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小灣水電站典型電氣事故隱患分析與解決方案

文檔作者：陳家恒王超李燕云文檔來(lái)源： 1．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2．華能瀾滄江水電有限公司黃登大華橋水電工程籌建處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月17日
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第37卷第9期
2011年9月 水力發(fā)電
小灣水電站典型電氣事故隱患
分析與解決方案
陳家恒 ，王 超 ，李燕云
(1．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明650051；
2．華能瀾滄江水電有限公司黃登大華橋水電工程籌建處，云南怒江671406)
摘要：小灣水電站首臺(tái)機(jī)組調(diào)試過(guò)程中發(fā)生了調(diào)速器頻率異常顯示和電氣過(guò)速保護(hù)裝置誤動(dòng)引起事故停機(jī)的故障
現(xiàn)象。對(duì)兩個(gè)故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究，并進(jìn)行了相應(yīng)的處理。其后的機(jī)組調(diào)試和實(shí)際運(yùn)行表明事故隱患得到了有
效的消除。
關(guān)鍵詞：事故隱患；分析研究；處理措施；小灣水電站
Treatment of Typical Electrical Accident Potentials for Xiaowan Hydropower Station
Chen Jiaheng ，Wang Chao ，Li Yanyun
f1．HydroChina Kunming Engineering Corporation，Kunming 650051，Yunnan，China；2．Preparatory Ofice of Huangdeng&amp;amp;
Dahuaqiao Hydropower Projgets，Huaneng Laneang River Hydropower Co．，Ltd．，Nujiang 67 1406，Yunnan，China)
Abstract：Two electrical accidents，including abnormal frequency display at governor and the malfunction of over—speed
electrical protection which leading to unit emergency shutdown，occurred during the first unit commissioning of Xiaowan
Hydropower Station．The accidents are analyzed and treated．The following unit commissioning and commercial operation
shows that the accident potentials are eliminated．
Key W ords：accident potential；analysis；treatment；Xiaowan Hydropower Station
中圖分類號(hào)：TM764；TM77(274) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0559—9342(2011)09—0065—03
1 工程概述
小灣水電站位于云南省南澗縣與鳳慶縣交界的
瀾滄江中游河段．是國(guó)家西電東送的骨干電源點(diǎn)，
電站裝設(shè)6臺(tái)單機(jī)容量為700 MW 的立軸混流式水
輪發(fā)電機(jī)組． 總裝機(jī)容量4 200 MW ， 在系統(tǒng)中擔(dān)
任調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用任務(wù)。電站于1999年開(kāi)工
建設(shè)，2009年9月首臺(tái)機(jī)組(1號(hào)機(jī)組)投產(chǎn)發(fā)電，
2010年8月隨著6號(hào)機(jī)組的投運(yùn)， 電站6臺(tái)700
Mw 機(jī)組全部投入商業(yè)運(yùn)行。
小灣水電站以500 kV 一級(jí)電壓接人云南電網(wǎng)，
共6回出線， 初期出線3回，另預(yù)留3回備用出線。
電站發(fā)電機(jī)與主變壓器采用單元接線， 發(fā)電機(jī)出口
裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器。發(fā)電電壓母線采用離相封閉母
線，500 kV 系統(tǒng)采用4／3接線的GIS設(shè)備， 每串
