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小湾水电站典型电气事故隐患分析与解决方案

文档作者：陈家恒王超李燕云文档来源： 1．中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院2．华能澜沧江水电有限公司黄登大华桥水电工程筹建处		点击数：	更新时间： 2021年05月17日
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第37卷第9期
2011年9月 水力发电
小湾水电站典型电气事故隐患
分析与解决方案
陈家恒 ，王 超 ，李燕云
(1．中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，云南 昆明650051；
2．华能澜沧江水电有限公司黄登大华桥水电工程筹建处，云南怒江671406)
摘要：小湾水电站首台机组调试过程中发生了调速器频率异常显示和电气过速保护装置误动引起事故停机的故障
现象。对两个故障现象进行了分析研究，并进行了相应的处理。其后的机组调试和实际运行表明事故隐患得到了有
效的消除。
关键词：事故隐患；分析研究；处理措施；小湾水电站
Treatment of Typical Electrical Accident Potentials for Xiaowan Hydropower Station
Chen Jiaheng ，Wang Chao ，Li Yanyun
f1．HydroChina Kunming Engineering Corporation，Kunming 650051，Yunnan，China；2．Preparatory Ofice of Huangdeng&amp;amp;
Dahuaqiao Hydropower Projgets，Huaneng Laneang River Hydropower Co．，Ltd．，Nujiang 67 1406，Yunnan，China)
Abstract：Two electrical accidents，including abnormal frequency display at governor and the malfunction of over—speed
electrical protection which leading to unit emergency shutdown，occurred during the first unit commissioning of Xiaowan
Hydropower Station．The accidents are analyzed and treated．The following unit commissioning and commercial operation
shows that the accident potentials are eliminated．
Key W ords：accident potential；analysis；treatment；Xiaowan Hydropower Station
中图分类号：TM764；TM77(274) 文献标识码：A 文章编号：0559—9342(2011)09—0065—03
1 工程概述
小湾水电站位于云南省南涧县与凤庆县交界的
澜沧江中游河段．是国家西电东送的骨干电源点，
电站装设6台单机容量为700 MW 的立轴混流式水
轮发电机组． 总装机容量4 200 MW ， 在系统中担
任调峰、调频及事故备用任务。电站于1999年开工
建设，2009年9月首台机组(1号机组)投产发电，
2010年8月随着6号机组的投运， 电站6台700
Mw 机组全部投入商业运行。
小湾水电站以500 kV 一级电压接人云南电网，
共6回出线， 初期出线3回，另预留3回备用出线。
电站发电机与主变压器采用单元接线， 发电机出口
装设发电机断路器。发电电压母线采用离相封闭母
线，500 kV 系统采用4／3接线的GIS设备， 每串
GIS设备接有两回发变组进线单元和一回线路出线，
6组发电机一变压器单元及3回出线分别接在3串
500 kV GIS设备上，后期扩建时将增加1串用于3
回出线的4／3接线串。500 kV GIS与主变压器之间
采用高压干式电缆连接。
2 调速器频率异常显示及处理措施
2009年8月17 日小湾水电站1号机组尾水管
首次充水，8月23日完成了首次启动试验。其后，
至2009年9月19日分别完成了规范规定的各项机
械试验、电气试验、并网特殊试验，在此期间根据
发电水头情况完成了机组部分型式试验。各试验项
目共45项， 历时33 d。
2．1 异常现象及初步分析
2009年8月31日准备做1号机组自动开停机
收稿日期：2011-03—29
