一起水电厂发电机失磁、超速事故的分析

一起水电厂发电机失磁 超速事故一起水电厂发电机失磁 超速事故 的分析的分析 1 事故经过 事故前某水电厂 2 号机 额定容量 65 mw 带有功 64 mw 无功 110 mvar 运行人员根据当日设备检修的需要 进行厂用电 400 v 段倒为由 段供电的操作 按照厂运行规程规定 应先 将厂用电 400 v 段电源开关断开 由 400 v 段联络开关依靠 备用电源自动投入装置 bzt 自动投入供电 操作人 在监护 人监护下 在 400 v 配电室断开厂用电 400 v 段电源开关后 当即发现 400 v 段 bzt 不动作 于是手动合上 段联络开关 4zkk 此时 值班员发现 2 组蓄电池的浮充电装置均失电停运 随即 到继保室将其恢复运行 从停运到恢复运行有一定时间过程 负责检查 1 4 号机旁盘 bzt 动作情况的运行主值 在检查到 2 号机旁盘时 发现 bzt 未自动动作 于是手动合上了联络开关 当走到 2 号机与 3 号机之间时 听到 2 号机声音异常 发现 2 号发电机励磁灭磁开关柜冒烟 立即打跳 2 号机灭磁开关 2 设备损坏情况 1 抽出发电机转子 发现 3 个磁极上的阻尼环膨胀节损坏 甩出 还有 6 根阻尼条严重变形 都属过热并受离心力作用甩 出的形态 2 从发电机定子内膛明显看出 由于转子上阻尼环损坏甩 出 与之相对应的位置有扫膛的痕迹 还有因线棒绝缘机械破 损引起电弧烧伤的痕迹 共有 4 根线棒电弧烧损 14 根线棒的 主绝缘机械损坏露铜 另有 220 根线棒的主绝缘机械破损 1 3 mm 3 有 4 块下导瓦擦伤 4 灭磁柜内有一个非线性电阻 氧化锌电阻 烧坏 该电 阻是作转子过电压保护用的 3 事故原因分析 通过对自动记录数据的分析 以及设备损坏的情况可以看出 这起事故的过程是由于发电机失去励磁后 发电机失步 超速 转子阻尼环甩出 定子扫膛 线棒绝缘受损短路 保护动作停 机 由此可见 发电机失去励磁是引发事故的原因 而造成发 电机失磁的原因是 1 在将厂用 段母线负荷倒为由 段供电的操作过程中 bzt 不能正确动作 厂用 段母线负荷短时失电 与此同时 2 号机旁盘 bzt 也不能正确动作 使 2 号机旁盘短时失去交流电 源 2 由于原设计的两组直流蓄电池的浮充电装置及 2 号机 a b 两套励磁装置的电源都处于厂用 段母线供电的不合理运 行状态 在厂用 段母线失电后 两组直流蓄电池的浮充电装 置以及 2 号机 a b 两套励磁装置都失去了交流电源 3 励磁调节器交流电失电后 可自动由 220 v 直流母线供 电 但由于蓄电池维护质量差 蓄电池失去浮充电 使 组直 流母线电压从 240 v 瞬间下降为 180 v 事后由试验所得 造成靠 组直流母线供电的 2 号发电机励磁调节器 24 v 开关电 源不能正常投入 使触发励磁整流可控硅的脉冲丢失 励磁装 置失控 转子失磁 4 事故扩大原因 1 失磁保护拒动是事故扩大的重要原因之一 该机组失磁 保护是由 rze1 失磁阻抗继电器和 rel1 动态失磁保护继电器组 成的 只有两继电器均动作才能出口 动态失磁保护继电器反 应的是发电机电势及定子电流的变化率 只在失磁的变化过程 中才能动作 从录波图上分析 在动态失磁保护继电器可能动 作 而失磁阻抗继电器在失磁达到稳态时才能动作 此时动态 失磁保护继电器已经返回 该继电器动作后只延时 3 s 造 成失磁保护拒动 2 在发电机异步运行时 调速器和过速保护测频信号不能 反映机组转子的转速是发电机失磁后机组过速的主要原因 机组失磁后 发电机的同步电磁转矩随着转子直流电流的减小 而减小 而水轮机的巨大功率 事故前基本是满负荷 使机组 加速 造成机组转速超过同步转速 由于机组调速器的测量信 号取自发电机电压的 pt 上 又由于机组过速保护只有一套 其 测频信号也取自发电机电压的 pt 上 而 pt 反映的是电网频率 在发电机异步运行时不能反映机组转子的转速 所以 在机组 失步时 这时电网频率是几乎不变的 调速器和过速保护 不能抑制过速和起到过速保护的作用 3 机组后备保护不完善又是机组事故扩大的重要原因 由 于发电机失磁 发电机的磁场只能由定子从系统吸收无功来建 立 所以发电机定子电流骤增 发电机电压也随之降低 但是 发电机没有配置三相低电压过流保护 发电机失步后 虽已严 重过电流 却无保护动作跳闸 另外 机组过速保护也没有配 置与主保护原理不同的后备保护 使主过速保护失效后 机组 只有再过速 4 当运行人员发现机组超速 以及励磁电流 电压 定子 电流 电压 有功 无功功率等参数发生大幅度越限变化时 未能及时做紧急停机处理 这也是事故扩大的一个原因 由于 以上原因造成机组严重超速 使发电机转子上的阻尼绕组产生 过电流 阻尼环的元件因承受过流产生的过热以及受机组超速 产生的过大离心力的作用而甩出 造成发电机扫膛 定子绕组 短路 好在短路引起了发电机差动保护动作跳闸 使机组停了 下来 避免了机组转子飞逸的更惨重的后果 5 事故防范措施 1 厂用电系统 直流系统发生故障 往往会引起灾难性的 后果 所以 必须保证这 2 个供电系统有足够的可靠性 保证 可能危及电力系统及发供电设备安全的重要设备 保护及自动 控制装置等重要负荷的供电回路配置合理 确保在任何时候都 不中断供电电源 2 免维护蓄电池不是真正意义上的免维护 只是维护工作 量小而已 必须根据厂家说明书进行正常维护 以保证蓄电池 始终处于良好的工作状态 特别要注意定期进行核对性充放电 试验 校核蓄电池的容量 发现畜电池容量不足 应及时更换 应清醒地认识到 蓄电池在浮充电状态下 直流母线的电压比 较高 并不一定表明蓄电池的状态良好 3 水电厂的调速器及过速保护 如果其测频信号取自发电 机出口电压 pt 上 则在机组失步时 调速器及过速保护不能起 到调节 保护机组过速的作用 为了保证所取的测频信号能真 正反映机组转子的转速 测频信号可取自在转子上加装的齿盘 测速器 另外为了可靠地防止机组过速 在已装有电气式过速 保护的基础上 还要加装机械式过速保护 为了增加可靠性 大型水轮发电机组