600 MW超临界机组励磁变放电故障分析

2019-05-08杨锐

通信电源技术 2019年4期

关键词：铁芯时限励磁

杨锐

（广东珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519050）

0 引言

励磁变压器作为机组的重要部分，故障种类具有多样化和复杂化，励磁变发生故障易对机组产生较大经济和安全的影响[1]。

某电厂为600 MW超临界机组，采用自并励励磁系统，机组启动时，励磁变压器保护动作，导致机组跳机。因此，着重分析故障发生的过程、保护动作情况以及现场设备故障情况，提出了针对此类故障的整改措施和建议，供同类电厂借鉴参考。

1 励磁变故障情况

故障发生之前，机组处于启机状态中，正在执行并网操作票，随后操作员执行操作，合上灭磁开关电压升压至19 950 V。随后励磁变突然跳闸，就地检查发现励磁变本体处有黑灰色烟尘，B相外罩被熏黑，发电机和主变等变压器没有异常现象。励磁变保护屏报警有“B相差动保护动作”“C相差动保护动作”“高压侧过流反时限”“高压侧过流定时限”保护动作。故障现场如图1所示。

2 励磁变保护动作情况

2.1 保护动作情况

查看电子间发变组故障录波，动作顺序为：07:47:53.3394300；励磁变比率差动动作出口；0 ms；182 ms后灭磁开关断开

2.2 故障录波器数据分析

三相电流之前为50 A左右，从负48 ms励磁变高压侧A相和C相电流开始不正常的升高，80 ms后A和C相电流继续升高，B相的电流则开始下降，励磁变故障时具体的电流和电压情况如表1所示。

图1 故障现场情况

表1 励磁变比率差动动作时参数情况

从录波数据来分析，在发生故障的过程中，首先是励磁变压器高压侧的电流A和C相异常增大，B相电流下降，经过79 ms后，励磁变差动保护发出动作，在之后经过182 ms后，灭磁开关断开，整个录波与发电组的保护录波是一致的。

2.3 故障录波器数据分析

故障时励磁变C1屏和C2屏出现报警信号为：B相差动保护动作、C相差动保护动作、高压侧过流定时限以及高压侧过流反时限保护动作。其中，具体C1屏保护动作如下。

07:47:53.383224，B相和C相差流Ibd=0.297 p.u.＞0.2 p.u.，在第一拐点前的位置，满足保护动作；07:47:53.463498，C相定时限启动，Ic=2 727.1 A=1.82 p.u.；07:47:53.744618，励磁变高压侧过流定时限保护动作；07:47:53.443418，C相定时限启动，Ic= 1 678 A，1 A=1.12 p.u.；07:47:54.206948，励磁变高压侧过流反时限保护动作。

通过分析C1屏保护动作正确，动作情况图2所示。

分析C2屏保护动作情况：07:47:53.383228，B相和C相差流Ibd=0.296 p.u.＞0.2 p.u.，在第一拐点前的位置，满足保护动作；07:47:53.463539，C相定时限启动，Ic=2 709.5 A=1.806 p.u.；07:47:53.754467，励磁变高压侧过流定时限保护动作；07:47:53.443474，C相定时限启动，Ic=1 654 A=1.103 p.u.；07:47:54.195785，励磁变高压侧过流反时限保护动作；

经过分析C2屏保护动作情况正确，动作情况如图3所示。

图2 C1屏保护动作情况

图3 C2屏保护动作情况

3 设备检查分析

3.1 电气设备测量和检查

发生故障后，对相关电气设备进行检查和测量。测量结果发电机转子绝缘合格，转子的ROS实验也合格；励磁系统进行AVR检查合格；励磁变低压母线绝缘测量合格[2]。

3.2 励磁变解剖分析

对故障励磁变进行解剖分析后发现，设备内部C相铁芯有缺口，铁芯处发现有因过热引起的绝缘老化现象，且现象较为明显。C相低压侧线圈内层也存在有较大的缺口。

4 故障原因分析和解决措施

4.1 原因分析

通过保护动作情况和现场设备解剖分析故障原因如下。第一，故障发生在启动时，时间较为短暂，根据变压器故障失效的两种基本情况分析，较大可能为电机穿[3]。第二，故障现象出现了线圈对地放电的情况，铁芯内绝缘老化严重，铁芯处有明显缺口。第三，由录波情况分析，跳闸后电流没有明显变化，先是发生了差动保护动作，说明存在对地放电的过程。

以上分析说明是励磁变C相低压线圈对地短路故障，低压侧放电事故导致，并且根据绝缘老化情况说明是铁芯温度偏高。之后对励磁变进行了温升实验，得到数据93.2 K，数据符合相关标准，由此依据现场情况判断较大可能为现场设备通风散热情况不佳[4]。

4.2 解决措施

由于励磁变的外壳采用了IP21，顶部布置了整板，对最有效的散热地方有着较大阻挡。可采用以下措施：对励磁变例修时，增加局部放电实验；增加励磁变强迫风冷系统；对励磁变温控器增加铁芯测温、超温报警功能，防止长期过高超温；外壳顶部改为网板，防护等级为IP20，保证有效散热和安全系数；运行过程中加强巡视和监控。