牡丹江第二发电厂5号发电机组是从前苏联进口的215MW机组，发电机出口电压为15.75kV，采用单元制接线，经升压变与220kV系统相联。1995年对该发电机保护和励磁系统进行了国产化改造，将原保护改为微机保护，将原励磁系统调节器更换为微机调节器，而励磁方式仍沿用前苏联设计，为两极同轴励磁，励磁机采用自励恒压方式作为发电机的他励电源。
1事故经过2004-01-24T11:00，5号发电机运行工况为：有功190MW，无功30Mvar，发电机转子电压210V，发电机转子电流1620A，励磁机定子电压520V，励磁机定子电流1600A。11:13，控制室内发出警报，发电机灭磁MK开关跳闸，励磁机灭磁LMK开关、6kVA段分支6501开关、B段分支6502开关和发变组高压侧2205开关未跳闸，机组没有解列。发电机有功负荷在155MW至175MW之间摆动，无功负荷降至-180Mvar，发电机转子电流为0，发电机定子电压降至11kV左右，5号炉1，2号排粉机跳闸，锅炉灭火。值长令减负荷至0后，拉开6501开关和6502开关，6kVA段备用分支6051开关和B段备用分支6052开关联投成功，倒备用励磁机，合发电机MK开关，发电机升压至额定值。运行人员立即对发电机各个部分进行检查。发电机保护发“励磁机差动保护”、“发电机失磁”动作信号，发电机励磁调节器发“发电机励磁限制动作”、“失磁异步运行”、“发电机励磁调节器故障”信号，信号可复归。发电机励磁系统的非线性电阻柜体有放电痕迹，其它无异常。为查清事故原因，保证发电机安全运行，值长请示省调机组解列。2故障查找根据5号发变组保护动作信息和5号发变组故障录波器的录波图判断为励磁机定子AB相接地短路，励磁机差动保护动作正确，理论上故障点应在励磁机差动保护范围内。由于励磁机CT二次线圈独立，录波器CT和励磁机保护CT在不同线圈，彼此不存在磁电联系，不可能同时发生CT二次故障，故障点应为励磁机调节PT、自励恒压整流变及连接电缆。为验证此推断，在5号发电机停运后，作如下检查和试验。(1)传动5号发电机励磁机差动保护回路正确，定值无误。检验励磁机CT变比及伏安特性均正常。(2)拆开励磁机中性点母排,且将励磁机调节PT、整流变与励磁机出口母线解开，测量励磁机定子线圈绝缘和直流电阻均合格。(3)测试励磁机调节PT绝缘合格，外观没有烧痕。(4)打开整流变电源侧及负荷侧连接电缆，整流变绝缘良好。整流变电源侧电缆绝缘A相对地2M剑籅相对地2M剑籆相对地1000M健Ｗ邢讣觳榈缋拢诮艨刻辜艽Ψ⑾侄搪返恪£(5)检查发现非线性电阻柜放电痕迹处的电阻组件与柜体最近距离只有1cm，小于规定间隙。试验非线性电阻技术参数，部分非线性电阻已经烧损。3原因分析(1)由于基建时将5号发电机励磁机出口的自励恒压整流变安置在发电机励磁小间外4.5m平台的铁构架上，发电机在运行时，铁构架振动很大，使整流变电源侧电缆与构架长期振动磨擦，电缆破损，造成接地短路，因此整流变安装位置不合理为事故发生埋下了隐患。(2)造成锅炉灭火的原因是5号发电机失磁保护配置不完善。由于发电机保护改造时没有对原保护的配置做认真研究，只知道该发电机在失磁时可以异步运行，就机械地延续下来，且将灭磁开关联跳发变组高压侧开关的回路取消，对失磁保护的其它出口，如减负荷、跳厂用分支也没有实现。因此发电机满负荷失磁后，保护不能根据运行方式自动地减负荷和切换厂用电，致使发电机有功负荷摆动，发电机深度进相。从录波图上看出，厂用电压下降至60额定值时，母线低电压保护动作，切除母线上唯一整定为低压65额定值、0.5s动作的排粉机，造成锅炉灭火。由于其它电机不接入母线低电压保护，或整定为低压45额定值、9s动作，因此没有切除。(3)停机后传动励磁机灭磁LMK开关，跳合闸正常，说明回路良好。从录波图中看出，励磁机A，B相短路电流只持续45ms，励磁机电压在短路时瞬间下降后立刻恢复。由于励磁机LMK开关未跳开，可维持励磁机的自励恒压，2205开关未跳开，也无法实现微机调节器的逆变灭磁，因此可判断相间接地故障为瞬间故障。试验测得励磁机差动保护动作时间为20ms,励磁机LMK开关跳闸时间为95ms，励磁机相间接地故障消失后，保护已返回，未达到LMK开关跳闸时间，因而LMK开关未跳开。由于发电机灭磁开关MK跳闸时间为25ms，因此能可靠断开。(4)非线性电阻放电烧损的原因主要是非线性电阻质量不过关，反向击穿电压过高，能容不足。当发电机接近满负荷时，灭磁MK开关跳闸，发电机转子线圈将产生较高反向过电压。但因非线性电阻击穿电压值过高，该反向电压不足以达到击穿值，致使非线性电阻承受相当高的电压，对柜体放电。当电压上升到一定程度时，非线性电阻导通，必将承受较大的续流，另外灭磁MK开关没能联跳2205开关，失磁发电机由于出现转差，定子旋转磁场还对转子励磁绕组感应交流电压，非线性电阻又叠加差频电流，导致其过载而烧损。4防范措施(1)将5号励磁机整流变移至发电机励磁小间，其钢筋水泥地面与厂房一体，振动较小。同时将电缆连接改为母排连接。(2)将发电机转子一点接地保护由9s改为0s发信号，这样若再发生上述故障，保护可随时发出信号，使运行人员提早做出判断，及时进行处理。(3)完善5号发电机失磁保护出口方式。根据《关于大型汽轮发电机组失磁问题的若干规定》和《电力工程电气设计手册》关于200～300MW机组失磁保护的设计要求，并结合牡二厂系统的运行方式，重新整定失磁保护切厂用电和快速减负荷定值，保证发电机失磁时维持正常的厂用电压，防止锅炉灭火，并且加装发电机有功快减装置，实现快速减负荷功能。(4)将励磁机LMK开关更换为快速跳闸开关，保证励磁机快速灭磁，防止因励磁机永久性故障而扩大事故范围。(5)恢复灭磁开关联跳发变组高压侧开关的回路，实现逆变灭磁，使发电机满负荷时灭磁MK开关跳闸非线性电阻不承受差频电流；在非线性电阻组件和柜体间距较近的易放电端加装绝缘；非线性电阻应定期返回制造厂进行试验，使其保持良好状态。
来源：中国电站集控运行技术网
