【摘要】 某電廠2臺(tái)600MW機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)勵(lì)磁變均采用樹脂澆筑干式變壓器，三相間隔獨(dú)立，機(jī)組勵(lì)磁采用ABB UNITROL 5000型調(diào)節(jié)器。2005年投產(chǎn)，至2019年5月發(fā)生故障，勵(lì)磁變故障燒毀更換。經(jīng)過對(duì)#1機(jī)勵(lì)磁變壓器出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和提出針對(duì)性防范措施。
【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁變 故障原因 防范措施
事故經(jīng)過：
運(yùn)行方式
2019年05月26日中班， 22:35機(jī)組AGC投入，負(fù)荷585MW，六臺(tái)磨運(yùn)行，勵(lì)磁變功率1.30MW，轉(zhuǎn)子電壓331V，轉(zhuǎn)子電流3491A 。
事故經(jīng)過
2019-05-26
#5機(jī)組小修后第一次帶負(fù)荷，22:35 #5機(jī)組負(fù)荷585MW，#5機(jī)組跳閘，#5機(jī)跳閘首出：電跳機(jī)，查#5勵(lì)磁變差動(dòng)保護(hù)、#5勵(lì)磁變速斷保護(hù)、#5勵(lì)磁變過流保護(hù)、發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作，就地檢查#5勵(lì)磁變本體有焦味，變壓器外罩焦黑。
23:00電氣專業(yè)人員到#5機(jī)繼電保護(hù)室查看發(fā)變組保護(hù)柜保護(hù)動(dòng)作情況，兩套勵(lì)磁變T35型保護(hù)顯示差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)動(dòng)作。兩套G60型發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)定子接地保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。兩套主變保護(hù)T35、廠變保護(hù)T35裝置均無保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。判斷故障設(shè)備為#5勵(lì)磁變。
2019-05-27
00:39將#5主變開關(guān)5005由熱備用轉(zhuǎn)冷備用
04:01將#5發(fā)變組由冷備用轉(zhuǎn)檢修；
04:34許可《#5機(jī)勵(lì)磁變檢查》應(yīng)急搶修單，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)#5勵(lì)磁變B相燒焦。
B相高壓側(cè)故障點(diǎn) B相低壓側(cè)上方故障點(diǎn)
B相低壓側(cè)下方故障點(diǎn) C相低壓側(cè)上方故障點(diǎn)
#5勵(lì)磁變保護(hù)動(dòng)作，#5機(jī)組跳閘。就地檢查兩套保護(hù)跳閘信號(hào)均為勵(lì)磁變差動(dòng)、勵(lì)磁變速斷、勵(lì)磁變過流。
勵(lì)磁變保護(hù)T35裝置動(dòng)作信息 發(fā)電機(jī)保護(hù)G60裝置信息。
保護(hù)裝置數(shù)據(jù)調(diào)查
1 ET-T35-I勵(lì)磁變保護(hù)事件記錄
2 ET-T35-I勵(lì)磁變保護(hù)故障錄波
3 ET-T35-II勵(lì)磁變保護(hù)事件記錄
4 ET-T35-II勵(lì)磁變保護(hù)故障錄波
5發(fā)電機(jī)保護(hù)G60-I事件記錄（第二套保護(hù)第一套完全一致）
6機(jī)組故障錄波器波形
分析故障性質(zhì)：
1．發(fā)變組各保護(hù)裝置對(duì)時(shí)時(shí)間正確。保護(hù)元件啟動(dòng)/動(dòng)作時(shí)序：
24秒915毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)A B相差動(dòng)元件啟動(dòng)
24秒918毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)B C相反時(shí)限過流保護(hù)啟動(dòng)(瞬時(shí)動(dòng)作)
24秒924毫秒兩套發(fā)電機(jī)G60保護(hù)B相低電壓元件動(dòng)作
24秒928毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)反時(shí)限過流保護(hù)動(dòng)作
