丁 凱

(國電大渡河深溪溝水電有限公司，四川漢源 625300)

1 電站概況

深溪溝水電站位于四川省漢源縣，為大渡河干流規(guī)劃的第十八級電站，其上一梯級為瀑布溝水電站，下一級為規(guī)劃中的枕頭壩電站。深溪溝水電站為河床式布置，主要任務(wù)為發(fā)電。電站裝設(shè)4臺165 MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，總裝機容量660 MW。發(fā)電機額定電壓為15.75 kV，電站發(fā)電機與主變壓器組成兩組擴大單元接線，發(fā)電機通過離相封閉母線引出與主變壓器低壓側(cè)連接，主變壓器高壓側(cè)直接與500 kV SF6管道母線(GIS管道母線)連接，發(fā)電機中性點經(jīng)接地變壓器接地，500 kV側(cè)為四角形接線，電站按無人值班(少人值守)原則設(shè)計。深溪溝水電站4F機組于2011年6月成功投產(chǎn)。

深溪溝水電站發(fā)電機定子繞組為分數(shù)槽波繞組，共585槽，每相3分支，每分支65個線圈。發(fā)電機機端設(shè)有斷路器，升壓變及系統(tǒng)等值電抗(折合到發(fā)電機額定容量)約為0.2 p.u。根據(jù)設(shè)計文件，深溪溝水電站機組不完全裂相橫差保護為發(fā)電機內(nèi)部短路主保護，并配置了A、B兩套發(fā)電機不完全裂相橫差保護(87GU－A/B)，該保護為三相式橫差保護，保護采集發(fā)電機繞組中性點每相分支1電流和分支3電流，能反應(yīng)發(fā)電機定子繞組相間短路故障、定子匝間短路故障及分支斷線故障。

深溪溝水電站發(fā)電機每相的第i分支接在一起，形成中性點 Oi(i=1，2，3)，然后在O1－O3、O2－O3之間接兩個電流互感器TA01和TA02，構(gòu)成零序電流型橫差保護1(TA01)和零序電流型正橫差保護2(TA02);并在每相的第1和第3分支上裝設(shè)分支電流互感器TA1～TA6，且有機端相電流互感器TA7～TA9，構(gòu)成不完全縱差保護1、不完全縱差保護3和不完全裂相橫差2(圖1)。

圖1 發(fā)電機差流保護配置圖

2 故障情況

常情況下，發(fā)電機不完全裂相橫差保護差流采樣值在0.01～0.02 Ie左右，但在深溪溝水電站4號機組進行并網(wǎng)運行試驗時發(fā)現(xiàn)，在發(fā)電機空載試驗和負載試驗時，不完全裂相橫差保護差流采樣值均偏大，最大為B相0.12，超過報警整定值，其次是C相、A相，橫差電流2最大已達0.25，在短路升流試驗時，不平衡電流采樣正常。從采樣表中可以發(fā)現(xiàn)其具有明顯的規(guī)律，差流值大小與機組定子電流大小無關(guān)，只與發(fā)電機電壓大小有關(guān)，發(fā)電機建壓后即產(chǎn)生差流，且在額定電壓時達到最大。

3 原因分析及檢查處理過程

3.1 原因分析

在發(fā)現(xiàn)該問題后，我們對出現(xiàn)差流過大的原因做了以下初步分析:

(1)繼電保護裝置采樣誤差;

(2)負荷不平衡;

(3)電流互感器特性差異過大;

(4)定子繞組線棒接線設(shè)計缺陷或安裝接線錯誤;

(5)定子繞組各相分支阻抗不平衡;

(6)定子和轉(zhuǎn)子不圓度超標或定轉(zhuǎn)子偏心，定轉(zhuǎn)子空氣間隙不均勻。

3.2 檢查處理過程

由于該電站4號機組已投入商業(yè)運行，考慮到查找和解決該問題的可操作性及工作難度，針對上述可能造成差流過大的原因，我們組織各參建單位對4號機組差流過大可能的6個原因進行逐一排查，從排查順序上采取從易到難，先查二次設(shè)備、后查一次設(shè)備、機械設(shè)備，具體分析及檢查處理情況為:

(1)繼電保護裝置采樣誤差。

在4號機組運行過程中出現(xiàn)差流時，用鉗形電流表檢測電流互感器引出線中轉(zhuǎn)端子箱處的實際電流值與繼電保護裝置采樣值一致;后又在停機時用標準校驗儀對繼電保護裝置進行再次校驗，A、B兩套保護裝置測量、告警均正常，因此，可排除此項原因。

(2)發(fā)電機所帶負荷不平衡。

由此可見，今人眼中人工智能和人的不同，和時人眼中女性和男性的不同其實并無性質(zhì)上的差異：他們都被認為具有本質(zhì)上的、根本能力上的差異，故所具有的法律人格自然也應(yīng)有所區(qū)別。但正如約翰·穆勒在那個年代便已意識到的一樣，這些被稱為女子氣質(zhì)的東西其實是人為制造出來的。[注][英]瑪格麗特·沃特斯：《女權(quán)主義簡史》，第76—77頁。按此觀點，上述所謂本質(zhì)差異本身便是建構(gòu)出來的，建基于此的法律人格差別自然也是如此。女性的法律人格在日后的發(fā)展，也顯示出這一點：到了今天，我們至少在理論上承認了女性和男性之間并無本質(zhì)不同，故也應(yīng)具有同等的法律人格。

由試驗中繼電保護裝置采樣數(shù)據(jù)可見，不完全差動差流、裂相差流以及橫差電流與所帶負荷以及定子繞組流過的電流值沒有關(guān)系，只與發(fā)電機的電壓值有關(guān)，因此，可排除此項原因。

(3)機組繼電保護用電流互感器特性差異過大。

可能的原因是電流互感器非同一個廠家、非同一個批次、非同一個型號，從而造成各電流互感器特性差異較大，或產(chǎn)品制造存在缺陷。經(jīng)過核查，差流用6只電流互感器均為沈陽互感器廠同一批次產(chǎn)品，型號均為LMZB9－20型雙繞組，變比4000/1，準確級5PR30，額定輸出20 VA;電流互感器出廠試驗報告中反映，絕緣電阻、伏安特性、誤差試驗、繞組直流電阻等測試均滿足國標。隨后又對4號機組差動保護相關(guān)CT進行了絕緣、變比、伏安特性等試驗復(fù)查，也未發(fā)現(xiàn)異常。

為徹底排除從電流互感器本體至繼電保護裝置整個回路無異常，我們又對4號機組中性點各相裂相橫差CT做了一次通流試驗:試驗時，采用了大電流發(fā)生器作為一次電流源，將一次電流同時同方向穿過發(fā)電機裂相橫差保護用的中性點CT，然后投入發(fā)電機裂相橫差保護，在保護裝置上記錄采樣和差流值(表1)。

表1 電流互感器一次通流試驗采樣值表

經(jīng)對上述試驗數(shù)據(jù)進行分析，4號機組發(fā)電機差動保護CT本體無故障，不存在造成機組運行出現(xiàn)差流的因素。

(4)定子繞組線棒接線設(shè)計有缺陷或安裝過程中接線有錯誤。

因深溪溝水電站4臺機組型號和生產(chǎn)廠家均相同，之前投運的機組都沒有出現(xiàn)差流過大問題，故可排除接線設(shè)計的問題。因此，我們在4號機組檢修期間，按照定子繞組接線圖紙對4號機組定子繞組接線進行了逐一檢查，未發(fā)現(xiàn)錯誤接線，故該原因亦可排除。

(5)定子繞組各相分支阻抗不平衡。

可能的原因有兩點:一是由定子繞組線棒端接頭接觸電阻差異造成，與端接頭的焊接工藝有關(guān);二是定子線棒、定子鐵心、磁極鐵心形狀尺寸有差異。

深溪溝水電站發(fā)電機繞組采用銀銅焊接法。銀銅焊料允許通過的電流密度高，抗拉強度也高，但銀銅焊接溫度高，對焊接工藝要求也高。若焊接時工藝不合乎要求，其內(nèi)部都有可能存在焊接物不嚴實的情況，其不嚴實度將直接影響到接頭接觸電阻值的大小。若各接頭接觸電阻差異較大，可能會造成定子繞組三相各分支直流電阻不平衡，從而各分支間會產(chǎn)生差流。但從我們對4F定子繞組的分支直流電阻試驗數(shù)據(jù)進行分析看未見異常。

