某水电站定子一点接地故障的处理与分析

廖 涛

(华电雅安发电有限公司，四川 成都 610041)

某水电站定子一点接地故障的处理与分析

廖 涛

(华电雅安发电有限公司，四川 成都 610041)

某水电站位于雅安市雨城区草坝镇青衣江干流，为闸坝式低水头河床式电站。电站10.5kV系统中性点是经消弧线圈接地的小电流接地系统，当发生“单相接地”故障时，10.5kV系统中所有运行中的3UO保护装置都会动作，除机组的3UO保护装置能自动启动机组事故停机外，其余的3UO保护装置只发告警信号，因此3UO保护装置不能自动切除发生“单相接地”的故障点；如果运检维护人员对此类故障处理不及时， 10.5kV系统中(健全相)绝缘薄弱的电气设备将被烧毁。

水电站；事故停机；原因；处理

1 故障概况

2015年08月25日23时，某电站机组按调度曲线运行上网50MW，其中二号发电机有功功率16.87MW,无功功率7.49MVar，励磁电流660.29A，励磁电压135.93V，发电机机端电流1 035.56A，机端电压10.37kV，三号发电机有功功率16.59MW,无功功率4.64MVar，励磁电流587.14A，励磁电压118.87V,发电机机端电流960.33A，机端电压10.37kV。

23:48:34中控室上位机报“公用2号主变低压侧保护装置告警动作”；

23:48:49上位机报“2号机组发电机保护定子接地故障动作”、“3号机组发电机保护定子接地故障动作”；

23:49:07报“2号机组85%额定电压复归”、“2号机组有、无功可调复归”、“2号机组不定态动作”；

23:49:11报“3号机组85%额定电压复归”、“3号机组有、无功可调复归”、“3号机组不定态动作”。

同时，上位机画面中2号机组各参数呈灰色，上位机、下位机均无法监视2号机组运行状态。

2 故障处理及原因

2.1 检查处理情况

该站10.5kV系统包括运用中的发电机组、10.5kV母线Ⅰ段及10.5kV母线Ⅱ段等，其中性点是经消弧线圈接地的，是典型的小电流接地系统。根据设计院继电保护原理图知道，当前10.5kV系统在发生单相接地故障时，运行中的发电机组机端的3UO(定子一点接地保护)动作，先发告警信号，再延时作用于事故停机，而10.5kV母线段的3UO只动作于发告警信号。

故障发生后，现场检查如下：

(1)机组外部检查情况：定子接地报警时，二号、三号机组外部管路、各电气部位及10kVⅡ段母线无明显故障点。

(2)机组报警装置检查情况：二号机组、三号机组保护控制柜“报警”信号动作无法复归；三号机组在停机后保护装置信号仍不能复归,二号机组报警信号复归后恢复正常。

(3)机组内部检查情况：二号机组各部正常；三号机组竖井内主轴密封水排水管未直接排入渗水竖井，竖井周边金属结构槽积水较多，定子线圈底部有水流渗入且有明显积水，部分线圈浸泡在水中(深度约15～20cm)。

(4)二号机组通讯装置检查情况：机组监控LCUA柜内PLC模块运行停止，显示“STOP”。

二号机组处理过程：运行总值长向当班值长下令“二号机组状态无法监视，对PLC装置及SJ30通讯装置进行了检查，疑是PLC装置故障，为避免机组失控，立即将2F进行停机”。运行人员手动执行二号机组“停机令”，停机正常。经处理后，二号机组PLC2连接成功，上、下位机均能正常监视二号机组运行状态，执行“2F零起升压”试验，维护人员对2F定子引出线进行了绝缘测试，试验结果绝缘合格(吸收比R60″/R15″≥1.6，见表1)，随后成功执行2F“发电”令。

