直流接地导致发电机灭磁开关跳闸停机事故的分析

白小平，吕庆庆

(大唐景泰发电厂，甘肃 白银 730408)

某电厂一期安装2台660 MW火电空冷机组，于2009年先后投产发电。机组使用ABB公司生产的UNITROL 5000型励磁调节装置。

2011-06-27，2号机组空冷岛冲洗，有部分冲洗水淋湿了2号厂高变本体，导致直流110 V正极接地。在直流正极接地点查找过程中，该电厂热控人员在处理厂高变油面温度表缺陷时，因操作失误造成直流系统负极接地，引起发电机灭磁开关跳闸停机事故。

1 事故原因分析

(1)从励磁调节器的报告及动作情况分析，励磁调节器收到发变组保护去跳灭磁开关的指令，使灭磁开关跳闸。

(2)从发变组保护的报告及动作情况分析，发变组保护首先监测到失去励磁，进而发出指令去跳灭磁开关来全停(指发变组保护同时去跳汽轮机、灭磁开关、发变组主开关和厂用开关)。

(3)发电机“励磁紧急停机”事故按钮可以紧急跳灭磁开关，安装在运行集控操作台前，且按钮外壳加装防护罩。经核实，该按钮无人按动，且状态良好。

(4)在励磁调节器外供直流电源短路瞬间失电、又马上恢复直流电源时，可能造成灭磁开关跳闸。但在机端励磁变正常运行的情况下，即使失去2路蓄电池的外供直流电源，或者失去2路蓄电池的直流电源后再送电，均不会造成灭磁开关跳闸。发电机正常运行时，励磁调节器的直流电源取自励磁变低压侧，然后经交/直流转换后进行供电，而励磁调节器外供直流电源仅作为励磁调节器的备用控制电源。现场模拟试验也证明了以上分析的正确性。

(5)励磁调节器中间继电器KJ动作是引起跳机的“元凶”。励磁调节装置虽然收到跳灭磁开关的指令，但发变组和“励磁紧急停机”按钮均未动作去跳灭磁开关，与励磁调节装置的报告及动作情况相矛盾。

从以上分析可知，没有外部信号跳灭磁开关，初步判断是励磁调节器中间继电器KJ发生误动，使灭磁开关跳闸线圈TQ动作跳闸，并且发出“励磁装置收到外部来跳励磁指令”信号。

励磁调节器控制回路原理如图1所示。

图1 事故时的励磁调节器控制回路原理示意

从发变组保护出口继电器ZJ的接点到励磁调节器中间继电器KJ线圈由1根长电缆(约150 m)相连，该电缆对地分布电容较大。同时，KJ动作功率较小(实际测量值仅为0.22 W)，抗干扰能力差，当有严重的直流接地或交流电窜入直流电时，继电器KJ就会误动作，并导致灭磁开关跳闸进而引起跳机事故。

图1中，当K(1)点发生接地时，+KM的电压被接地点拉到0，-KM的电压降为-220 V，电缆对地电容上的电压亦变为-220 V。当再发生K(2)点接地时，-KM的电压将接地点拉到0(此时正、负极短路)，电缆对地电容上的电压需要从-220 V变为0。但由于电容电压不能突变，电容储存的能量只能通过励磁调节器的中间继电器KJ消耗掉，这样就使KJ发生了误动作。

2 改进措施

为了避免较小功率的中间继电器KJ再次发生误动，在KJ处加装1个大功率继电器DKJ(功率大于5 W)，以增大抗干扰能力。由原启动KJ的发变组保护出口继电器ZJ的接点启动DKJ，然后再由DKJ去启动跳灭磁开关的中间继电器KJ。改进后的励磁调节器控制回路原理如图2所示。

图2 进后的励磁调节器控制回路原理示意

这样改进后，不仅保留了励磁调节器的跳闸和报警功能，同时消除了直流接地误跳灭磁开关的隐患。电厂实际运行经验也表明这是一个有效的方法。

3 事故反思

3.1 认真执行反事故措施

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（2011年12月修订版）》第15.7.8条规定：“所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压55 %～70 %范围以内的中间继电器，并要求其动作功率不低于5 W。”第15.7.16条规定：“对经长电缆跳闸的回路，应采取防止长电缆分布电容受影响和防止出口继电器误动的措施。”

直流系统接地是电力系统较为普遍、频繁的故障，通常由电缆绝缘老化、维护人员检修时的失误、雨水淋湿等造成。直流系统接地导致发电机频繁跳机，会给发电机组造成严重的损失。只有认真学习、熟悉并严格执行有关反事故措施，才能防患于未然，确保机组能安全运行。

3.2 熟悉设备，掌握原理，及时发现并消除隐患

目前，不少发电厂使用UNITROL 5000型励磁调节装置。该装置虽然调节性能稳定，但也存在缺陷。因此，应加强培训和学习，使维护人员正确掌握UNITROL 5000型励磁调节装置的工作原理，熟练地进行调试或根据运行需要修改参数，及时发现装置存在的隐患缺陷并予以消除，切实保障发电机的正常稳定运行。

3.3 执行直流系统接地异常运行时的安全规定

直流系统正极接地后，安全规定要求不得在二次回路上进行工作，以免引起新的接地，导致故障范围扩大。而该电厂人员在直流正极接地后，违规处理厂高变油面温度表缺陷，造成直流系统负极接地，最终酿成跳机事故。

3.4 制定并执行防止直流接地的安全措施

引起直流接地的原因中存在人为的因素，为此必须制定设备检修(消缺)工作中防止直流接地的安全措施，并认真执行。

1 王君亮.同步发电机励磁系统原理与运行维护[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

2 竺士章.发电机励磁系统试验[M].北京：中国电力出版社，2005.