24秒934毫秒發(fā)電機(jī)輔助過電壓元件動(dòng)作（取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)）
24秒938毫秒勵(lì)磁變T35保護(hù)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、電流速斷保護(hù)動(dòng)作
25秒935毫秒，發(fā)電機(jī)G60保護(hù)定子接地保護(hù)動(dòng)作（定子接地整定時(shí)間1秒）
2. 故障定性分析：
2.1保護(hù)故障信息波形（豎紅線為跳閘時(shí)刻），高壓側(cè)電流有A、C同相，幅值一致，B相與A、C相相反，幅值為A、C相的兩倍。跳閘前、跳閘后，仍保持明顯的這個(gè)特征。保護(hù)信息回放，高壓側(cè)先有故障電流，后有低壓側(cè)故障電流。
2.2. 高、低壓側(cè)故障先后時(shí)間：
故障前高低側(cè)電流
24S.893mS時(shí)，B相電流突變524A（幅值）低壓側(cè)電流正常
說明勵(lì)磁變B相高壓側(cè)故障，再發(fā)展到低壓側(cè)。
2.3. 勵(lì)磁變B相是匝間故障還是還是高壓側(cè)接地？
1）勵(lì)磁變T35差動(dòng)信息截屏：915mS 時(shí)，差動(dòng)啟動(dòng)。由于勵(lì)磁變沒有單獨(dú)的匝間保護(hù)，此時(shí)差動(dòng)保護(hù)是完全可以反映匝間故障的。
2）G60發(fā)電機(jī)保護(hù)信息截屏：934mS 時(shí)，發(fā)電機(jī)接地保護(hù)啟動(dòng)。從時(shí)間上看，可以理解為匝間故障造成電弧接地。
3）綜合以上理論分析，可以初步認(rèn)為勵(lì)磁變差動(dòng)保護(hù)先啟動(dòng)，即為勵(lì)磁變B相匝間故障為首出故障。
2.4. 高壓側(cè)故障分析：
高壓側(cè)B相繞組發(fā)生匝間短路，故障點(diǎn)處出現(xiàn)短路電流IkB，正序、負(fù)序故障分量相等，無零序分量。經(jīng)過故障分量法推斷出A相和B相電流相等并同相，且與B相短路電流反向，與T35勵(lì)磁變保護(hù)中的高壓側(cè)故障電流波形相吻合。
B相高壓側(cè)存在匝間故障。頂部繞組已露出，澆筑絕緣材料已燒毀。故障電流轉(zhuǎn)換到低壓側(cè)，低壓側(cè)A相和B相繞組產(chǎn)生了故障電流，但C相故障電流為0，理論分析與T35勵(lì)磁變保護(hù)事件記錄中24秒915毫秒A、 B相比例制動(dòng)差動(dòng)元件最先啟動(dòng)相符合。高壓側(cè)B相短路電流跳閘前最高達(dá)5653A，匝間故障后形成接地，造成B相電壓下降明顯，二次側(cè)B相電壓降低至6V（額定57.74V）。發(fā)電機(jī)G60保護(hù)B相低電壓元件35分24秒924毫秒動(dòng)作，中性點(diǎn)輔助過電壓元件35分24秒934毫秒動(dòng)作，35分25秒935毫秒，定子接地保護(hù)動(dòng)作。與G60保護(hù)裝置信息相符合。故障切除后4.3S，B相幅值仍有600多A，高壓側(cè)B相匝間故障特征一致持續(xù)。原因?yàn)樽圆?lì)機(jī)組，雖然已解列，發(fā)電機(jī)利用剩磁持續(xù)向短路點(diǎn)提供短路電流。
2.5. 低壓側(cè)故障分析：
因低壓側(cè)為三角接法，高壓側(cè)短路在繞組內(nèi)感應(yīng)的電流非常大，若B相高壓瞬時(shí)電流6000A時(shí)，低壓側(cè)B相繞組內(nèi)電流理論值為136kA。因發(fā)電機(jī)持續(xù)提供故障電流，且衰減時(shí)間長(zhǎng)，低壓繞組內(nèi)故障電流持續(xù)也長(zhǎng)，引起B(yǎng)、C相繞組燒壞。
原因分析：
1.直接原因：#5勵(lì)磁變高壓側(cè)B相匝間短路引發(fā)故障。勵(lì)磁變長(zhǎng)期自冷運(yùn)行，繞組溫度較有風(fēng)冷運(yùn)行的勵(lì)磁變高，對(duì)變壓器的運(yùn)行壽命不利。對(duì)變壓器的溫度管控疏忽。長(zhǎng)期溫度偏高，影響了設(shè)備絕緣強(qiáng)度，導(dǎo)致匝間故障的發(fā)生。
2. 根本原因：17年3月份A修，進(jìn)行了清掃與預(yù)防性試驗(yàn)。19年506C修時(shí)，沒有進(jìn)行必要的檢查與試驗(yàn)。
3. 設(shè)備原因：#5勵(lì)磁變運(yùn)行年限已有14年，設(shè)備絕緣存在薄弱點(diǎn)，引發(fā)高壓側(cè)B相繞組匝間絕緣下降，導(dǎo)致在運(yùn)行中發(fā)生匝間絕緣擊穿短路。匝間短路電流大，破壞性非常大。
4. 管理原因：
