小水电站两起电气设备事故分析及预防措施

　　我国农村地区小水电站较多，装机容量大小不一，发出电力基本上并入电网，也有自成小供区管理，对农村的电力供应起着一定的补充作用。但是小水电站在人员技术、运行管理、资金投入方面均比较薄弱，设备也比较老旧，常会发生一些不安全现象和事故。笔者对在工作中遇到的两起小水电站电气设备方面的事故进行分析，并提出相应预防措施，以助力提高小水电站的安全运行水平。

　　2水轮发电机因过电流烧坏定子线圈事故

　　2.1事故经过

　　某水电站装有1台冲击式水轮发电机，装机容量800kW，发电机定子电压6.3kV，经过1250kVA、10/6.3kV主变压器升压至10kV并入近区电网运行。该近区用电接有负荷大约1000～1500kW左右，除消纳小水电电力以外，还要从电网输入一部分电力(见图1)。图1某水电站近区用电接线示意当小水电站不发电时，近区用电由电网供应，电网线路因各种原因发生解列时，近区用电必须先拉闸一部分负荷才可以由小水电站单独供应;一般情况下避免单机运行的方式。某日，发电机正在并网运行，带负荷约750kW左右。这时电网端10kV线路杆上真空断路器B突然发生跳闸(事故后经巡查发现附近树木有碰触导线的痕迹，杆上真空断路器内有瞬时过电流保护引起跳闸)，电站成了单机运行，近区全部负荷由电站来供应。这时运行值班人员正好有事离开了工作岗位，无法进行调节拉闸关机，自动调速器增大开度，发电机在低频率下超负荷运行。大约经过半小时左右，发电机内冒出烟雾，整个水电站厂房内都烟雾弥漫;值班人员发现后经紧急停机关闸并用灭火器扑灭了发电机烟雾。事故处理完毕后拆开发电机机壳检查，发现发电机三相定子线圈因过热已烧毁，后来只好把整座发电机进行更换。

　　2.2事故原因分析

　　(1)运行值班人员工作责任心不强，上班期间离开工作岗位，使发电机处于无人监视情况下运行。当电网端发生跳闸时，发电机长时间处于单机超负荷运行，因过电流使发电机定子线圈温度过高而烧毁，运行值班人员负有直接责任。(2)水电站自动化程度不高，发变组保护和10kV线路保护不完善。事后检查10kV线路过电流保护整定值偏高，过负荷保护发告警信号，当时值班人员不在岗也无法进行调节。设备不完善，保护没有启动，不能在单机超负荷运行时自动跳闸停机也是一个原因。

　　2.3防范措施

　　(1)企业应加强对值班人员工作责任心的教育，加强对值班纪律的考核。要规定在运行值班期间不能离开工作岗位，要严格执行运行值班制度、设备巡回检查制度和交接班制度。在《农村水电站技术管理规程》(SL529—2011)中对水电站值班人员的要求有下列规定:第4.0.2条值班人员应严格岗位职责，完成当值运行、维护、操作和日常的管理工作。第4.0.4条运行人员应认真严格执行交接班制度。第4.0.5条值班人员应按设备巡回检查制度要求，对运行设备定时、定点按巡视路线进行巡视检查。第4.0.6条值班人员发现设备缺陷，应按照设备缺陷管理制度要求进行处理。对上述规定，值班人员应认真执行，单位也要加强对值班人员的技术培训，以提高处理事故的能力。(2)要按照《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T14285—2016)要求，完善小水电设备的保护。对小水电10kV出线要装设过负荷保护，动作发告警信号;过电流保护和速断保护动作断开10kV出线开关A。对发电机变压器组要装设过负荷保护发告警信号，过电流保护作10kV线路过电流保护的后备保护，以较长时间跳开发变组开关C。差动保护做发电机变压器组的主保护，动作时除断开发变组开关C和发电机灭磁开关外，还要作用停机。继电保护的整定值要经有资质单位专业人员核算。(3)对水轮发电机的自动调速器、油压装置、紧急停机装置等自动化设备和继电保护装置等每年要定期检查维护和试验，以确保处于完好状态。《农村水电站技术管理规程》中有明确规定:第2.0.6条水电站自动化设备应安全、可靠。第2.0.8条设备、设施的缺陷消除率应达到100%。第2.0.9条按规定进行设备、设施评级，水电站设备、设施的完好率达到100%，其中一类设备、设施应大于80%。其中对自动调速器应达到一类设备并符合下列规定:?参数符合设计要求，工作状态能满足运行要求。?因突然甩负荷引起主机转速上升时，能调速控制主机恢复正常转速。?油压装置工作正常。?紧急停机装置动作良好。对继电保护装置达到一类设备并符合下列规定:?安装端正、牢固，接线可靠、整齐、正确，符合图纸要求。?部件和二次设备绝缘良好，符合规范。?保护试验特性和误差符合规范，整定值符合要求。?保护整组动作试验正确可靠。该小水电站经过设备整治、改造，提高了自动化水平。值班人员经过技术培训，加强运行管理，现已达到农村水电站安全生产标准化要求。

