神华福建罗源湾电厂，福建省福州市 350000
摘要：本文主要描述某电厂1000MW机组发电机出口断路器内电容器渗油导致发电机定子接地保护动作停机的处理经过与原因分析，并提出相应的建议。
关键词：发电机 断路器 电容器
一、引言
发电机出口断路器安装在发电机和主变压器之间，作用是隔离发电机故障、进行发电机启停并网运行操作。由于发电机额定电流大，出口断路器和普通断路器有所不同，主要是切断电流大、故障时直流分量较大，要求动作时间短。一般采用两断口结构，可有效降低断口灭弧电压，但有时两个断口间电压分布差别较大，为使两个灭弧室的灭弧条件基本相同，使各断口均衡、合理地快速灭弧，常常在两个灭弧室外侧分别并联一个均压电容，以使每个断口上的电压分布接近相等，同时还可以降低恢复电压的上升率，可改善灭弧室的工作条件，大大提高了断路器的灭弧性能。
二、电容器结构
电力电容器按作用分主要有并联电容器、串联电容器、耦合电容器、分压电容器、均压电容器、滤波电容器、脉冲电容器等。均压电容器主要由芯子、外壳和出线等几部分组成，用金属箔与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕，经过压装而构成电容芯子，并浸渍绝缘油，外壳用密封的钢板焊接而成，装有出线套管，充绝缘油。
三、故障情况介绍
1、事故前工况
机组有功功率9805MW，无功功率105MVar，机组协调投入,主蒸汽压力24.65MPa，主蒸汽温度598℃，再热蒸汽压力4.4MPa，再热蒸汽温度596℃，给水流量2890t/h。发电机定子电压26866V，定子电流21758A。
2、事故经过
机组正常运行中，DCS来“发电机定子接地”保护动作信号，发电机跳闸、汽轮机跳闸、锅炉MFT。检查发电机出口断路器三相断开，高、中压主汽门、调门、抽汽逆止门正确动作，机组有功功率降至0。检查汽轮机、重要辅机设备联锁动作正确。检查发电机本体、发电机出线、发电机出口至断路器间的封闭母线，检查励磁变压器以及发电机中性点设备外观无异常。
3、处理过程
调阅机组DCS曲线记录、查阅发变组保护动作情况，确认机组跳闸首出信号为“发电机定子接地保护”，发变组保护A、B屏报警均有“定子接地”保护动作信号。机组故障录波器显示跳闸前发电机三相电压不平衡，A相14.13kV, B相16.74kV, C相15.11kV,零序电压二次值为10.07V，触发发电机定子接地保护动作（定子接地保护零序电压保护定值10V）。根据机组DCS和发变组保护、故障录波器动作记录，初步判断为发电机A相及其相关部件发生异常，用2500V水摇表测量发电机定子三相对地绝缘值为0.2兆欧（合格值不小于0.1兆欧）。对发电机出口电压互感器进行绝缘、直流电阻和感应耐压试验，试验结果合格。
拆除发电机出口A、B、C相软连接，拆除发电机中性点接线、拆除励磁变压器高压引线，对发电机三相封闭母线进行耐压试验（1.1Ue，1min），试验合格。发电机进行分相交流耐压试验（1.1Ue，1min），定子绝缘合格，试验通过。励磁变压器检查性耐压试验（1.1Ue，1分钟），判定绕组绝缘合格。
检查发电机出口断路器两侧电容器，将#3主变压器停电，进行电容器绝缘电阻、介质损耗因数及电容值测量，测量结果为A相发电机侧电容器电容值为0.565μF（铭牌值为0.132μF +10%或-5%），与铭牌值严重不符；其它各电容试验结果合格。解体检查发现该电容器极板已经击穿。
分析确认故障点为发电机出口断路器A相电容器故障，立即进行更换，试验合格。主变压器送电，机组启动并网，恢复正常运行。
四、原因分析
事故原因为发电机A相出口断路器内电容值异常增大（为额定值的4.28倍），造成该相对地阻抗降低，使发电机出口三相电压不平衡产生零序电压，导致发电机定子接地保护动作跳闸。
1、发变组保护动作情况
机组跳闸时，发“发电机定子接地保护动作信号”，发变组保护A 屏来“定子接地零序过流”动作报文、B 屏来“定子零序电压高值”动作报文。
发电机保护A 屏“外加电源定子接地保护”启动492 毫秒后动作出口，动作电流值0.133A，定子接地零序电流条件满足（零序电流定值0.14A，0.5 秒）。通过保护动作波形及数据发现，发电机A 相电压偏低，机端及中性点均有零序电压产生，接地电阻报2162Ω×8.6(系数)=18.6KΩ（接地电阻定值8KΩ报警，5KΩ跳闸），根据这些数据，初步怀疑A相经高阻接地。
发电机保护B屏“发电机定子接地保护”启动50407毫秒后动作出口，零序电压值9.66V，定子零序电压高段条件满足（零序电流定值10，0.5 秒）。通过保护动作波形及数据发现，B 屏零序电压原理接地保护先于A屏外加电源接地保护动作，而且动作电压值在升高速度并不快，在接近 50 秒后才达到定值。
2、机组录波器数据
下图为故障发生时发电机机端电压、机端零序电压、中性点零电压波形，从图中可以看出，相电压已经不平衡，并出现了零序电压。
五、结论及建议
通过以上事故分析，说明电容器渗油也能够引起机组跳闸，特别是发电机出口断路器两侧的电容器，在封闭空间内不易检查，更需要高度重视。虽然电容器是全密封的，但由于制造缺陷或使用维护不当，有可能发生渗油现象，渗油部位一般是绝缘套管、导电杆密封垫失效或壳体焊缝开焊、锈蚀渗油。日常要加强电容器检查、定期试验，发现渗油时尽快处理或更换。
参考文献：
1、高压断路器 清华大学出版社 徐国政等
2、窗体顶端高压并联电容器装置的通用技术要求 窗体顶端
2、高压并联电容器装置的通用技术要求 GB/T 30841-2014
论文作者:程立民
论文发表刊物:《城镇建设》2019年11期
论文发表时间:2019/8/26
标签：发电机论文; 定子论文; 电容器论文; 断路器论文; 动作论文; 电压论文; 机组论文; 《城镇建设》2019年11期论文;