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淺析某廠勵(lì)磁變故障原因及防范措施

發(fā)布時(shí)間: 2019-08-23   來(lái)源:中國(guó)電力網(wǎng)  作者:朱峰

【摘要】 某電廠2臺(tái)600MW機(jī)組,兩臺(tái)機(jī)勵(lì)磁變均采用樹(shù)脂澆筑干式變壓器,三相間隔獨(dú)立,機(jī)組勵(lì)磁采用ABB UNITROL 5000型調(diào)節(jié)器。2005年投產(chǎn),至2019年5月發(fā)生故障,勵(lì)磁變故障燒毀更換。經(jīng)過(guò)對(duì)#1機(jī)勵(lì)磁變壓器出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和提出針對(duì)性防范措施。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁變 故障原因 防范措施 

  1. 事故經(jīng)過(guò):

  1. 運(yùn)行方式

2019年05月26日中班, 22:35機(jī)組AGC投入,負(fù)荷585MW,六臺(tái)磨運(yùn)行,勵(lì)磁變功率1.30MW,轉(zhuǎn)子電壓331V,轉(zhuǎn)子電流3491A 。

  1. 事故經(jīng)過(guò)

2019-05-26

#5機(jī)組小修后第一次帶負(fù)荷,22:35 #5機(jī)組負(fù)荷585MW,#5機(jī)組跳閘,#5機(jī)跳閘首出:電跳機(jī),查#5勵(lì)磁變差動(dòng)保護(hù)、#5勵(lì)磁變速斷保護(hù)、#5勵(lì)磁變過(guò)流保護(hù)、發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作,就地檢查#5勵(lì)磁變本體有焦味,變壓器外罩焦黑。

23:00電氣專(zhuān)業(yè)人員到#5機(jī)繼電保護(hù)室查看發(fā)變組保護(hù)柜保護(hù)動(dòng)作情況,兩套勵(lì)磁變T35型保護(hù)顯示差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。兩套G60型發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)定子接地保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。兩套主變保護(hù)T35、廠變保護(hù)T35裝置均無(wú)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。判斷故障設(shè)備為#5勵(lì)磁變。

2019-05-27

00:39將#5主變開(kāi)關(guān)5005由熱備用轉(zhuǎn)冷備用

04:01將#5發(fā)變組由冷備用轉(zhuǎn)檢修;

04:34許可《#5機(jī)勵(lì)磁變檢查》應(yīng)急搶修單,檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)#5勵(lì)磁變B相燒焦。

B相高壓側(cè)故障點(diǎn) B相低壓側(cè)上方故障點(diǎn)

B相低壓側(cè)下方故障點(diǎn) C相低壓側(cè)上方故障點(diǎn)

#5勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作,#5機(jī)組跳閘。就地檢查兩套保護(hù)跳閘信號(hào)均為勵(lì)磁變差動(dòng)、勵(lì)磁變速斷、勵(lì)磁變過(guò)流。

 

勵(lì)磁變保護(hù)T35裝置動(dòng)作信息                              發(fā)電機(jī)保護(hù)G60裝置信息。

  1. 保護(hù)裝置數(shù)據(jù)調(diào)查

1 ET-T35-I勵(lì)磁變保護(hù)事件記錄

2 ET-T35-I勵(lì)磁變保護(hù)故障錄波

3 ET-T35-II勵(lì)磁變保護(hù)事件記錄

4 ET-T35-II勵(lì)磁變保護(hù)故障錄波

5發(fā)電機(jī)保護(hù)G60-I事件記錄(第二套保護(hù)第一套完全一致)

 

6機(jī)組故障錄波器波形

  1. 分析故障性質(zhì):

1.發(fā)變組各保護(hù)裝置對(duì)時(shí)時(shí)間正確。保護(hù)元件啟動(dòng)/動(dòng)作時(shí)序:

  • 24秒915毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)A B相差動(dòng)元件啟動(dòng)

  • 24秒918毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)B C相反時(shí)限過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)(瞬時(shí)動(dòng)作)

  • 24秒924毫秒兩套發(fā)電機(jī)G60保護(hù)B相低電壓元件動(dòng)作

  • 24秒928毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)反時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作

  • 24秒934毫秒發(fā)電機(jī)輔助過(guò)電壓元件動(dòng)作(取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn))

  • 24秒938毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、電流速斷保護(hù)動(dòng)作

  • 25秒935毫秒,發(fā)電機(jī)G60保護(hù)定子接地保護(hù)動(dòng)作(定子接地整定時(shí)間1秒)

2. 故障定性分析:

2.1保護(hù)故障信息波形(豎紅線為跳閘時(shí)刻),高壓側(cè)電流有A、C同相,幅值一致,B相與A、C相相反,幅值為A、C相的兩倍。跳閘前、跳閘后,仍保持明顯的這個(gè)特征。保護(hù)信息回放,高壓側(cè)先有故障電流,后有低壓側(cè)故障電流。

2.2. 高、低壓側(cè)故障先后時(shí)間:

故障前高低側(cè)電流

24S.893mS時(shí),B相電流突變524A(幅值)低壓側(cè)電流正常

說(shuō)明勵(lì)磁變B相高壓側(cè)故障,再發(fā)展到低壓側(cè)。

2.3. 勵(lì)磁變B相是匝間故障還是還是高壓側(cè)接地?