作者简介：陈家恒(1966一)，男，云南昭通人，硕士，教授级高
工，主要从事水电工程电气设计工作．
W~aer Power Vo1．37 No．9 困
爪／J叹电 ZU11 tF 月
试验时，机组还处于停机状态，但调速器电气控制
柜现地显示屏上却发现存在机组频率为20 Hz的异
常显示。此异常频率长时间存在，既不跳变、也不
『人J变， 比较稳定。现场对调速器进行了认真的检查，
没有在调速器上查找到故障原因。在排除了调速器
电气控制柜本身发生故障的可能性后，认为调速器
可能从外部采集到了20 Hz的干扰信号．而且这个
十扰信号源一直稳定存在
经过对相关系统和设备的分析研究， 发现小湾
水电站发电机定子绕组中性点经过单相变压器高阻
接地，在发电机变压器组保护A 柜配置了20 Hz低
频交流注入式定子接地保护。此定子接地保护辅助
电源装置产生频率为20+0．2 Hz、电压幅值约为25
V 的方波， 经20 Hz带通滤波器将20 Hz方波信号
进行整形滤波，形成20 Hz正弦交流信号． 通过接
地变压器的二次侧注入到发电机定子绕组中，供保
护测量使用。外加20 Hz注入式发电机定子接地保
护接线示意如图1所示。
— — 一 一一}～ — i r、．
接地 八人 L ＼、
图1 发电机定子接地保护接线示意
小湾水电站水轮机调速器采用两种测频原理，
即齿盘测频和lyI1(电压互感器)残压测频。运行时
可任选一种测频信号为主用、另一种为备用， 当主
用信号故障或消失而备用信号正常时， 会自动切换
到备用测频信号。
调速器的残压测频信号取自机端专用测频PI'
二次电压的 ， 且槛值电压为0．2 V。经接地变压
器二次侧注入到发电机定子绕组中的20 Hz正弦交
流信号．在发电机定子 相绕组上产生相应的感应
电压信号，这个感应电压信号通过发电机的机端测
频 进入调速器的测频『n】路。正常情况下，在发
电机定子A、B、C i相绕组上产生的20 Hz感应电
信号其幅值、枉j位完全相等， 即 AN=U = ，所
以在停机T 况下渊速器测频回路应得到 = 一 ¨==
0，不会有20 Hz的错误信号显示。由此，初步判断
为渊速器 州测频Pr A相或C相存在接地或开路
故障， 使 ．不为0且超 槛值电压导致涮速器显
爪异常频率信号。
固Water Power Vo1．37No．9
2．2 现场检验及故障排除
在现场停机工况下对调速器专用测频}yr柜一次
进线电压(即发电机定子绕组电压)进行了测量，测
量结果为 ： N= N-42 V，UAB=UAc=U~=O。再对
残压测频PT的二次吲路进行检测， 。= = ．『1=0．23
V， = ．=0．23 V， 而 =0．008 V， 同时发现A 相
Prr的一次侧中性点对地电压为42 V 由此判断为测
频 的A相一次侧中性点触指接触不良， 从而导
致了专用测频fyr二次侧线电压不平衡。由于测频
残压 =0．23 V，超过了调速器测频回路0．2 V 的槛
值电压， 所以造成了停机状态下调速器显示机组频
率为20 Hz的错误信号。
经过对专用测频PT的A相触指进行处理和调
校后，再对PT的二次回路电压进行测量， 测量结
果为： = ： =0．23 V， = = =0．008 V， 同
时调速器显示的机组频率为0， 至此， 调速器频率
信号显示异常的故障被消除。
3 正常停机时过速保护误动作及处理措施
3．1 故障现象
2009年9月2日主变高压侧单相接地试验时．
发变组保护动作跳灭磁开关之后， 电气过速保护装
置误动引起事故停机。在后来的机组自动外停机流
程的调试中，又发生了几次相同的故障。观察发现，
这种故障不是每次停机过程都会发生， 但基本上都
是在灭磁开关跳闸之后才会发生。由于故障次数较
多，认为由偶发性的外部干扰源引起的可能性较小．
而由系统内部永久故障引发的可能性较大。
由于机端专用测频PT触指接触不良已经导致了
调速器的错误显示， 初步怀疑机端测速 的触指
也接触不良，误发电气过速保护装置动作信号，使
机组进行事故停机。小湾水电站机组电气过速保护
装置采用两路测速信号源， 即齿盘测速信号和
残压测速信号。两路信号互为备用， 主用信号源消
失后能够自动切换到备用信号源。电气过速保护装
置的主用信号源为测速PT残压信号， 转速信号装
置为南瑞公司生产的sJ一22，其工作电压信号幅值
范同为0．2～250 V。
3_2 测频PT残压不平衡导致电气过速信号产生的
原理分析
发电机灭磁开关跳闸之后，测得发电机定子绕
组的残压 Al{=62．88 V， ：=62．85 V， ：=62．86 V，
换算成相电压 N= = cN=36．3 V， 经计算， 二
次电 为0．201 V， 正好超过转速信号装置0．2 V的
槛值电压。
定子一点接地保护注入的20 Hz电 信号在发

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