GIS設(shè)備接有兩回發(fā)變組進(jìn)線單元和一回線路出線，
6組發(fā)電機(jī)一變壓器單元及3回出線分別接在3串
500 kV GIS設(shè)備上，后期擴(kuò)建時(shí)將增加1串用于3
回出線的4／3接線串。500 kV GIS與主變壓器之間
采用高壓干式電纜連接。
2 調(diào)速器頻率異常顯示及處理措施
2009年8月17 日小灣水電站1號(hào)機(jī)組尾水管
首次充水，8月23日完成了首次啟動(dòng)試驗(yàn)。其后，
至2009年9月19日分別完成了規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)機(jī)
械試驗(yàn)、電氣試驗(yàn)、并網(wǎng)特殊試驗(yàn)，在此期間根據(jù)
發(fā)電水頭情況完成了機(jī)組部分型式試驗(yàn)。各試驗(yàn)項(xiàng)
目共45項(xiàng)， 歷時(shí)33 d。
2．1 異?，F(xiàn)象及初步分析
2009年8月31日準(zhǔn)備做1號(hào)機(jī)組自動(dòng)開(kāi)停機(jī)
收稿日期：2011-03—29
作者簡(jiǎn)介：陳家恒(1966一)，男，云南昭通人，碩士，教授級(jí)高
工，主要從事水電工程電氣設(shè)計(jì)工作．
W~aer Power Vo1．37 No．9 困
爪／J嘆電 ZU11 tF 月
試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組還處于停機(jī)狀態(tài)，但調(diào)速器電氣控制
柜現(xiàn)地顯示屏上卻發(fā)現(xiàn)存在機(jī)組頻率為20 Hz的異
常顯示。此異常頻率長(zhǎng)時(shí)間存在，既不跳變、也不
『人J變， 比較穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)調(diào)速器進(jìn)行了認(rèn)真的檢查，
沒(méi)有在調(diào)速器上查找到故障原因。在排除了調(diào)速器
電氣控制柜本身發(fā)生故障的可能性后，認(rèn)為調(diào)速器
可能從外部采集到了20 Hz的干擾信號(hào)．而且這個(gè)
十?dāng)_信號(hào)源一直穩(wěn)定存在
經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備的分析研究， 發(fā)現(xiàn)小灣
水電站發(fā)電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)單相變壓器高阻
接地，在發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)A 柜配置了20 Hz低
頻交流注入式定子接地保護(hù)。此定子接地保護(hù)輔助
電源裝置產(chǎn)生頻率為20+0．2 Hz、電壓幅值約為25
V 的方波， 經(jīng)20 Hz帶通濾波器將20 Hz方波信號(hào)
進(jìn)行整形濾波，形成20 Hz正弦交流信號(hào)． 通過(guò)接
地變壓器的二次側(cè)注入到發(fā)電機(jī)定子繞組中，供保
護(hù)測(cè)量使用。外加20 Hz注入式發(fā)電機(jī)定子接地保
護(hù)接線示意如圖1所示。
— — 一 一一}～ — i r、．
接地 八人 L ＼、
圖1 發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)接線示意
小灣水電站水輪機(jī)調(diào)速器采用兩種測(cè)頻原理，
即齒盤(pán)測(cè)頻和lyI1(電壓互感器)殘壓測(cè)頻。運(yùn)行時(shí)
可任選一種測(cè)頻信號(hào)為主用、另一種為備用， 當(dāng)主
用信號(hào)故障或消失而備用信號(hào)正常時(shí)， 會(huì)自動(dòng)切換
到備用測(cè)頻信號(hào)。
調(diào)速器的殘壓測(cè)頻信號(hào)取自機(jī)端專用測(cè)頻PI'
二次電壓的 ， 且檻值電壓為0．2 V。經(jīng)接地變壓
器二次側(cè)注入到發(fā)電機(jī)定子繞組中的20 Hz正弦交
流信號(hào)．在發(fā)電機(jī)定子 相繞組上產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)
電壓信號(hào)，這個(gè)感應(yīng)電壓信號(hào)通過(guò)發(fā)電機(jī)的機(jī)端測(cè)
頻 進(jìn)入調(diào)速器的測(cè)頻『n】路。正常情況下，在發(fā)
電機(jī)定子A、B、C i相繞組上產(chǎn)生的20 Hz感應(yīng)電
信號(hào)其幅值、枉j位完全相等， 即 AN=U = ，所
以在停機(jī)T 況下淵速器測(cè)頻回路應(yīng)得到 = 一 ¨==
0，不會(huì)有20 Hz的錯(cuò)誤信號(hào)顯示。由此，初步判斷
