一起瞬時失磁燒環發電機事故分析

  來源:安全管理網 
評論:  更新日期:2019年06月26日

??? 概況:我地區隆林縣壩后電站二號發電機于去年5月21日發生失磁故障后,由于值班員處理不當,引起發電機定子線圈端部絕緣嚴重燒毀。事故前該電站與冷水、梅達一級、梅達二級等電站并列運行,構成一獨立的小型電網如下圖所示。
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當時系統出力分配詳見附表一。
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?? 事故發生過程:去年5月21日凌晨l時50分壩后電站機組運行聲音忽然發生異常,同時發電機監視盤上各儀表指示也發生變化,即發電機定子電流從46安上升至57安,電壓從6千伏下降到5千伏,無功出力從240千乏下降至零,(該儀表刻度無負值),有功出力未變,轉速升高,轉子電壓電流表末注意觀察。與此同時系統上梅達一級站機組過流保護動作,開關自動跳閘,梅達二級和冷水兩電站6千伏母線電壓比正常偏低,幾秒鐘后自動恢復正常。? l小時后(即于2時50分)再次出現上述現象,壩后電站值班員發現電壓降低后,便將磁場變阻器阻值減至零值,但發電機端電壓還是升不起來,隨即切斷發電機出口開關,輕片刻后,發電機發出巨大的短路電流沖擊聲,發電機過電壓、過負荷、過電流等保護均動作,隨著從發電機端蓋噴出火光來。事故后檢查,發電機定子繞組端部絕緣全部燒毀,并且A相引出線燒斷,B、C兩相均在線圈間連接彎頭處燒斷。
??? 事故現狀分析:機組運行發生異常響聲后,無功出力從240千乏降至零,這說明發電機轉子勵磁電流已全部消失,即發電機轉子失磁,此時將會出現如下各種現象:
??? (1).機組失磁后還可繼續向系統輸出有功功率。在正常運行時,由于從水輪機傳送到發電機轉子上的主力矩與電磁制動力矩相平衡,轉速穩定,發電機定子旋轉磁場與轉子磁場同步運轉。當發電轉子失磁后,電磁力矩減少,主力矩過剩,轉速升高,即定子旋轉磁場與轉子轉速兩者間存在一個轉差,定子旋轉磁場就以這個轉差的速度掃過轉子表面,在轉子表面和線圈中便感應出一個交流電流來,這個交流電流與定子旋轉磁場的作用產生一種制動力矩,發電機轉子在克服這種制動力矩的過程中做了功,把機械能轉換成電能,所以發電機還可以繼續向系統輸出有功功率,因為壩后電站機組為人工手動調速,發生故障后機組轉速未能及時減下來,所以有功出力仍保持原來不變。
??? (2).發電機定子電流升高。當發電機轉子失磁進入異步運行后,要從系統吸取大量的無功以建立定子旋轉磁場,加上機組向外輸送有功功率,所以電流升高。
??? (3).6千伏母線電壓降低。發電機轉子失磁后,它就不能建立起端電壓來,因此當時壩后電站6千伏母線上的電壓是從系統中其他機組(冷水、梅達二級等電站組)供過來的電壓。由于壩后電站從系統中吸取大量的無功,這個無功沿線路中流動引起了電壓損耗,所以壩后電站6千伏母線電壓降至5千伏,比冷水、梅達等電站的電壓低。
? (4)無功表的指示為零。發電機失磁后,功率因數進相,照理說無功指示應為負值,但由于該儀表刻度無負數,最低針檔是零值,負值反映不出來。
? (5)系統中梅達一級站機組過電流保護動作,開關跳閘。壩后電站機組失磁后,給系統造成了一定的無功缺額,為力爭補償這一無功缺額,勢必使冷水、梅達一級、梅達二級等電站無功出力增加,定子電流增大,從附表一(系統出力分配表)中可以看到,冷水和梅達二級兩電站事故前實際無功出力較低,無功容量余地較大將壩后電站的無功出力全部分別轉給他們帶也還未達到滿載。而梅達一級站無功出力已接近機組容量,無功余量極少,容易造成機組過負荷,所以壩后電站機組失磁后,引起梅達一級電站過電流保護動作跳閘,而冷水與梅達二級電站還能照常供電。
??? 事故原因分析:發生這次發電機燒壞事故的原因主要是發電機轉子失磁后,由于值班員處理錯誤所造成的。可以認為這次發電機轉子失磁故障是間斷的,即在勵磁回路中有某一接頭處有時接觸不良,有時又恢復接觸良好(過去運行中曾出現過多次,未引起重視)。當勵磁回路斷路后,值班人員發現6千伏母線電壓降低,就將磁場變阻器之電阻減至零值,欲提高發電機電壓,但電壓升不起來,隨即切斷發電機出口開關(磁場變阻器調至最大電阻位置),開關切斷后勵磁回路自動恢復接通,因為當時磁場變阻器已調至零值位置,使發電機轉子獲最大的勵磁電流,加上發電機開關切斷時甩掉了320千瓦的負荷,轉子轉速急劇上升(此時水輪機開度為95%),發電機端電壓過高,引起發電機定子線圈端部過電壓擊穿,造成多相接地短路,雖然過電壓、過負荷、過電流等保護均已動作,發電機出口開關事前也已斷開,但由于發電機無自動滅磁保護裝置,同時值班人員都是未經過嚴格訓練的新工人,缺乏對事故現象的判斷分析能力和事故處理的基本方法,致使事故時間延長而造成機組定子線圈端部絕緣全部燒毀,這就是此次事故的主要原因。
??? 事故教訓及反事故措施:水電部頒發的《發電機運行規程》規定,水輪發電機是不允許無勵磁運行的。當發電機失磁后,應立即轉移負荷停機處理。此次壩后電站開始機組運行不正常,根據各儀表指示的變化情況判斷是屬于失磁故障,應立即停機進行檢查處理,但值班員對此事故性質判斷不出來,使故障得不到及時排除,同時值班員在處理操作過程中發生錯誤,致使故障發展擴大為發電機燒毀的重大事故。我們認為:
??? 1.切實加強領導,提高思想認識,發生了事故必須按照“三不放過”的原則進行分析處理,吸取教訓,采取措施,防止事故發生。
??? 2.要牢固樹立安全第一的思想,對運行設備要做好巡回檢查工作,嚴密注意運行中出現的各種異常征象,認真做好記錄,并及時報告和處理
3.農村小水電站值班人員要保持相對穩定,新工人和技術件干要調配適當。
4.要切實加強技術培訓,提高基本操作知識和值班技能。
5、開展事故予想和反事故演習,以免在發生事故時驚惶失措。
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