1)勵(lì)磁變T35差動(dòng)信息截屏:915mS 時(shí),差動(dòng)啟動(dòng)。由于勵(lì)磁變沒(méi)有單獨(dú)的匝間保護(hù),此時(shí)差動(dòng)保護(hù)是完全可以反映匝間故障的。

2)G60發(fā)電機(jī)保護(hù)信息截屏:934mS 時(shí),發(fā)電機(jī)接地保護(hù)啟動(dòng)。從時(shí)間上看,可以理解為匝間故障造成電弧接地。

3)綜合以上理論分析,可以初步認(rèn)為勵(lì)磁變差動(dòng)保護(hù)先啟動(dòng),即為勵(lì)磁變B相匝間故障為首出故障。

2.4. 高壓側(cè)故障分析:

高壓側(cè)B相繞組發(fā)生匝間短路,故障點(diǎn)處出現(xiàn)短路電流IkB,正序、負(fù)序故障分量相等,無(wú)零序分量。經(jīng)過(guò)故障分量法推斷出A相和B相電流相等并同相,且與B相短路電流反向,與T35勵(lì)磁變保護(hù)中的高壓側(cè)故障電流波形相吻合。

 

B相高壓側(cè)存在匝間故障。頂部繞組已露出,澆筑絕緣材料已燒毀。故障電流轉(zhuǎn)換到低壓側(cè),低壓側(cè)A相和B相繞組產(chǎn)生了故障電流,但C相故障電流為0,理論分析與T35勵(lì)磁變保護(hù)事件記錄中24秒915毫秒A、 B相比例制動(dòng)差動(dòng)元件最先啟動(dòng)相符合。高壓側(cè)B相短路電流跳閘前最高達(dá)5653A,匝間故障后形成接地,造成B相電壓下降明顯,二次側(cè)B相電壓降低至6V(額定57.74V)。發(fā)電機(jī)G60保護(hù)B相低電壓元件35分24秒924毫秒動(dòng)作,中性點(diǎn)輔助過(guò)電壓元件35分24秒934毫秒動(dòng)作,35分25秒935毫秒,定子接地保護(hù)動(dòng)作。與G60保護(hù)裝置信息相符合。故障切除后4.3S,B相幅值仍有600多A,高壓側(cè)B相匝間故障特征一致持續(xù)。原因?yàn)樽圆?lì)機(jī)組,雖然已解列,發(fā)電機(jī)利用剩磁持續(xù)向短路點(diǎn)提供短路電流。

2.5. 低壓側(cè)故障分析:

因低壓側(cè)為三角接法,高壓側(cè)短路在繞組內(nèi)感應(yīng)的電流非常大,若B相高壓瞬時(shí)電流6000A時(shí),低壓側(cè)B相繞組內(nèi)電流理論值為136kA。因發(fā)電機(jī)持續(xù)提供故障電流,且衰減時(shí)間長(zhǎng),低壓繞組內(nèi)故障電流持續(xù)也長(zhǎng),引起B(yǎng)、C相繞組燒壞。

  1. 原因分析:

1.直接原因:#5勵(lì)磁變高壓側(cè)B相匝間短路引發(fā)故障。勵(lì)磁變長(zhǎng)期自冷運(yùn)行,繞組溫度較有風(fēng)冷運(yùn)行的勵(lì)磁變高,對(duì)變壓器的運(yùn)行壽命不利。對(duì)變壓器的溫度管控疏忽。長(zhǎng)期溫度偏高,影響了設(shè)備絕緣強(qiáng)度,導(dǎo)致匝間故障的發(fā)生。

2. 根本原因:17年3月份A修,進(jìn)行了清掃與預(yù)防性試驗(yàn)。19年506C修時(shí),沒(méi)有進(jìn)行必要的檢查與試驗(yàn)。

3. 設(shè)備原因:#5勵(lì)磁變運(yùn)行年限已有14年,設(shè)備絕緣存在薄弱點(diǎn),引發(fā)高壓側(cè)B相繞組匝間絕緣下降,導(dǎo)致在運(yùn)行中發(fā)生匝間絕緣擊穿短路。匝間短路電流大,破壞性非常大。

4. 管理原因:

  1. 此變壓器為ABB勵(lì)磁成套供貨,原設(shè)計(jì)為自冷方式下長(zhǎng)期運(yùn)行。勵(lì)磁變?nèi)鄿y(cè)溫元件接入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,用于檢測(cè)溫度,實(shí)現(xiàn)報(bào)警與跳閘。相同的勵(lì)磁變?cè)谄渌姀S也發(fā)生過(guò)故障,掌握信息不足,因此對(duì)此變壓器的檢修與壽命評(píng)估不足,在有檢修機(jī)會(huì)時(shí),未進(jìn)行必要的檢測(cè)與試驗(yàn)。暴露出專(zhuān)業(yè)檢修管理存在缺失,對(duì)勵(lì)磁變的管理與維護(hù),未予以重視。

  2. 原先的勵(lì)磁變無(wú)溫度遠(yuǎn)傳的功能,DCS中無(wú)法監(jiān)視,不利于運(yùn)行、維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的溫度異常。ABB勵(lì)磁部門(mén)無(wú)解決辦法,在今年4月份,方找到比較合理的方案,未能在5勵(lì)磁變上實(shí)施。暴露技術(shù)管理上的不到位以及對(duì)技術(shù)監(jiān)督所提問(wèn)題的反應(yīng)不及時(shí)。

  3. 原先的勵(lì)磁變?yōu)樽岳浞绞?,布置?.4m發(fā)電機(jī)PT東側(cè),底部為格柵。變壓器箱體內(nèi)高低壓側(cè)下部,分別布置了高壓CT、低壓側(cè)CT與連接排。不便于在箱體內(nèi)增加冷卻風(fēng)扇,導(dǎo)致變壓器長(zhǎng)期自冷運(yùn)行,繞組溫度較有風(fēng)冷運(yùn)行的勵(lì)磁變高10℃-15℃,對(duì)變壓器的運(yùn)行壽命不利。暴露出專(zhuān)業(yè)人員隱患排查不到位,安全意識(shí)欠缺。

  4. 對(duì)進(jìn)口設(shè)備的使用,必須有適合運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)條件的技術(shù)管控措施,不能教條地遵照說(shuō)明書(shū)或銘牌規(guī)定。

  1. 防范措施:

    1. 針對(duì)防止電力生產(chǎn)重大事故25項(xiàng)反措,要一一落實(shí)到電力設(shè)備和運(yùn)行技術(shù)管理中。及時(shí)學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)類(lèi)似事故和技術(shù)監(jiān)督下發(fā)的預(yù)警。舉一反三,對(duì)其他電氣重要設(shè)備進(jìn)行評(píng)估,篩選出設(shè)備隱患,合理安排檢查與試驗(yàn),及時(shí)消除隱患,真正做到安全第一,預(yù)防為主。

    2. 為避免本次事故的再次發(fā)生, 針對(duì)#6勵(lì)磁變做好預(yù)防工作。

  1. 在有調(diào)停機(jī)會(huì)或小修時(shí),對(duì)勵(lì)磁變的絕緣、阻值測(cè)試進(jìn)行測(cè)試,采用耐壓試驗(yàn)來(lái)判斷干式勵(lì)磁變繞組匝間絕緣。聯(lián)系技術(shù)部門(mén),開(kāi)展有針對(duì)性的診斷與測(cè)試工作。同時(shí)做好定期設(shè)備清掃,預(yù)試工作。

  2. 改善#6勵(lì)磁變的冷卻方式,設(shè)法將#6機(jī)組勵(lì)磁變冷卻方式由自冷改為風(fēng)冷,增加冷卻風(fēng)扇與溫控器。將底部格柵板封閉,降低外部灰塵、水汽對(duì)變壓器帶來(lái)的不利影響。在#6勵(lì)磁變的冷卻方式未整改前,采用加裝臨時(shí)軸流風(fēng)扇,增加散熱,控制溫度。

  3. 在#6勵(lì)磁變?cè)黾訙囟冗h(yuǎn)傳的元器件,使勵(lì)磁變溫度的監(jiān)視可在DCS中監(jiān)視,同時(shí)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就地的ECT上,也能顯示溫度值。在未整改前,定期巡查勵(lì)磁變溫度并記錄,同時(shí)定點(diǎn)測(cè)量勵(lì)磁變外殼溫度,做好負(fù)荷和溫度變化的關(guān)系曲線。

    1. 多方收資,掌握電力系統(tǒng)前沿的新技術(shù)和事故信息,技術(shù)提高技術(shù)水平,避免重蹈覆轍。針對(duì)在線故障監(jiān)測(cè)和消除技術(shù),機(jī)器人全覆蓋巡檢,物聯(lián)網(wǎng)+智能應(yīng)用,事故大數(shù)據(jù)預(yù)警等及時(shí)學(xué)習(xí)和推廣應(yīng)用。

 

 

參考文獻(xiàn):

[1] #5勵(lì)磁變故障分析報(bào)告

[2] 賀家李 宋從矩  電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

      關(guān)鍵詞: 鎮(zhèn)江發(fā)電
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