此變壓器為ABB勵(lì)磁成套供貨，原設(shè)計(jì)為自冷方式下長(zhǎng)期運(yùn)行。勵(lì)磁變?nèi)鄿y(cè)溫元件接入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，用于檢測(cè)溫度，實(shí)現(xiàn)報(bào)警與跳閘。相同的勵(lì)磁變?cè)谄渌姀S也發(fā)生過故障，掌握信息不足，因此對(duì)此變壓器的檢修與壽命評(píng)估不足，在有檢修機(jī)會(huì)時(shí)，未進(jìn)行必要的檢測(cè)與試驗(yàn)。暴露出專業(yè)檢修管理存在缺失，對(duì)勵(lì)磁變的管理與維護(hù)，未予以重視。
原先的勵(lì)磁變無溫度遠(yuǎn)傳的功能，DCS中無法監(jiān)視，不利于運(yùn)行、維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的溫度異常。ABB勵(lì)磁部門無解決辦法，在今年4月份，方找到比較合理的方案，未能在5勵(lì)磁變上實(shí)施。暴露技術(shù)管理上的不到位以及對(duì)技術(shù)監(jiān)督所提問題的反應(yīng)不及時(shí)。
原先的勵(lì)磁變?yōu)樽岳浞绞?，布置?.4m發(fā)電機(jī)PT東側(cè)，底部為格柵。變壓器箱體內(nèi)高低壓側(cè)下部，分別布置了高壓CT、低壓側(cè)CT與連接排。不便于在箱體內(nèi)增加冷卻風(fēng)扇，導(dǎo)致變壓器長(zhǎng)期自冷運(yùn)行，繞組溫度較有風(fēng)冷運(yùn)行的勵(lì)磁變高10℃-15℃，對(duì)變壓器的運(yùn)行壽命不利。暴露出專業(yè)人員隱患排查不到位，安全意識(shí)欠缺。
對(duì)進(jìn)口設(shè)備的使用，必須有適合運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)條件的技術(shù)管控措施，不能教條地遵照說明書或銘牌規(guī)定。
防范措施：
針對(duì)防止電力生產(chǎn)重大事故25項(xiàng)反措，要一一落實(shí)到電力設(shè)備和運(yùn)行技術(shù)管理中。及時(shí)學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)類似事故和技術(shù)監(jiān)督下發(fā)的預(yù)警。舉一反三，對(duì)其他電氣重要設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，篩選出設(shè)備隱患，合理安排檢查與試驗(yàn)，及時(shí)消除隱患，真正做到安全第一，預(yù)防為主。
為避免本次事故的再次發(fā)生， 針對(duì)#6勵(lì)磁變做好預(yù)防工作。
在有調(diào)停機(jī)會(huì)或小修時(shí)，對(duì)勵(lì)磁變的絕緣、阻值測(cè)試進(jìn)行測(cè)試，采用耐壓試驗(yàn)來判斷干式勵(lì)磁變繞組匝間絕緣。聯(lián)系技術(shù)部門，開展有針對(duì)性的診斷與測(cè)試工作。同時(shí)做好定期設(shè)備清掃，預(yù)試工作。
改善#6勵(lì)磁變的冷卻方式，設(shè)法將#6機(jī)組勵(lì)磁變冷卻方式由自冷改為風(fēng)冷，增加冷卻風(fēng)扇與溫控器。將底部格柵板封閉，降低外部灰塵、水汽對(duì)變壓器帶來的不利影響。在#6勵(lì)磁變的冷卻方式未整改前，采用加裝臨時(shí)軸流風(fēng)扇，增加散熱，控制溫度。
在#6勵(lì)磁變?cè)黾訙囟冗h(yuǎn)傳的元器件，使勵(lì)磁變溫度的監(jiān)視可在DCS中監(jiān)視，同時(shí)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就地的ECT上，也能顯示溫度值。在未整改前，定期巡查勵(lì)磁變溫度并記錄，同時(shí)定點(diǎn)測(cè)量勵(lì)磁變外殼溫度，做好負(fù)荷和溫度變化的關(guān)系曲線。
多方收資，掌握電力系統(tǒng)前沿的新技術(shù)和事故信息，技術(shù)提高技術(shù)水平，避免重蹈覆轍。針對(duì)在線故障監(jiān)測(cè)和消除技術(shù)，機(jī)器人全覆蓋巡檢，物聯(lián)網(wǎng)+智能應(yīng)用，事故大數(shù)據(jù)預(yù)警等及時(shí)學(xué)習(xí)和推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1] #5勵(lì)磁變故障分析報(bào)告
[2] 賀家李 宋從矩 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理
