高压电动机故障引起的6kV厂用电失电分析

2015-11-21黄岩晶

河北电力技术 2015年2期

黄岩晶

（徐州华润电力有限公司，江苏徐州 221142）

大部分发电厂的高压厂用电6kV 系统均采用不接地运行方式，当运行操作和发生接地故障后因电压互感器（TV）铁磁谐振，TV 一次保险熔断，造成6kV厂用母线短时失电，若运行人员调整不及时会引起机组跳闸。由于现场运行情况千变万化，此类故障还时有发生，以下对此现象进行分析。

1 故障经过

2013年1月4日5时1分，1号发电机正常运行，6kV 厂用电由1 号高压厂用变压器接带，机组带243 MW 有功负荷运行。运行人员在启动1E磨煤机电动机时，集控室电气BTG 盘上“A 屏TV 断线”，“B 屏TV 断线”，“6kV 厂用母线TV综合保护装置故障”光字牌报警。12号一次风机、12号送风机、12号前置泵、1C磨煤机、1D磨煤机、1E磨煤机、13号浆液循环泵跳闸，12号引风机联锁跳闸，远方、就地启动13号电动给水泵无效，机组有功负荷降至141 MW。

2 现场检查

现场检查发现6kV 厂用电12段快切装置动作，6kV 厂用电12段电源由1号高压厂用变压器接带自动切至6kV 公用02段供电；就地开关室检查发现备612分支TV 零序过电压信号继电器动作，6kV 厂用电12段母线TV、1号高压厂用变压器低压侧12 号分支TV 三相一次保险（共6只）熔断，测量上述两TV 绝缘正常。

2.1 1E磨煤机检查

因故障为启动1E磨煤机时出现，故对1E磨煤机开关、电机进行检查、分析，动作报告见表1－3。

表1 1E磨煤机开关综合保护动作报告

表2 1E磨煤机综合保护启动报告

表3 1E磨煤机综合保护变位信号

通过分析表1－3可知，1E 磨煤机开关特性试验正常，电机绕组对地绝缘正常，进一步检查1号E磨煤机电机UV、VW 相直阻超标（2 500 V摇表，0.5～1 MΩ），初步判断为电机V 相绕组断相，后经电机解体检查后确认为电机端部绕组烧损。

2.2 6kV 厂用12段检查

6kV 厂用12段快切装置检查结果见表4，6 kV 厂用12段母线TV 综合保护装置检查动作记录见表5。

表4 6kV厂用12段快切装置检查结果

表5 母线TV综合保护装置动作记录

从表4、表5中数据变化可看出，6kV 厂用12段母线TV 综合保护装置的动作记录与1E 磨煤机综合保护的报警信息及变为信号是吻合的，也进一步说明本次母线短时失电是由于1E 磨煤机电机故障引起的。

2.3 发电机变压器组保护检查

发电机变压器组保护A、B 柜均发出B 分支TV 断线信号和动作记录。断线信号和动作记录与6V 厂用12段母线TV 综合保护装置的动作记录保持一致，再次验证本次故障是电动机故障造成的。

3 故障原因分析

3.1 母线TV 一次保险熔断

启动1号E 磨煤机电机时，因电机绕组本身质量问题或启动力矩过大发生不连贯断相，电机负序电流二段保护虽超过20%Ie，但持续时间未超过20s，保护未能动作跳闸。同时断相处间歇性对定子铁心弧光接地，未接地相对地电压升高倍，对于Y0－Y0接线，TV 的一次电流为励磁电流，而励磁电流的大小与电压成正比，电压突然升高会出现很大励磁涌流，当铁心达到饱和后励磁电流大大增加［1］。如果是单相间歇性电弧接地会产生超低频铁磁谐振，超低频铁磁谐振是在单相接地故障消失瞬间，电网对地电容与电压互感器励磁电感产生的一种短暂电磁振荡。将可能产生数倍的过电压，TV 铁心严重饱和，励磁电流会迅速增大而引起一次侧熔丝熔断。从母线TV 综合保护动作报告可看出6kV 厂用电12段母线电压波动（最高达7.7kV 线电压，若为金属性接地时，电压相当于TV 对地相电压），造成6kV 厂用电12段母线TV、1号高压厂用变压器12分支TV三相一次保险熔断（从电动机综合保护显示为U 相先熔断）。待母线电压低于额定电压的40%时，6 kV厂用电12段厂用电快切装置启动跳工作分支612开关，母线电压低于额定电压的25%时，满足残压切换定值，合上备用电源备612开关。

