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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源： 1．中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院2．華能瀾滄江水電有限公司黃登大華橋水電工程籌建處		點擊數(shù)：	更新時間： 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．中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院，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：小灣水電站首臺機(jī)組調(diào)試過程中發(fā)生了調(diào)速器頻率異常顯示和電氣過速保護(hù)裝置誤動引起事故停機(jī)的故障
現(xiàn)象。對兩個故障現(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)試和實際運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：TM764；TM77(274) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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．是國家西電東送的骨干電源點，
電站裝設(shè)6臺單機(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年開工
建設(shè)，2009年9月首臺機(jī)組(1號機(jī)組)投產(chǎn)發(fā)電，
2010年8月隨著6號機(jī)組的投運， 電站6臺700
Mw 機(jī)組全部投入商業(yè)運行。
小灣水電站以500 kV 一級電壓接人云南電網(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號機(jī)組尾水管
首次充水，8月23日完成了首次啟動試驗。其后，
至2009年9月19日分別完成了規(guī)范規(guī)定的各項機(jī)
械試驗、電氣試驗、并網(wǎng)特殊試驗，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。各試驗項
目共45項， 歷時33 d。
2．1 異?，F(xiàn)象及初步分析
2009年8月31日準(zhǔn)備做1號機(jī)組自動開停機(jī)
收稿日期：2011-03—29
作者簡介：陳家恒(1966一)，男，云南昭通人，碩士，教授級高
工，主要從事水電工程電氣設(shè)計工作．
W~aer Power Vo1．37 No．9 困
爪／J嘆電 ZU11 tF 月
試驗時，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。此異常頻率長時間存在，既不跳變、也不
『人J變， 比較穩(wěn)定?，F(xiàn)場對調(diào)速器進(jìn)行了認(rèn)真的檢查，
沒有在調(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．而且這個
十?dāng)_信號源一直穩(wěn)定存在
經(jīng)過對相關(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)定子繞組中性點經(jīng)過單相變壓器高阻
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
進(jìn)行整形濾波，形成20 Hz正弦交流信號． 通過接
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)速器采用兩種測頻原理，
即齒盤測頻和lyI1(電壓互感器)殘壓測頻。運行時
可任選一種測頻信號為主用、另一種為備用， 當(dāng)主
用信號故障或消失而備用信號正常時， 會自動切換
到備用測頻信號。
調(diào)速器的殘壓測頻信號取自機(jī)端專用測頻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．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，這個感應(yīng)電壓信號通過發(fā)電機(jī)的機(jī)端測
頻 進(jìn)入調(diào)速器的測頻『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 況下淵速器測頻回路應(yīng)得到 = 一 ¨==
0，不會有20 Hz的錯誤信號顯示。由此，初步判斷
為淵速器 州測頻Pr A相或C相存在接地或開路
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。
固Water Power Vo1．37No．9
2．2 現(xiàn)場檢驗及故障排除
在現(xiàn)場停機(jī)工況下對調(diào)速器專用測頻}yr柜一次
進(jìn)線電壓(即發(fā)電機(jī)定子繞組電壓)進(jìn)行了測量，測
量結(jié)果為 ： N= N-42 V，UAB=UAc=U~=O。再對
殘壓測頻PT的二次吲路進(jìn)行檢測， 。= = ．『1=0．23
V， = ．=0．23 V， 而 =0．008 V， 同時發(fā)現(xiàn)A 相
Prr的一次側(cè)中性點對地電壓為42 V 由此判斷為測
頻 的A相一次側(cè)中性點觸指接觸不良， 從而導(dǎo)
致了專用測頻fyr二次側(cè)線電壓不平衡。由于測頻
殘壓 =0．23 V，超過了調(diào)速器測頻回路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的錯誤信號。
經(jīng)過對專用測頻PT的A相觸指進(jìn)行處理和調(diào)
校后，再對PT的二次回路電壓進(jìn)行測量， 測量結(jié)
果為： = ： =0．23 V， = = =0．008 V， 同
時調(diào)速器顯示的機(jī)組頻率為0， 至此， 調(diào)速器頻率
信號顯示異常的故障被消除。
3 正常停機(jī)時過速保護(hù)誤動作及處理措施
3．1 故障現(xiàn)象
2009年9月2日主變高壓側(cè)單相接地試驗時．
發(fā)變組保護(hù)動作跳滅磁開關(guān)之后， 電氣過速保護(hù)裝
置誤動引起事故停機(jī)。在后來的機(jī)組自動外停機(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)過程都會發(fā)生， 但基本上都
是在滅磁開關(guān)跳閘之后才會發(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?。?
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)端專用測頻PT觸指接觸不良已經(jīng)導(dǎo)致了
調(diào)速器的錯誤顯示， 初步懷疑機(jī)端測速 的觸指
也接觸不良，誤發(fā)電氣過速保護(hù)裝置動作信號，使
機(jī)組進(jìn)行事故停機(jī)。小灣水電站機(jī)組電氣過速保護(hù)
裝置采用兩路測速信號源， 即齒盤測速信號和
殘壓測速信號。兩路信號互為備用， 主用信號源消
失后能夠自動切換到備用信號源。電氣過速保護(hù)裝
置的主用信號源為測速PT殘壓信號， 轉(zhuǎn)速信號裝
置為南瑞公司生產(chǎn)的sJ一22，其工作電壓信號幅值
范同為0．2～250 V。
3_2 測頻PT殘壓不平衡導(dǎo)致電氣過速信號產(chǎn)生的
原理分析
發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘之后，測得發(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)計算， 二
次電 為0．201 V， 正好超過轉(zhuǎn)速信號裝置0．2 V的
檻值電壓。
定子一點接地保護(hù)注入的20 Hz電 信號在發(fā)

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