大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂，河北 张家口 075133
摘要：4号发电机定子接地故障，造成机组跳闸。根据保护动作情况及故障录波情况并结合一次设备检查，确认故障原因，并采取有效措施，保证机组安全稳定运行。
一、事件经过
（一）具体时间
2019年4月11日15：59时，张家口发电厂4号机组负荷200MW，无功功率54MVar，机端电压20.5KV, 定子电流5900A。
（二）事情发现
1.故障经过
2019年4月11日15:59时，张家口发电厂4号机组光字牌报“发变组故障录波器启动” 、“发变组保护A柜保护动作” 、“发变组保护B柜保护动作” 、“发变组保护C柜保护动作” 、“高周零功率切机屏保护动作” 。灭磁开关跳闸，汽轮机掉闸，锅炉MFT动作。 汽轮机ETS首出：发电机事故停机保护动作。发变组保护A、B柜均报“定子接地”” ，发变组保护C柜报“高周失步切机” 、“零功率切机”” 。
2.保护动作时发电机PT二次电压数据
（1）发电机机端PT数据
（2）发电机中性点PT数据
（3）发电机丙PT数据（匝间保护专用）
（三）处理过程
1.二次回路排查情况
（1）对发电机中性点PT，发电机机端甲、乙、丙PT所有二次线端子排接线检查未发现异常。
（2）对发电机中性点PT，发电机机端甲、乙、丙PT所有二次电缆对地、之间进行绝缘测试，测试结果符合要求。
（3）对发电机机端、中性点至保护A、B屏故障录波屏二次电压进行了通压试验，试验结果正确。
2.电气一次设备排查情况
在4号发电机报定子接地故障跳闸后，首先对发电机、主变、高厂变、励磁变等一次设备进行了外观的初步检查，并通过发电机中性点侧观察窗、发电机出口PT观察窗、高厂变高压侧封母处观察窗等部位对设备内部情况进行了观察，未发现明显异常。
将发电机三相出口4-9甲乙丙PT拉至柜外，检查PT表面温度正常。由高压试验人员对PT进行测试，试验测量项目为：1.绝缘电阻；2.空载电流；3.直流电阻；4.变比；5.极性；6.感应交流耐压；7.局放试验，测得的试验结果均在试验规程要求范围内。
在发变组转检修后，拆除发电机出线及中性点软连接，进一步对发电机本体及封母、变压器等设备进行试验、检查。测得发电机封闭母线(含励磁变、主变、高厂变)对地绝缘为3500MΩ，整体绝缘良好。4号发电机定子绕组的试验项目为：1.绝缘电阻及吸收比；2.直流耐压及泄漏电流；3.交流耐压；4.直流电阻，试验结果合格，与之前历次试验结果对比无明显变化。为了对发电机进行进一步检查，将发电机内部氢气置换为氮气，安排人员从汽励侧人孔进入对发电机两侧端部情况进行检查，未发现异常情况。
拆除离相封母与主变低压侧、高厂变高压侧及励磁变高压侧相关连接，对封闭母线进行绝缘电阻测试，三相对地绝缘电阻均达100000MΩ，对封母做交流耐压试验1min通过。
对主变低压绕组进行了绝缘电阻及直流泄漏试验，对主变低压绕组连同套管进行了电容量及介损试验，对主变低压套管进行了电容量及介损试验，对主变低压套管末屏绝缘进行了测试。对高厂变高压绕组进行了绝缘及直流泄漏试验，对励磁变高压绕组进行绝缘电阻试验，对4-8发电机出口避雷器（阀式）进行了绝缘和电导电流测试，对4DK中性点电抗器进行了绝缘及直阻试验，以上试验结果均合格。
对主变、高厂变器身采油进行色谱分析，各特征气体指标合格，水分含量正常。
4月14日6:48时，4号发电机进行零启升压试验，观察发电机机端各相电压、机端零序电压、中性点零序电压正常，机端零序电压和中性点零序电压均为3.9V左右，机组并网运行。
