发现，有8根线棒烧毁，与之相邻的多根线棒有不同程度烧损，需拆下70根线棒（其中上层线棒50根，下层线棒20根）并做更换或修复处理。有4个转子磁极各匝间交流匝压分布很不均匀，3串灭磁非线性电阻烧毁，但发电机封闭母线、主变压器高低压侧和厂用变压器高压侧线圈均未变形，包括220 kV GIS主触头接触电阻在内的各项测试结果正常，其它相关一次设备和机械设备正常。 　 2　事故原因分析 2.1 定子线棒下端渐伸线部分烧坏 2.1.1 事故发展过程　　此次事故源于定子下端335号槽下层线棒与328号槽上层线棒间的甲点位置上（见图1）。U相2，3分支间在3．36 kV电压下短路燃弧，形成U相的匝间短路，发电机差动保护87G、发电机变压器组差动保护87GT及发电机横差保护Ⅱ61．2G同时启动，其中横差保护需经0．2 s延时出口。故障点与上下层线棒槽号及电压关系对照见表1。 　　甲点起弧后，电弧和被电弧燃熔的金属蒸气瞬间向上喷射，因向上的冷却气流和转子旋转同时作用，电弧实际略偏右向上喷射，约79 ms后扩展，使乙点329号上层线棒与334号下层线棒B3～C2的分支被6.8 kV电压击穿烧损，乙点V，W相间产生很大的短路电流，横差保护I61.1G启动，约97.6 ms后，发电机差动保护87G及发电机变压器组差动保护87 GT出口，跳开变压器出口高压断路器2001DL（横差保护I延时为0.2 s，虽起动装置尚未来得及出口），同时断开转子灭磁开关并停机。此时甩负荷后机组升速，达额定转速的117％（58.5 Hz），转子电流和对应的发电机电压开始按灭磁时间常数特性急剧下降，由于甩负荷和超速17％，降低的电压受到一定程度的补馈，乙点起弧后含有金属蒸气的电弧继续顺着朝上略偏右方向喷射，而将电弧再扩展到丙点后，使330号上层线棒与333号下层线棒间，仍然是在V，W相间，被8kV电压击穿，接着又一次短路起弧烧损。因灭磁电压下降此处的短路电流比乙点开始时的短路电流小，随着丙点再一次起弧喷射，丁点也随之在10.5 kV电压（实际已远低于此值）下立即烧损起弧，此处仍是V，W相间短路，但短路电流要小，因已接近灭磁的尾段，随着灭磁时间的完成，定子失压，甲～丁4个燃弧点也随之熄灭。从甲点击穿起弧开始至全部熄弧，历时约3.88 s。 2.1.2 事故原因分析 　　由于事故第一现场的物证随着电压击穿并燃弧而丧失殆尽，但大型发电机因此类机内残存异物引起的事故已有多起例证教训，结合此次事故过程的录波图和现场实况的调查取证，进行以