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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(guò)電流燒壞定子線圈事故
2.1事故經(jīng)過(guò)
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(guò)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(jiàn)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(shù)木有碰觸導(dǎo)線的痕跡,桿上真空斷路器內(nèi)有瞬時(shí)過(guò)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(lái)供應(yīng)。這時(shí)運(yùn)行值班人員正好有事離開(kāi)了工作崗位,無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)拉閘關(guān)機(jī),自動(dòng)調(diào)速器增大開(kāi)度,發(fā)電機(jī)在低頻率下超負(fù)荷運(yùn)行。大約經(jīng)過(guò)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(kāi)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(guò)熱已燒毀,后來(lái)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(kāi)工作崗位,使發(fā)電機(jī)處于無(wú)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(guò)電流使發(fā)電機(jī)定子線圈溫度過(guò)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(guò)電流保護(hù)整定值偏高,過(guò)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(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。設(shè)備不完善,保護(hù)沒(méi)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(kāi)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(guò)負(fù)荷保護(hù),動(dòng)作發(fā)告警信號(hào);過(guò)電流保護(hù)和速斷保護(hù)動(dòng)作斷開(kāi)10kV出線開(kāi)關(guān)A。對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組要裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)發(fā)告警信號(hào),過(guò)電流保護(hù)作10kV線路過(guò)電流保護(hù)的后備保護(hù),以較長(zhǎng)時(shí)間跳開(kāi)發(fā)變組開(kāi)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(kāi)發(fā)變組開(kāi)關(guān)C和發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)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(zhuān)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guò)設(shè)備整治、改造,提高了自動(dòng)化水平。值班人員經(jīng)過(guò)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(guò)
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(jiàn)圖2)。安裝時(shí)保護(hù)經(jīng)過(guò)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(shuō)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(guò)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(wú)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(méi)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(kāi)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(kāi)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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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