一、原因分析
1.通过保护装置动作报告及故障录波分析，故障发生时4号机发变组保护A、B柜中性点零序电压均升高超过保护定值15V/1S，两套发变组保护定子接地保护同时动作跳闸。保护A柜和故录的录波文件显示，中性点零序电压升高的同时，机端甲PT相电压和零序电压均有变化，A相对地电压升高，B相对地电压降低，C相对地电压稍有升高。PMU后台监测发电机乙PT三相电压变化趋势与甲PT相同。机端零序电压和中性点零序电压数值同时升高。中性点电流增值0.31A。匝间专用PT因一次接线方式不同，三相电压平衡没有变化。
2.4号机组跳闸时除发电机“定子接地”保护动作外，无其他保护动作报警，判断故障点应在发电机定子或与其相连的设备上。而通过发电机、主变、厂变、励磁变、发电机出口PT及避雷器、发电机中性点电抗器、发电机出口封闭母线等电气一次设备检查和各项电气试验以及油样化验结果来看，未发现明显的故障痕迹，未判明具体的故障部位。
3.通过录波数据可以看出，故障发生时发电机机端B相电压下降，但三相电压仍维持正弦状态，发电机中性点电流也很小，推测B相绝缘降低、出现高阻抗接地故障，导致发电机中性点电位偏移，在机端和中性点均产生零序电压。分析故障应发生某个绝缘薄弱且相对隐蔽的部位，经过短时故障绝缘又得到了恢复，非永久性、金属性接地故障。
二、防范措施
1.加强对4号发电机定子端部电压和零序电压、零序电流的监视，定期对电压数据进行记录，发现参数异常变化，通知相关专业进行检查。
2.对4号机组故障录波器机端零序电压的过量定值进行调整，由原来的6V降低为5V，提高灵敏度。当机端零序电压超过5V时故录启动录波，方便专业人员进行分析。
3.每周至少检查两次4号发电机封母微正压装置运行状况，定期对油气过滤器进行排水、排油，发现微正压装置出口空气过滤罐硅胶变色及时更换，并保证通气管道畅通；定期安排对室外主、厂变封母筒排水管进行检查和排水。
4.利用2019年下半年4号机组大修机会对发电机进行全面解体检查，重点检查定子铁芯、槽楔是否有松动现象，对定子绕组端部和槽部进行检查修理，对定子线棒进行流量和水压试验，按照大唐集团《电力设备交接和预防性试验规程》要求对定子绕组进行绝缘电阻、直流电阻、直流耐压及泄漏、交流耐压、端部模态、端部手包绝缘电位外移测试，发现异常认真分析，查找问题并予以解决；对主变进行高低压绕组绝缘电阻、直流电阻、介损、直流泄漏以及套管介损、电容量、末屏绝缘电阻、铁芯及夹件绝缘电阻试验、油样化验，对高厂变进行高低压绕组绝缘电阻、直流电阻、介损、直流泄漏以及铁芯绝缘电阻试验、油样化验，对励磁变进行高低压侧绕组绝缘电阻及直流电阻试验，对封闭母线进行绝缘电阻及交流耐压试验，对发电机中性点电抗器进行绝缘电阻、直流电阻试验，确保各设备电气性能良好；检查发电机离相封闭母线各部焊缝、密封垫是否密封良好，对老化密封垫进行更换；对主变低压侧、厂变高压侧套管升高座处排水管进行疏通，恢复外罩时确保封闭母线与变压器套管升高座连接处的密封良好，防止升高座内积水；认真检查主变、高厂变上部封闭母线垂直段底部盆式绝缘子以及封闭母线支撑绝缘子是否存在受潮、放电痕迹，回装支撑绝缘子时确保密封效果；对封闭母线外壳进行气密性试验，查找并消除漏点，确保保压时间不低于15分钟。
论文作者:张建刚
论文发表刊物:《中国电业》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/15
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