由于定子線圈、定子鐵心、磁極鐵心都是采用模具制作的，其形狀尺寸一致，因此，發(fā)電機每相及各支路間的電抗值應(yīng)是一致的。既使由于制造過程中的偏差引起電抗值的少許偏差，其引起的支路電流的偏差值最多就在百分之幾以下。

(6)定子和轉(zhuǎn)子間隙不均勻。

定轉(zhuǎn)子空氣間隙的不均勻。比如定轉(zhuǎn)子之間偏心、定轉(zhuǎn)子圓度不良，在相同的旋轉(zhuǎn)速度下會使氣隙磁密分布不均勻。由于線圈切割的磁場密度不均，而引起相間以及同相并聯(lián)支路之間感應(yīng)電壓(內(nèi)電勢)不同，從而引起并聯(lián)支路間的不平衡電流(循環(huán)電流)。并聯(lián)支路間內(nèi)電勢之差和相關(guān)支路阻抗的大小，決定了該不平衡電流即裂相橫差電流的大小。

如果定轉(zhuǎn)子偏心的方向相對于各支路導(dǎo)體所在的位置不同，而各位置的氣隙大小不同、氣隙磁密不同、感應(yīng)的單體電勢不同，最終也會引起支路間總的感應(yīng)內(nèi)電勢不同。

通過上述分析，并結(jié)合4號發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子安裝記錄、空氣間隙監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)報告，得出4號發(fā)電機因為定轉(zhuǎn)子偏心或定轉(zhuǎn)子的圓度不良引起氣隙不均勻，進而引起支路間感應(yīng)內(nèi)電勢的不同，并聯(lián)支路之間發(fā)生循環(huán)電流;感應(yīng)電勢大的支路在正常電流之外疊加循環(huán)電流，而感應(yīng)電勢小的支路在正常電流之外會減去循環(huán)電流，從而表現(xiàn)為裂相橫差的電流過大。

4 結(jié)論及處理結(jié)果

通過對各項原因進行排查分析，我們得出了最終結(jié)論:深溪溝水電站4號發(fā)電機裂相橫差電流過大的主要原因是定轉(zhuǎn)子氣隙不均勻。因此，我們在4號機組檢修期間，下決心對機組轉(zhuǎn)子圓度及機組軸線進行了檢查和調(diào)整。

從4號機組檢修后啟動試驗時的機組狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)中可以看出，定子、轉(zhuǎn)子的不圓度和同心度得到了很大的改善。在檢修后的機組啟動試驗中，4號機組空載及負載各工況下的不完全裂相橫差電流及橫差差流均恢復(fù)到正常值范圍，4號發(fā)電機不平衡電流故障得到了成功的處理。

5 結(jié)語

通過對深溪溝水電站4號發(fā)電機不平衡電流故障的處理，我們總結(jié)出以下經(jīng)驗:在機組安裝調(diào)試過程中，一定要嚴格按照廠家作業(yè)指導(dǎo)書進行施工，必須對設(shè)備及關(guān)鍵材料進行交接試驗，并在滿足各項規(guī)程規(guī)范的同時，對發(fā)電機定轉(zhuǎn)子圓度及機組軸線的調(diào)整更應(yīng)精細，以保證定轉(zhuǎn)子圓度及機組軸線的數(shù)據(jù)優(yōu)良。

水輪發(fā)電機組的安裝調(diào)試是一項非常復(fù)雜繁瑣的工作，涉及到土建和機電安裝、設(shè)計、制造廠家等各參建單位的諸多協(xié)調(diào)和配合，并且在新電站建設(shè)期間，都存在工期緊張這一不可回避的現(xiàn)實問題。要做到“又好又快”的施工，需要組織各參建單位制定出科學有效的施工方案。作為建設(shè)管理單位，一定要協(xié)調(diào)好各參建單位及各個施工環(huán)節(jié)，要為重要的工序保證足夠的時間，不能因工期緊張而放低任何環(huán)節(jié)的技術(shù)指標，否則就可能得不償失。希望通過筆者的介紹，能夠?qū)ζ渌娬竟こ痰氖┕ず皖愃乒收咸幚硖峁椭徒梃b。