為淵速器 州測(cè)頻Pr A相或C相存在接地或開(kāi)路
故障， 使 ．不為0且超 檻值電壓導(dǎo)致涮速器顯
爪異常頻率信號(hào)。
固Water Power Vo1．37No．9
2．2 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及故障排除
在現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)工況下對(duì)調(diào)速器專用測(cè)頻}yr柜一次
進(jìn)線電壓(即發(fā)電機(jī)定子繞組電壓)進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)
量結(jié)果為 ： N= N-42 V，UAB=UAc=U~=O。再對(duì)
殘壓測(cè)頻PT的二次吲路進(jìn)行檢測(cè)， 。= = ．『1=0．23
V， = ．=0．23 V， 而 =0．008 V， 同時(shí)發(fā)現(xiàn)A 相
Prr的一次側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為42 V 由此判斷為測(cè)
頻 的A相一次側(cè)中性點(diǎn)觸指接觸不良， 從而導(dǎo)
致了專用測(cè)頻fyr二次側(cè)線電壓不平衡。由于測(cè)頻
殘壓 =0．23 V，超過(guò)了調(diào)速器測(cè)頻回路0．2 V 的檻
值電壓， 所以造成了停機(jī)狀態(tài)下調(diào)速器顯示機(jī)組頻
率為20 Hz的錯(cuò)誤信號(hào)。
經(jīng)過(guò)對(duì)專用測(cè)頻PT的A相觸指進(jìn)行處理和調(diào)
校后，再對(duì)PT的二次回路電壓進(jìn)行測(cè)量， 測(cè)量結(jié)
果為： = ： =0．23 V， = = =0．008 V， 同
時(shí)調(diào)速器顯示的機(jī)組頻率為0， 至此， 調(diào)速器頻率
信號(hào)顯示異常的故障被消除。
3 正常停機(jī)時(shí)過(guò)速保護(hù)誤動(dòng)作及處理措施
3．1 故障現(xiàn)象
2009年9月2日主變高壓側(cè)單相接地試驗(yàn)時(shí)．
發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作跳滅磁開(kāi)關(guān)之后， 電氣過(guò)速保護(hù)裝
置誤動(dòng)引起事故停機(jī)。在后來(lái)的機(jī)組自動(dòng)外停機(jī)流
程的調(diào)試中，又發(fā)生了幾次相同的故障。觀察發(fā)現(xiàn)，
這種故障不是每次停機(jī)過(guò)程都會(huì)發(fā)生， 但基本上都
是在滅磁開(kāi)關(guān)跳閘之后才會(huì)發(fā)生。由于故障次數(shù)較
多，認(rèn)為由偶發(fā)性的外部干擾源引起的可能性較小．
而由系統(tǒng)內(nèi)部永久故障引發(fā)的可能性較大。
由于機(jī)端專用測(cè)頻PT觸指接觸不良已經(jīng)導(dǎo)致了
調(diào)速器的錯(cuò)誤顯示， 初步懷疑機(jī)端測(cè)速 的觸指
也接觸不良，誤發(fā)電氣過(guò)速保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)，使
機(jī)組進(jìn)行事故停機(jī)。小灣水電站機(jī)組電氣過(guò)速保護(hù)
裝置采用兩路測(cè)速信號(hào)源， 即齒盤(pán)測(cè)速信號(hào)和
殘壓測(cè)速信號(hào)。兩路信號(hào)互為備用， 主用信號(hào)源消
失后能夠自動(dòng)切換到備用信號(hào)源。電氣過(guò)速保護(hù)裝
置的主用信號(hào)源為測(cè)速PT殘壓信號(hào)， 轉(zhuǎn)速信號(hào)裝
置為南瑞公司生產(chǎn)的sJ一22，其工作電壓信號(hào)幅值
范同為0．2～250 V。
3_2 測(cè)頻PT殘壓不平衡導(dǎo)致電氣過(guò)速信號(hào)產(chǎn)生的
原理分析
發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)跳閘之后，測(cè)得發(fā)電機(jī)定子繞
組的殘壓 Al{=62．88 V， ：=62．85 V， ：=62．86 V，
換算成相電壓 N= = cN=36．3 V， 經(jīng)計(jì)算， 二
次電 為0．201 V， 正好超過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置0．2 V的
檻值電壓。
定子一點(diǎn)接地保護(hù)注入的20 Hz電 信號(hào)在發(fā)

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