张河湾电厂定子电流缺相缺陷分析及处理

金清山，李国宾，任 刚，许 翔，李 倩

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

主题词： 励磁系统；定子电流；电流缺相

1 引言

河北张河湾蓄能发电有限责任公司（以下简称“张河湾电厂”）位于河北省石家庄市井陉县境内，距石家庄市直线距离为53 km，公路里程为77 km。张河湾电站设计安装4台25万kW单级混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量100万kW，以一回500 kV线路接入河北南部电网，主要承担系统调峰、填谷、调频、调相等任务，并且在电网故障甚至瓦解时，可以充当电网最佳的紧急事故备用和“黑启动”电源。

张河湾电厂1～4号机组励磁系统采用ABB公司UNITROL 5000励磁系统，于2007年投入运行。我厂励磁系统具有两个通道，通过一组发电机出口CT采集机端电流，用于励磁控制屏显示及励磁系统调节，此电流回路发生故障时将会影响励磁系统的两个通道。

2 故障发生经过

2018年4月20日13：56，张河湾电厂进行1号机C级检修后发电方向并网试验运行时，发现励磁控制屏显示定子电流较实际电流偏差较大。

监控系统显示定子电流5 500 A左右，发电机功率148 MW。

励磁系统控制屏显示定子电流3 960 A，发电机功率101 MW。

张河湾电厂励磁系统定子电流取三相电流的平均值，励磁控制屏显示电流与实际电流相比，相差1 540 A左右，相差了1/3左右的电流，故判断励磁系统采集定子电流缺相，值守人员立即执行停机流程。

3 事故情况排查

（1）由于本次检修中，对发电机机端CT端子箱进行了改造，故首先对发电机机端CT端子箱至励磁控制柜接线进行排查。

1）核对发电机CT端子箱至励磁控制柜的接线。

经过核对电缆线号，确定发电机机端CT端子箱至励磁控制柜接线正确。

2）为了验证发电机机端CT端子箱至励磁控制柜二次回路完好，故进行通流试验，在发电机机端CT端子箱分别用继电保护测试仪向励磁系统通入三相0.85 A（二次额定电流）电流，励磁系统显示为10.19 kA，采样正确，从而确定，CT端子箱至励磁系统的二次回路正常。

（2）检查电流互感器CT8（送励磁系统定子电流）各绕组的直阻，CT8接线图如图1所示。

图1 CT8接线图

将电流互感器二次回路永久接地点断开，分别用万用表测量U1的1S11S2、V1的2S12S2、W1的3S13S2直阻，测量结果如表1所示。

表1 CT8直阻测量结果

由于使用万用表测量线圈的误差比较大，此数据只能作为参考，至此，怀疑C相回路存在异常情况。

（3）为了进一步验证上述猜想，故继续向CT根部查找，将C相CT根部端子箱打开，找到对应的线圈S1S2。

将S1S2从端子箱拆除，在出线侧进行通流试验，试验结果正常，测试结果证明C相CT根部端子根部出线侧至励磁控制柜二次回路正常，故怀疑C相CT根部端子接线柱与接线端子接触不良导致C相无电流，对接线进行紧固。

（4）为了验证故障处理情况，进行发电机升流试验，励磁系统显示定子电流缺相，故障依然存在。利用钳形电流表测量端子箱上下端口各相电流情况。试验数据如图2所示。

图2 端子箱各相电流

（5）根据上述数据，可以判断在发电机机端CT端子箱至CT根部存在接地点，接地点范围如图3所示。

图3 接地范围示意

图3 中B点无电流，而C点有电流通过，则证明回路并未开路，是B点之前某个地方存在接地，导致电流未到达B点，而是通过某个地方的接地与C点形成回路。用万用表测量B点对地电阻（永久接地点解开后），测试结果为77 Ω，进一步证实B点至CT根部存在接地（正常应为无穷大）。

结合第3步的查找（C相CT根部端子根部出线侧至励磁控制柜二次回路正常），可进一步缩小范围，基本可以确定C相CT根部端子根部接线柱存在接地。

（6）确认故障点：将C相CT根部端子板拆下进行检查，发现接线柱绝缘套管破损，接线柱（螺杆）经外壳接地，如图4所示。

图4 接地处图片

4 原因分析

（1）直接原因：1号发电机机端CT8 C相CT根部端子接线柱通过管母外壳接地，导致励磁系统采集定子电流缺相。

（2）根本原因：

1）1号发电机机端CT根部端子接线柱绝缘套管老化破损，导致接线柱经管母外壳接地。

2）1号机C级检修期间未对该部分接线柱进行检查，未及时发现绝缘套管老化存在的隐患，导致发生本次事故。

5 事故处理

（1）更换接线柱及绝缘套管。

（2）为了强化接线柱与外壳之间的绝缘，在接线柱上增加2层绝缘套管，如图5所示。

（3）上述步骤完成后，回装接线柱。接线完成后，用摇表在发电机CT端子箱处测量C相对地绝缘，绝缘良好。

（4）向调度申请发电并网试验，机组并网后，励磁控制屏显示定子电流及功率正常，缺陷处理完毕。

6 暴露问题

（1）设备管理不到位、专业技能有待提高，未能提前发现CT根部接线柱绝缘套管老化产生的隐患。

（2）设备维护不到位，1号机C修期间对CT直阻进行了测量，数据正常，但由于1号机机端CT根部接线端子涂刷了绝缘胶，未进行更直观深入的检查。

图5 更新新缘柱及绝缘套管

7 防范措施

（1）目前我厂只有1号机机端CT根部端子涂刷了绝缘胶，秋检预试时，将对1号机机端CT根部端子的绝缘胶进行清理，并将接线柱绝缘套管全部进行更换，消除设备隐患。

（2）结合1号机的本次缺陷，在其他机组检修时将把机端CT根部端子检查作为检修项目，每年进行一次全方位的检查，并做好相关的验收工作。

（3）针对此次缺陷，我厂将举一反三，对类似的端子进行排查，及时发现存在的缺陷及隐患。

8 结论

励磁系统是发电厂设备的重要组成部分，励磁系统的正常稳定运行是发电机正常稳定运行的基础。结合本次事故，张河湾电厂将增强对全厂二次设备回路的检修排查力度，进一步完善检修项目，及时发现二次回路存在的缺陷及隐患，强化设备运维管理，保障设备稳定运行。