小水電站兩起電氣設(shè)備事故及預(yù)防措施

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摘要:對(duì)小水電站在運(yùn)行中發(fā)生的兩起電氣設(shè)備方面事故進(jìn)行詳細(xì)分析，并結(jié)合相關(guān)規(guī)程規(guī)范提出預(yù)防措施，可提高小水電站運(yùn)行水平，促進(jìn)安全生產(chǎn)。圖2幅。

關(guān)鍵詞:小水電站;電氣設(shè)備事故;預(yù)防措施 

1概述

我國(guó)農(nóng)村地區(qū)小水電站較多，裝機(jī)容量大小不一，發(fā)出電力基本上并入電網(wǎng)，也有自成小供區(qū)管理，對(duì)農(nóng)村的電力供應(yīng)起著一定的補(bǔ)充作用。但是小水電站在人員技術(shù)、運(yùn)行管理、資金投入方面均比較薄弱，設(shè)備也比較老舊，常會(huì)發(fā)生一些不安全現(xiàn)象和事故。筆者對(duì)在工作中遇到的兩起小水電站電氣設(shè)備方面的事故進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)預(yù)防措施，以助力提高小水電站的安全運(yùn)行水平。

2水輪發(fā)電機(jī)因過電流燒壞定子線圈事故

2.1事故經(jīng)過

某水電站裝有1臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量800kW，發(fā)電機(jī)定子電壓6.3kV，經(jīng)過1250kVA、10/6.3kV主變壓器升壓至10kV并入近區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行。該近區(qū)用電接有負(fù)荷大約1000～1500kW左右，除消納小水電電力以外，還要從電網(wǎng)輸入一部分電力(見圖1)。圖1某水電站近區(qū)用電接線示意當(dāng)小水電站不發(fā)電時(shí)，近區(qū)用電由電網(wǎng)供應(yīng)，電網(wǎng)線路因各種原因發(fā)生解列時(shí)，近區(qū)用電必須先拉閘一部分負(fù)荷才可以由小水電站單獨(dú)供應(yīng);一般情況下避免單機(jī)運(yùn)行的方式。某日，發(fā)電機(jī)正在并網(wǎng)運(yùn)行，帶負(fù)荷約750kW左右。這時(shí)電網(wǎng)端10kV線路桿上真空斷路器B突然發(fā)生跳閘(事故后經(jīng)巡查發(fā)現(xiàn)附近樹木有碰觸導(dǎo)線的痕跡，桿上真空斷路器內(nèi)有瞬時(shí)過電流保護(hù)引起跳閘)，電站成了單機(jī)運(yùn)行，近區(qū)全部負(fù)荷由電站來供應(yīng)。這時(shí)運(yùn)行值班人員正好有事離開了工作崗位，無法進(jìn)行調(diào)節(jié)拉閘關(guān)機(jī)，自動(dòng)調(diào)速器增大開度，發(fā)電機(jī)在低頻率下超負(fù)荷運(yùn)行。大約經(jīng)過半小時(shí)左右，發(fā)電機(jī)內(nèi)冒出煙霧，整個(gè)水電站廠房?jī)?nèi)都煙霧彌漫;值班人員發(fā)現(xiàn)后經(jīng)緊急停機(jī)關(guān)閘并用滅火器撲滅了發(fā)電機(jī)煙霧。事故處理完畢后拆開發(fā)電機(jī)機(jī)殼檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)三相定子線圈因過熱已燒毀，后來只好把整座發(fā)電機(jī)進(jìn)行更換。

2.2事故原因分析

(1)運(yùn)行值班人員工作責(zé)任心不強(qiáng)，上班期間離開工作崗位，使發(fā)電機(jī)處于無人監(jiān)視情況下運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)端發(fā)生跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于單機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，因過電流使發(fā)電機(jī)定子線圈溫度過高而燒毀，運(yùn)行值班人員負(fù)有直接責(zé)任。(2)水電站自動(dòng)化程度不高，發(fā)變組保護(hù)和10kV線路保護(hù)不完善。事后檢查10kV線路過電流保護(hù)整定值偏高，過負(fù)荷保護(hù)發(fā)告警信號(hào)，當(dāng)時(shí)值班人員不在崗也無法進(jìn)行調(diào)節(jié)。設(shè)備不完善，保護(hù)沒有啟動(dòng)，不能在單機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)自動(dòng)跳閘停機(jī)也是一個(gè)原因。

