一起水电厂发电机失磁、超速事故的分析.docx

1、一起水电厂发电机失磁、超速事故的分析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

2、有一定时间过程） 。负责检查 14 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

3、损坏露铜，另有 220根线棒的主绝缘机械破损 13 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

4、。（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

5、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，

6、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