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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裝置誤動引起事故停機的故障
現(xiàn)象。對兩個故障現(xiàn)象進行了分析研究，并進行了相應(yīng)的處理。其后的機組調(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) 文獻標識碼：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臺單機容量為700 MW 的立軸混流式水
輪發(fā)電機組． 總裝機容量4 200 MW ， 在系統(tǒng)中擔
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月首臺機組(1號機組)投產(chǎn)發(fā)電，
2010年8月隨著6號機組的投運， 電站6臺700
Mw 機組全部投入商業(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，另預留3回備用出線。
電站發(fā)電機與主變壓器采用單元接線， 發(fā)電機出口
裝設(shè)發(fā)電機斷路器。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)變組進線單元和一回線路出線，
6組發(fā)電機一變壓器單元及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
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日準備做1號機組自動開停機
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，機組還處于停機狀態(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)速器進行了認真的檢查，
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
十擾信號源一直穩(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)電機定子繞組中性點經(jīng)過單相變壓器高阻
接地，在發(fā)電機變壓器組保護A 柜配置了20 Hz低
頻交流注入式定子接地保護。此定子接地保護輔助
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)電機定子繞組中，供保
護測量使用。外加20 Hz注入式發(fā)電機定子接地保
護接線示意如圖1所示。
— — 一 一一}～ — i r、．
接地 八人 L ＼、
圖1 發(fā)電機定子接地保護接線示意
小灣水電站水輪機調(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)電機定子繞組中的20 Hz正弦交
流信號．在發(fā)電機定子 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)電機的機端測
頻 進入調(diào)速器的測頻『n】路。正常情況下，在發(fā)
電機定子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)場停機工況下對調(diào)速器專用測頻}yr柜一次
進線電壓(即發(fā)電機定子繞組電壓)進行了測量，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
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， 所以造成了停機狀態(tài)下調(diào)速器顯示機組頻
率為20 Hz的錯誤信號。
經(jīng)過對專用測頻PT的A相觸指進行處理和調(diào)
校后，再對PT的二次回路電壓進行測量， 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 正常停機時過速保護誤動作及處理措施
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)變組保護動作跳滅磁開關(guān)之后， 電氣過速保護裝
置誤動引起事故停機。在后來的機組自動外停機流
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。
由于機端專用測頻PT觸指接觸不良已經(jīng)導致了
調(diào)速器的錯誤顯示， 初步懷疑機端測速 的觸指
也接觸不良，誤發(fā)電氣過速保護裝置動作信號，使
機組進行事故停機。小灣水電站機組電氣過速保護
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殘壓不平衡導致電氣過速信號產(chǎn)生的
原理分析
發(fā)電機滅磁開關(guān)跳閘之后，測得發(fā)電機定子繞
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。
定子一點接地保護注入的20 Hz電 信號在發(fā)

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