2.3防范措施

(1)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)值班人員工作責(zé)任心的教育，加強(qiáng)對(duì)值班紀(jì)律的考核。要規(guī)定在運(yùn)行值班期間不能離開工作崗位，要嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行值班制度、設(shè)備巡回檢查制度和交接班制度。在《農(nóng)村水電站技術(shù)管理規(guī)程》(SL529—2011)中對(duì)水電站值班人員的要求有下列規(guī)定:第4.0.2條值班人員應(yīng)嚴(yán)格崗位職責(zé)，完成當(dāng)值運(yùn)行、維護(hù)、操作和日常的管理工作。第4.0.4條運(yùn)行人員應(yīng)認(rèn)真嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度。第4.0.5條值班人員應(yīng)按設(shè)備巡回檢查制度要求，對(duì)運(yùn)行設(shè)備定時(shí)、定點(diǎn)按巡視路線進(jìn)行巡視檢查。第4.0.6條值班人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，應(yīng)按照設(shè)備缺陷管理制度要求進(jìn)行處理。對(duì)上述規(guī)定，值班人員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行，單位也要加強(qiáng)對(duì)值班人員的技術(shù)培訓(xùn)，以提高處理事故的能力。(2)要按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》(GB/T14285—2016)要求，完善小水電設(shè)備的保護(hù)。對(duì)小水電10kV出線要裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作發(fā)告警信號(hào);過電流保護(hù)和速斷保護(hù)動(dòng)作斷開10kV出線開關(guān)A。對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組要裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)發(fā)告警信號(hào)，過電流保護(hù)作10kV線路過電流保護(hù)的后備保護(hù)，以較長(zhǎng)時(shí)間跳開發(fā)變組開關(guān)C。差動(dòng)保護(hù)做發(fā)電機(jī)變壓器組的主保護(hù)，動(dòng)作時(shí)除斷開發(fā)變組開關(guān)C和發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)外，還要作用停機(jī)。繼電保護(hù)的整定值要經(jīng)有資質(zhì)單位專業(yè)人員核算。(3)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速器、油壓裝置、緊急停機(jī)裝置等自動(dòng)化設(shè)備和繼電保護(hù)裝置等每年要定期檢查維護(hù)和試驗(yàn)，以確保處于完好狀態(tài)?！掇r(nóng)村水電站技術(shù)管理規(guī)程》中有明確規(guī)定:第2.0.6條水電站自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)安全、可靠。第2.0.8條設(shè)備、設(shè)施的缺陷消除率應(yīng)達(dá)到100%。第2.0.9條按規(guī)定進(jìn)行設(shè)備、設(shè)施評(píng)級(jí)，水電站設(shè)備、設(shè)施的完好率達(dá)到100%，其中一類設(shè)備、設(shè)施應(yīng)大于80%。其中對(duì)自動(dòng)調(diào)速器應(yīng)達(dá)到一類設(shè)備并符合下列規(guī)定:參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，工作狀態(tài)能滿足運(yùn)行要求。因突然甩負(fù)荷引起主機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，能調(diào)速控制主機(jī)恢復(fù)正常轉(zhuǎn)速。油壓裝置工作正常。緊急停機(jī)裝置動(dòng)作良好。對(duì)繼電保護(hù)裝置達(dá)到一類設(shè)備并符合下列規(guī)定:安裝端正、牢固，接線可靠、整齊、正確，符合圖紙要求。部件和二次設(shè)備絕緣良好，符合規(guī)范。保護(hù)試驗(yàn)特性和誤差符合規(guī)范，整定值符合要求。保護(hù)整組動(dòng)作試驗(yàn)正確可靠。該小水電站經(jīng)過設(shè)備整治、改造，提高了自動(dòng)化水平。值班人員經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)，加強(qiáng)運(yùn)行管理，現(xiàn)已達(dá)到農(nóng)村水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化要求。

