发布电力行业安全生产相关信息、最新安全生产事故和典型事故案例,供电力从业人员学习和讨论。总结经验,吸取教训,以提高电力从业人员安全意识,提升安全管理水平,促进中国电力事业安全和谐发展。
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。
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