三号机组处理过程：运行维护人员对三号机组各部位、定子引出线竖井及10kVⅡ段母线进行详细检查，未发现明显接地点和故障部位。在三号机组出口开关下端对3F定子引出线(带电缆)进行了绝缘测试，多次试验结果均显示绝缘不合格(吸收比R60″/R15″<1.3，见表1)，进一步排查发现机组定子线圈部分已浸泡在水中(深度约15～20cm，见图1)。在布置好机组抢修安全措施后，检修人员将10kV三号厂变3CB高压侧电缆改接至3F励磁变3LB高压侧，开始对3F机组进行短路干燥，10小时后，经测试，三号机组定子引出线(不带电缆)绝缘测试结果显示绝缘合格(吸收比R60″/R15″>1.6 见表1)，恢复安全措施后，在上位机发3F“空转”令，成功执行；随后进行零起升压操作，监视各参数均正常，上位机发3F“发电”令，机组成功恢复并网运行。

表1 定子引出线绝缘测试数据

图1 3F机组定子线圈检查图

2.2 故障原因

(1)机组监控LCUA柜内PLC模块运行停止是上、下位机都无法监视机组运行状态的直接原因。

(2) 二号机组发电机保护定子接地故障动作原因是二号机组、三号机组为扩大单元接线并联在10kVⅡ段母线上，三号机组在定子接地出现故障时，二号机组保护装置及10kV母线装置均会同时发出“报警”信号。

(3)三号机组发电机保护定子接地故障动作主要原因：

①三号机组在检修后，主轴密封磨损较严重，导致漏水量增大。

②机组主轴密封用水一般采用副厂房屋顶水箱供水，由于副厂房屋顶水箱破裂损坏，机组主轴密封供水采用的河道内直接取水，由于正直汛期，河道内泥沙、渣滓含量重，造成机组主轴密封排水管路堵塞，主轴密封漏水无法从排水管及时排走，漏水在机组管型座竖井内金属结构筋板内积水，积水通过高压顶起管路孔洞进入机组内，引起定子进水，定子绝缘降低造成接地故障。

3 事故防范措施

定子绕组单相接地是发电机最常见的故障之一，它的危害主要表现在接地电弧将进一步扩大绕组绝缘损坏范围，铁芯也可能被烧伤。若不能及时发现，还可能发展成严重的匝间短路或相间短路。

(1)机组在检修后短期内出现设备故障，针对此次事件，应认真吸取本次事件教训，举一反三，落实各项安全生产制度要求，认真梳理管理流程，强化现场管控，特别是加强委外工作现场监督管理及质量管理。

(2)针对电站设备基础状况差，应认真踏实开展好设备缺陷管理及设备隐患排查治理工作，特别是设备缺陷的闭环管理，确保早发现早整改。

(3)为做好机组状态在线观察，可在管型座竖井内安装高清摄像头工业电视系统，便于运行人员实时掌握机组运行情况。

(4)高度重视运行巡视制度落实到位的重要性，做好现场生产管理工作，明确机组在开机至“空转”和运行至“停机”状态下，现场值班人员必须到机组管型座竖井内对各部位进行详细检查，确保及时发现设备缺陷。

(5)加强业务技能培训。结合现场设备，从最基础的项目入手，积极参与学习培训，努力提高生产人员的专业素质。

4 结 语

某水电站位于雅安市雨城区草坝镇青衣江干流，为闸坝式低水头河床式电站。电站10.5kV系统中性点是经消弧线圈接地的小电流接地系统，当发生“单相接地”故障时，10.5kV系统中所有运行中的3UO保护装置都会动作，除机组的3UO保护装置能自动启动机组事故停机外，其余的3UO保护装置只发告警信号，因此3UO保护装置不能自动切除发生“单相接地”的故障点；如果运检维护人员对此类故障处理不及时，就会将10.5kV系统中(健全相)绝缘薄弱的电气设备烧毁。

[1] 税正中，施怀谨. 电力系统继电保护[M] . 重庆大学出版社，2004：241-242.

[2] 翁昭桦. 继电保护(1)[M]. 中国电力出版社，1999：206-207.

[3] 四川华电瓦屋山水电开发有限公司. 水津关电站运行技术标准(微机保护运行技术标准)[S].四川华电瓦屋山水电开发有限公司，2015.

(责任编辑：卓政昌)

2017-02-10

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1001-2184(2017)01-0146-02

廖 涛(1984-)，男，四川都江堰人，毕业于四川农业大学电气工程自动化专业，助理工程师，主要从事电厂生产技术及运行管理方面工作.