3變壓器差動(dòng)保護(hù)在外部發(fā)生短路時(shí)誤動(dòng)作跳閘停電事故

3.1事故經(jīng)過

某水電站裝有1臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)，額定容量1200kW，發(fā)電機(jī)電壓6.3kV，經(jīng)1600kVA、10/6.3kV、Yd—11接線主變升壓至10kV，并入近區(qū)10kV電網(wǎng)運(yùn)行。主變壓器裝設(shè)微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)，其電流回路的原理接線如下所示(見圖2)。安裝時(shí)保護(hù)經(jīng)過調(diào)試，情況良好，在帶負(fù)荷1000kW時(shí)測(cè)量差動(dòng)保護(hù)的三相差電流數(shù)值是A相0.025Ie、B相0.025Ie、C相0.026Ie，三相平衡且數(shù)值小。2020年某日在巡檢時(shí)測(cè)量差動(dòng)保護(hù)差電流值在同樣負(fù)荷情況下為A相0.026Ie、B相0.027Ie、C相0.217Ie，三相出現(xiàn)不平衡，且C相差電流明顯增大;這說明回路存在缺陷，應(yīng)進(jìn)一步檢查原因。正在考慮檢查方案時(shí)，某月某日，因附近近區(qū)用電1個(gè)用戶250kVA桿上變壓器發(fā)生內(nèi)部故障燒毀事故，其短路電流使該水電站的10kV出線過電流保護(hù)和主變差動(dòng)保護(hù)都啟動(dòng)。由于差動(dòng)保護(hù)是瞬間動(dòng)作的，造成主變壓器高低壓側(cè)斷路器跳閘發(fā)生停電事故。

3.2事故原因分析

事故后，即進(jìn)行詳細(xì)檢查和試驗(yàn)。先外觀檢查主變壓器無異常，然后作主變壓器直流電阻測(cè)定、變比測(cè)定、絕緣電阻及吸收比測(cè)定、油耐壓試驗(yàn)等，均合格，而且重瓦斯保護(hù)沒有動(dòng)作;所以基本判斷故障不在變壓器內(nèi)部，差動(dòng)保護(hù)屬于誤動(dòng)作。接著檢查差動(dòng)保護(hù)電流互感器和二次回路時(shí)，發(fā)現(xiàn)在10kVC相電流互感器二次出線端子K處有碰外殼接地(因?yàn)?0kV開關(guān)柜內(nèi)的電流互感器是電纜串心式，由于安裝位置很緊密，在運(yùn)行中靠邊的C相電流互感器位置有稍移動(dòng)，使二次接線端子K處碰到了外殼)，相當(dāng)于電流互感器二次側(cè)短路，分流了大部分二次電流。從圖2中可以看出，流入微機(jī)保護(hù)的高壓側(cè)二次電流Ic減少了，引起差點(diǎn)保護(hù)C相差電流增大。當(dāng)主變壓器外部發(fā)生短路時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的C相差電流大幅增大至保護(hù)啟動(dòng)。把C相電流互感器安裝位置作調(diào)整重新固定好以后，運(yùn)行時(shí)再測(cè)量主變差動(dòng)保護(hù)的差電流已恢復(fù)正常。

3.3防范措施

應(yīng)按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》和《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置運(yùn)行管理規(guī)程》(DLT587—2016)做好定期維護(hù)和試驗(yàn)檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)應(yīng)安排好技術(shù)消除，確保變壓器的保護(hù)裝置處于完好狀態(tài)。具體應(yīng)做好下列工作:(1)設(shè)備選型要可靠，有先進(jìn)性。設(shè)備安裝時(shí)要確保工藝質(zhì)量(針對(duì)本案，在選開關(guān)柜型式時(shí)，應(yīng)考慮電流互感器安裝固定型較好)。(2)交接試驗(yàn)要完備，試驗(yàn)項(xiàng)目要齊全。(3)每年檢查1次電流回路及各接線端子，并作定值校驗(yàn)，作保護(hù)整組動(dòng)作傳動(dòng)斷路器跳閘試驗(yàn)，確保整定值正確，回路正常。(4)每月1次在巡檢時(shí)測(cè)量差動(dòng)保護(hù)的差電流值。

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［7］劉曦，方勁松．農(nóng)村水電站繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算［J］小水電，2017(1):19－22．

作者：劉曦 周翰澤 孫景釕 施正釵 陳瓊良 單位：國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司溫州供電公司