故障前均是在6kV 厂用段母线TV 开口三角处并联一只220V／200W 消谐灯泡。对于间歇性接地再次激发的谐振和其他原因引起的间隔时间较短的谐波谐振，可能会由于白炽灯先已发热而使电阻显著增大，以致有时不能起消除谐振（主要是分频谐振）的作用，这次故障充分说明简单的利用消谐灯泡不能可靠消除故障。

3.2 启动13号电动给水泵无效

13号电动给水泵开关的综合保护装置接入了母线低电压保护，开关因保护始终有跳闸开出，导致开关合闸不成功，因此，事故后紧急启动13 号电动给水泵不成功。

3.3 磨煤机电动机故障

从1E磨煤机、母线TV 综合保护报告可以看出：1E 磨煤机启动到母线TV 综合保护发出断线告警共持续了70.098s，在此期间TV 二次电压因1E磨煤机定子绕组弧光接地铁磁谐振造成电压幅值和相位的畸变，04：57：25.065时造成U 相TV 一次保险熔断，经15s后，04：57：40.179发出TV 断线告警信号，闭锁低电压保护出口。由于故障点尚未切除，受一次电压波动和TV 二次回路耦合的影响，TV 断线告警闭锁信号自动解除。

04：57：57.307（TV U相一次保险熔断后32.242s），W 相一次保险熔断，04：57：58.314，低电压保护二段动作，切除6kV 厂用12段厂用辅机。

6kV 厂用12段母线保护“TV 断线报警”到“低电压二段出口”共用时26.638s，1E 磨煤机保护“TV 断线报警”到“变位信号分闸完成”共用时26.655s，时间上完全吻合。从电机修理厂家解体后提供的照片可以看出电机绕组烧熔及对地放电痕迹，与上述分析基本吻合。

1E磨煤机电机在2011年11月因定子绕组烧毁大修过，此次的问题暴露出上次电机修理质量不过关，电机大修后绝缘能力比原电机绝缘能力要下降较多。另外磨煤机最近一段时间因频繁断煤，电动机频繁带载启动也是造成电机定子绕组松动断裂、绝缘水平下降的主要原因。

综合以上情况说明本次故障的主要原因是1E磨煤机电动机本身的质量问题。

4 处理措施及效果

故障发生后，更换了6kV 厂用电12段母线TV、1号高压厂用变压器低压侧12号分支TV 三相一次保险（共6 只），6kV 厂用电12 段母线电压、1号高压厂用变12分支电压正常后将6kV 厂用电12段母线由6kV 公用段供电倒由1号高压厂用变供电。

对该故障电机进行返厂大修，修后经全面检查及电气相关试验合格后已投入正常运行。在以后电机的常规维护保养及大修检查时一定要严把质量关，特别是送出外委修理的电机要尽可能选择信誉度高、质量信得过的单位承揽，以免因电机检查不到位或检修质量不良留下严重的安全隐患。

经过分析、调研，利用机组调停、检修的计划，陆续将全厂6kV 母线TV 柜内加装微机消谐装置替代前期使用的消谐灯泡，该装置也称二次消谐器，安装在TV 的开口三角绕组上，正常运行或者发生单相接地时，装置不动作，一旦判断系统发生铁磁谐振，便使正反并联在开口三角两端的两只晶闸管交替过零触发导通，限制和阻尼铁磁谐振，谐振消除后自动复位。加装消谐装置至今已一年多，期间也出现过几次类似的设备故障，但未再出现造成母线失电的情况。