　　3变压器差动保护在外部发生短路时误动作跳闸停电事故

　　3.1事故经过

　　某水电站装有1台水轮发电机，额定容量1200kW，发电机电压6.3kV，经1600kVA、10/6.3kV、Yd—11接线主变升压至10kV，并入近区10kV电网运行。主变压器装设微机型差动保护，其电流回路的原理接线如下所示(见图2)。安装时保护经过调试，情况良好，在带负荷1000kW时测量差动保护的三相差电流数值是A相0.025Ie、B相0.025Ie、C相0.026Ie，三相平衡且数值小。2020年某日在巡检时测量差动保护差电流值在同样负荷情况下为A相0.026Ie、B相0.027Ie、C相0.217Ie，三相出现不平衡，且C相差电流明显增大;这说明回路存在缺陷，应进一步检查原因。正在考虑检查方案时，某月某日，因附近近区用电1个用户250kVA杆上变压器发生内部故障烧毁事故，其短路电流使该水电站的10kV出线过电流保护和主变差动保护都启动。由于差动保护是瞬间动作的，造成主变压器高低压侧断路器跳闸发生停电事故。

　　3.2事故原因分析

　　事故后，即进行详细检查和试验。先外观检查主变压器无异常，然后作主变压器直流电阻测定、变比测定、绝缘电阻及吸收比测定、油耐压试验等，均合格，而且重瓦斯保护没有动作;所以基本判断故障不在变压器内部，差动保护属于误动作。接着检查差动保护电流互感器和二次回路时，发现在10kVC相电流互感器二次出线端子K处有碰外壳接地(因为10kV开关柜内的电流互感器是电缆串心式，由于安装位置很紧密，在运行中靠边的C相电流互感器位置有稍移动，使二次接线端子K处碰到了外壳)，相当于电流互感器二次侧短路，分流了大部分二次电流。从图2中可以看出，流入微机保护的高压侧二次电流Ic减少了，引起差点保护C相差电流增大。当主变压器外部发生短路时，差动保护的C相差电流大幅增大至保护启动。把C相电流互感器安装位置作调整重新固定好以后，运行时再测量主变差动保护的差电流已恢复正常。

　　3.3防范措施

　　应按照《继电保护和安全自动装置技术规程》和《继电保护和安全自动装置运行管理规程》(DLT587—2016)做好定期维护和试验检测工作，发现缺陷时应安排好技术消除，确保变压器的保护装置处于完好状态。具体应做好下列工作:(1)设备选型要可靠，有先进性。设备安装时要确保工艺质量(针对本案，在选开关柜型式时，应考虑电流互感器安装固定型较好)。(2)交接试验要完备，试验项目要齐全。(3)每年检查1次电流回路及各接线端子，并作定值校验，作保护整组动作传动断路器跳闸试验，确保整定值正确，回路正常。(4)每月1次在巡检时测量差动保护的差电流值。

　　参考文献:

　　[1]SL529—2011，农村水电站技术管理规程[S].

　　[2]DB33/T809—2010，农村水电站运行管理技术规程[S].

　　[3]GB14285—2016，继电保护和安全自动装置技术规程[S].

　　[4]DL/T584—2017，3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

　　[5]DL/T587—2016，继电保护和安全自动装置运行管理规程[S].

　　[6]刘曦.浅谈10kV配电系统继电保护配置及整定计算[J].中国水能及电气化，2009(10):38-41.

　　[7]刘曦，方劲松.农村水电站继电保护的配置及整定计算[J]小水电，2017(1):19-22.

　　《小水电站两起电气设备事故分析及预防措施》来源：《小水电》，作者：刘曦周翰泽孙景釕施正钗陈琼良