王灿
江苏大唐国际金坛热电有限责任公司 江苏常州 213200
摘要：针对一起发电机定子接地保护动作事件，根据发变组故障录波信息，结合现场试验和检查情况，得出发电机定子接地保护动作原因为励磁变测温元件质量和设计缺陷。针对该问题提出防范措施，提高了机组运行的可靠性。
关键词：定子接地；测温元件；发电机
伴随国民经济的快速发展，社会的用电量持续上升，发电机组容量也越来越大。大机组的安全稳定运行对于电网安全至关重要，同时大机组一旦发生故障需要的检修时间也较长、产生的经济损失也十分巨大，因此在机组基建和设备检修中尽早发现设备隐患，避免机组非计划停运显得十分重要。某厂600MW机组因励磁变温度探头安装位置不当、探头设计和质量问题引起励磁变绝缘层长期累积局部放电，最终使励磁变外绝缘性能下降到一定程度，使外绝缘发生击穿，并与没有绝缘保护层的测温探头发生了放电现象，引起发电机定子接地保护动作。
1 事件发生前运行方式
某电厂#1机组发电机-变压器采用单元制接线方式，发电机与主变之间不设断路器，经过主变升压后经2201开关接入220kV系统，发电机采用静止自并励励磁方式；220kV双母线并列运行，#01启备变运行，220kV两条出线运行。电厂#1、2机组运行，总负荷800MW。#1机组有功负荷400MW，无功30.2MVar，发电机机端电压19990.6V。
2 事件经过
某年02月22日03时01分，#1机组跳闸；#1汽轮机主汽门关闭，ETS首出：“发电机故障1”；#1锅炉灭火，MFT首出“机跳炉”；#1主变220kV高压侧断路器2201开关跳闸，#1发电机灭磁开关跳闸；#1发变组保护A柜：WFB-801装置报启动跳闸信号灯亮，定子接地保护动作信号灯亮，#1发变组保护 C柜：发电机3U0定子接地信号灯亮，发电机定子接地3W灯亮，三次谐波定子接地灯亮，出口全停信号灯亮； 6kV A段厂用电切换未成功，6kV 10BBA00段失电， 6kV B段厂用电切换未成功，6kV 10BBB00段失电，6kV C段厂用电切换正常，柴油机发电机联启。
3 原因分析
1、#1发变组定子接地的原因分析
1）#1发变组保护动作情况和故障录波图的分析
#1发变组电气量保护按双重化保护配置，第一套为许继WFB-801装置，第二套为南自DGT-801装置。两套保护装置中，基波定子接地保护定值为5.8V，延时2.3秒，出口方式为作用于机组全停。从发变组保护装置动作报告分析，第一套保护装置采集到的基波零序电压二次值达到35.71～35.91V，第二套保护装置采集到的基波零序电压二次值达到35.2948～35.91V，两套保护装置采集到的零序电压均达到保护定值，经延时2.3秒，保护动作出口停机。发电机故录装置正常启动，录波完整。从机组录波器动作报告分析，发电机A相电压减小，且变化比较明显，测得的发电机基波零序电压也达到16.55V。
根据两套发电机定子接地保护3U0零序电压均取自发电机中性点接地变压器二次侧，从故障录波图分析发电机机端和中性点3U0均发生了突变，发电机A相电压异常，初步判断为发变组A相发生接地。
2）发变组接地故障点的查找
首先测发变组系统整体绝缘电阻值0.25MΩ；解开发电机出线与离相封闭母线软连接，分别测得：发电机绝缘电阻值为0.25 MΩ；离相封闭母 线侧绝缘电阻值为0.05 MΩ；拆开离相封闭母线与励磁变、主变、A高厂变、B高厂变的软连接。分别测得：离相封闭母线绝缘电阻值为100GΩ。主变低压侧绝缘电阻值为15GΩ；A高厂变高压侧绝缘电阻值为12GΩ；B高厂变高压侧 绝缘电阻值为18GΩ；励磁变高压侧绝缘电阻值为8GΩ；对发电机出口避雷器和发电机出口电压互感器进行绝缘电阻试验及直流耐压试验，结果合格；对离相封闭母线做绝缘电阻及直流耐压试验，结果合格；
在对发电机进行检查过程中发现发电机测温接线板接线柱与外护板间有接触，造成汽端汇水管屏蔽引线接线柱接地，导致在测量发电机定子绝缘时得出错误结果0.25 MΩ。解决此问题后，逐一测量发电机定子线圈绝缘电阻，A、B、C三相均为800MΩ以上。
基本排除了发电机内部发生定子接地故障；
