南京某电厂2号机组12.13定子接地保护动作机组跳闸事件

2017-02-27 

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一、事件经过:

2016年12月13日4时02分，南京某电厂2号机组运行中发生定子接地保护动作机组跳闸。

事件发生前运行方式：1、2号机组（2×660MW）正常运行于220kV母线。1号发电机负荷526.75MW，AGC投入；2号机组负荷527.8MW，AGC投入；220kV系统：4Y37线、4Y39线及1号主变高压侧2501开关运行于I母，4Y38线、4Y40线及2号主变高压侧2502开关运行于II母，母线合环运行。

4时02分，2号机组DEH报警、锅炉MFT，运行人员排查保护动作记录，排除外部重动，首出为发电机定子零序电压保护动作，检查发变组保护装置，2号机组发电机保护A套定子95%接地保护、B套注入式定子接地保护均动作，跳2号发电机主变高压侧2502开关、励磁开关，发电机解列，模向连锁保护关闭主汽门，锅炉MFT。监视发电机各部温升正常，现场检查发电机本体无异常声音、气味，振动数值正常，检查发电机内冷水系统参数正常，运行人员按规程停用锅炉和汽机；测量2号发变组20kV系统对地电阻为零。

二、原因分析:

1、保护装置的动作情况及分析

查看发电机A、B套保护报文：4时02分51秒，2号机组发电机保护A套定子95%接地保护、B套注入式定子接地保护均动作于跳闸，发变组RCS985保护装置图形见附件2。调取故障录波器录波文件（见附件1），4时02分51秒272毫秒到806毫秒约500毫秒内，发电机机端零序电压由约3V增大逐渐增大到10V（发电机零序电压定值为10V，延时0.5秒跳闸）；再经约600毫秒，2号发变组高压侧开关分闸，2号发电机机端零序电压最大值约48V。保护动作前后，匝间专用PT三相电压及纵向零序电压均无变化，且纵向零序电压以三次谐波为主，可以推断不存在匝间或相间短路故障。主变高压侧电流非常平稳，推测主变高压侧状态正常，无接地故障或相间故障发生。从发电机端三相电压幅值可以看出A相电压最高，最大约79V，B相电压最低为约30V，明显较低，判定发变组系统B相发生接地。

2、现场设备检查试验情况

电厂专业人员立即组织对2号发电机、发电机出线及各连接部分各系统进行全面排查，将发变组转检修，拆除发电机机端与20kV封母软连接线后，分别测量发电机本体对地、封闭母线-高厂变高压侧-主变低压侧对地电阻，发电机本体侧对地绝缘410MΩ，封闭母线-高厂变高压侧-主变低压侧对地绝缘电阻为0MΩ，排除发电机存在故障；拆除励磁变与封闭母线连接线，封闭母线对地绝缘电阻仍为0MΩ，排除励磁变存在故障。

检查主变本体、拆开主变低压侧B相出线与封闭母线间软连接处的活动套筒，发现活动套筒橡胶密封垫有部分滑落，橡胶密封垫、软连接下部导体部位均有放电痕迹；现场图片见附件3。取出橡胶密封垫后，测量封闭母线-高厂变高压侧-主变低压侧对地绝缘电阻为670MΩ，故障现象消除。发电机出线系统接线和故障点如下图所示：

图1：2号主变低压侧B相出线及滑落的橡胶密封垫

图2：主变低压侧B相出线放电痕迹

图3：橡胶密封垫的放电痕迹

3、原因分析

2号主变低压侧B相活动套筒内的橡胶密封垫老化断裂滑落，与软连接下部的导电部位形成放电，发生定子B相单相接地，引起发变组定子接地保护动作是造成机组跳闸的直接原因，具体分析如下：

发电机出线封闭母线与变压器低压侧连接处密封结构如下图所示：

图中红线所指的橡胶密封垫是直径1550mm，宽度为40mm，厚度为10mm的橡胶环，图中2所指的是活轻套筒筒壁，厚度为15mm，从图中可看出，筒壁如只压住了胶垫的外边缘的部分，大部分胶垫就可能没有被压住。当橡胶环老化到一定程度，发生硬化断裂，部分橡胶垫就可能滑落，进入图中红色标注区域的上部，橡胶密封垫的材质是氯丁橡胶，主要用于密封，老化后绝缘性能较差，引起带电部分对地放电，产生接地故障。

三、暴露问题:

1、对封闭母线活动套筒部位的管理不到位。查检修记录，2014年11月2号机组大修时拆开此活动套筒，未查到橡胶垫专项检查记录，检修文件中对该橡胶密封垫缺少检查和判定标准。

2、专业管理人员的技术水平有待提高。查2号机组自2010年12月投产以来，运行中的红外检测记录显示，该软连接部位温度在60-70℃，夏季最高温度81.31℃,未认真分析对橡胶垫老化的影响；没有及时了解到制造厂家对橡胶密封垫已改造的相关信息，没有及时安排更换。

四、防范措施:

1、采用新型密封胶垫对原旧型式密封垫进行改造，新型密封胶垫采用的密封形式，密封垫可套在筒壁上，安装后筒壁准确压在密封垫中部，有利用提高安装工艺水平，减少密封胶垫掉落的几率。如下图所示：

2、立即对2号主变低压侧三个活动套筒采用新型密封胶垫进行更换（本次停机已更换）；利用2017年5月1号机组C修或机组调停机会完成1号主变低压侧、1号高厂变高压侧、2号高厂变高压侧、高压启动备用变低压侧活动套筒的全套橡胶密封垫的更换。

3、制造单位对橡胶密封垫的使用没有明确的更换周期，为防止类似事件再次发生，将该橡胶密封垫的更换周期定为2-3年。

4、加强专业技术管理，做到制度落实、责任落实，强化专业技术人员的培训、管理和考核。

5、加强与科研院华东所和兄弟电厂的沟通与联系，获取各单位反事故的经验和措施，及时发现和消除设备隐患。

五、责任处理:

根据《中国大唐集团公司电力生产设备障碍标准》，此次机组跳闸事件定性为一类障碍，责任部门为维修部。

根据大唐南京发电厂经济责任制考核细则规定，对责任部门维修部处罚20000元。

按大唐南京发电厂安全生产奖惩规定，对主要责任人维修部配电班组长张某给予2000元经济处罚，次要责任人孙某给予1500元经济处罚，班长赵某某给予1000元经济处罚，对班组成员给予300元经济处罚，对分管领导维修部经理蒋某某给予1000元经济处罚，维修部副经理宋某给予800元经济处罚，电气专工高某某给予600元经济处罚，分管生产厂领导张某、总工程师司徒某某分别给予500元经济处罚。