检查中发现励磁变就地温度仪黑屏，检查温控仪内部控制板有放电痕迹，随后对励磁变压器本体进行认真检查。发现励磁变A相绕组测温探头被放电烧损，在放置测温探头处的励磁变A相高压侧绕组中圈自上向下看约6厘米处，环氧树脂浇注层两侧均有放电痕迹，放电中心周围1 平方厘米的绝缘层被烧损，由此确认:#1发电机励磁变A相高压侧绕组放置测温探头处的绝缘击穿并与温探头放电是造成#1机组“定子接地保护”动作的故障点。
3）#1发变组定子接地故障点发生的原因分析
设备本身存在质量问题和设计缺陷是导致此次事件发生的直接原因。测温探头是低电位元件，插入高压绕组中、内圈之间造成了该处的场强畸变，改变了原来场强的均匀分布，致使高压绕组中、内圈与测温元件之间产生了很高的场强。而变压器在制造时绕组外绝缘存在孔隙，在高场强作用下发生局部放电的强度大大增加，短期运行还不会使外绝缘破坏，长期累积局部放电不断发展，形成了导电的隐性“电树枝”，并且越来越延长扩展，最终使外绝缘性能逐渐下降，到一 定程度，使外绝缘发生击穿，并与没有绝缘保护层的测温探头发生了放电。
相关专业没能发现励磁变测温元件本身存在的质量问题和设计缺陷是此次事件发生的间接原因。在#1机组C级检修期间，检修曾对#1励磁变进行过检查和清扫，但并没有对励磁变测温元件进行检查，没能及时发现二次测温元件设备存在的质量问题和设计缺陷，没有把住设备关口，错过了阻止此次事件发生的最后一次机会。
2、6kV A段、B段备用电源未自投的原因
1）6kV A段、B段备用电源未自投的检查情况
#1机组跳闸后，6kV高压厂用A段、B段工作电源与备用电源开关间的高压厂用电快切装置没有启动，检查电子间6kV厂用电快切屏：#1机组6kV高压厂用A段、B段快切装置报“闭锁”“和开关位置异常”，C段快切装置报“切换成功”报告。检查6kV配电室：6kV A、B段工作电源开关及备用电源开关均在分闸位，6kV C段工作电源开关在分闸位，备用电源开关在合闸位。
2）6kV A段、B段备用电源未自投的原因分析
继电保护人员对6kV A段、B段快切装置进行了检查、传动试验，并对二次回路进行了检查、测试，未发现异常。后会同热控人员共同检查，发现DCS系统#41柜DO模块故障，同时检查发现ECS系统DI端子板(43HT26-A31、A32)损坏，该端子板通道有明显烧损痕迹，该通道及临近通道电容已被击穿，分析为强电通过励磁变温控仪去ECS系统的报警信号串入了ECS控制系统。由此分析：在发电机定子发生接地故障时，DCS系统#41柜DO端子板受到高电压干扰，驱动DO板继电器动作，发出了闭锁6kV高压厂用 电A段、B段快切装置信号，保护动作启动快切装置时，先接收到了来自DCS系统中的“闭锁”信号，将A、 B段快切装置先“闭锁”了，所以快切装置没有启动，6kV A段、B段备用电源未自投。 6kV A段、B段备用电源未自投是由于DCS系统DO端子板受到高电压干扰，先向 6kV A段、B段快切装置发送了闭锁信号。
4防范措施
1、深刻吸取此次事故经验和教训，利用检修机会，对同型号的#2机励磁变和全厂干式变压器进行检查。将无绝缘保护层测温元件更换为带绝缘保护层的测温元件，确认所有温度元件放置在低压侧线圈，并有固定措施。
2、在发电机测温接线板护板内加装绝缘垫，避免因振动引起的测温接线柱与外护板接触接地。
3、深入开展二次隐患排查工作。由检修部门牵头，电气、热控、继保专业人员参加，成立二次隐患排查工作组，落实责任人，按照标准、按照规程、按照设计、按照已经发生的事故，对全厂设备分区域、分专业、分系统，有步骤、有计划、逐步逐项开展二次隐患排查工作，不断提高设备可靠性和健康水平。
5 结语
因基建安装、设备设计和质量缺陷引起的机组非停事件将严重影响机组的可靠运行，不但影响公司经济效益更，可能威胁电网安全。本文通过某厂发电机定子接地保护动作事件，分析出保护动作原因，提出了防范措施，保障了发电机组的稳定运行，更为其他电厂在遇到此类问题时提供了良好的借鉴意义。
参考文献：
[1] 大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M]. 中国电力出版社 , 高春如, 2010
[2]超超临界火电机组集控运行[M]. 中国电力出版社 , 张磊, 2008