【摘要】 某電廠2臺600MW機組，兩臺機勵磁變均採用樹脂澆築乾式變壓器，三相間隔獨立，機組勵磁採用ABB UNITROL 5000型調節器。2005年投產，至2019年5月發生故障，勵磁變故障燒毀更換。經過對#1機勵磁變壓器出現的故障進行分析和提出針對性防範措施。
【關鍵詞】勵磁變 故障原因 防範措施
事故經過：
運行方式
2019年05月26日中班， 22:35機組AGC投入，負荷585MW，六臺磨運行，勵磁變功率1.30MW，轉子電壓331V，轉子電流3491A 。
事故經過
2019-05-26
#5機組小修後第一次帶負荷，22:35 #5機組負荷585MW，#5機組跳閘，#5機跳閘首出：電跳機，查#5勵磁變差動保護、#5勵磁變速斷保護、#5勵磁變過流保護、發電機定子接地保護動作，就地檢查#5勵磁變本體有焦味，變壓器外罩焦黑。
23:00電氣專業人員到#5機繼電保護室查看發變組保護櫃保護動作情況，兩套勵磁變T35型保護顯示差動保護、電流速斷保護、過流保護動作。兩套G60型發電機保護髮定子接地保護動作信號。兩套主變保護T35、廠變保護T35裝置均無保護動作信號。判斷故障設備為#5勵磁變。
2019-05-27
00:39將#5主變開關5005由熱備用轉冷備用
04:01將#5發變組由冷備用轉檢修；
04:34許可《#5機勵磁變檢查》應急搶修單，檢修人員檢查發現#5勵磁變B相燒焦。
B相高壓側故障點 B相低壓側上方故障點
B相低壓側下方故障點 C相低壓側上方故障點
#5勵磁變保護動作，#5機組跳閘。就地檢查兩套保護跳閘信號均為勵磁變差動、勵磁變速斷、勵磁變過流。
勵磁變保護T35裝置動作信息 發電機保護G60裝置信息。
保護裝置數據調查
1 ET-T35-I勵磁變保護事件記錄
2 ET-T35-I勵磁變保護故障錄波
3 ET-T35-II勵磁變保護事件記錄
4 ET-T35-II勵磁變保護故障錄波
5發電機保護G60-I事件記錄（第二套保護第一套完全一致）
6機組故障錄波器波形
分析故障性質：
1．發變組各保護裝置對時時間正確。保護元件啟動/動作時序：
24秒915毫秒勵磁變T35保護A B相差動元件啟動
24秒918毫秒勵磁變T35保護B C相反時限過流保護啟動(瞬時動作)
24秒924毫秒兩套發電機G60保護B相低電壓元件動作
24秒928毫秒勵磁變T35保護反時限過流保護動作
24秒934毫秒發電機輔助過電壓元件動作（取自發電機中性點）
24秒938毫秒勵磁變T35保護差動保護動作、電流速斷保護動作
25秒935毫秒，發電機G60保護定子接地保護動作（定子接地整定時間1秒）
2. 故障定性分析：
2.1保護故障信息波形（豎紅線為跳閘時刻），高壓側電流有A、C同相，幅值一致，B相與A、C相相反，幅值為A、C相的兩倍。跳閘前、跳閘後，仍保持明顯的這個特徵。保護信息回放，高壓側先有故障電流，後有低壓側故障電流。
2.2. 高、低壓側故障先後時間：
故障前高低側電流
24S.893mS時，B相電流突變524A（幅值）低壓側電流正常
說明勵磁變B相高壓側故障，再發展到低壓側。
2.3. 勵磁變B相是匝間故障還是還是高壓側接地？
1）勵磁變T35差動信息截屏：915mS 時，差動啟動。由於勵磁變沒有單獨的匝間保護，此時差動保護是完全可以反映匝間故障的。
2）G60發電機保護信息截屏：934mS 時，發電機接地保護啟動。從時間上看，可以理解為匝間故障造成電弧接地。
3）綜合以上理論分析，可以初步認為勵磁變差動保護先啟動，即為勵磁變B相匝間故障為首出故障。
2.4. 高壓側故障分析：
高壓側B相繞組發生匝間短路，故障點處出現短路電流IkB，正序、負序故障分量相等，無零序分量。經過故障分量法推斷出A相和B相電流相等並同相，且與B相短路電流反向，與T35勵磁變保護中的高壓側故障電流波形相吻合。
B相高壓側存在匝間故障。頂部繞組已露出，澆築絕緣材料已燒毀。故障電流轉換到低壓側，低壓側A相和B相繞組產生了故障電流，但C相故障電流為0，理論分析與T35勵磁變保護事件記錄中24秒915毫秒A、 B相比例制動差動元件最先啟動相符合。高壓側B相短路電流跳閘前最高達5653A，匝間故障後形成接地，造成B相電壓下降明顯，二次側B相電壓降低至6V（額定57.74V）。發電機G60保護B相低電壓元件35分24秒924毫秒動作，中性點輔助過電壓元件35分24秒934毫秒動作，35分25秒935毫秒，定子接地保護動作。與G60保護裝置信息相符合。故障切除後4.3S，B相幅值仍有600多A，高壓側B相匝間故障特徵一致持續。原因為自並勵機組，雖然已解列，發電機利用剩磁持續向短路點提供短路電流。
2.5. 低壓側故障分析：
因低壓側為三角接法，高壓側短路在繞組內感應的電流非常大，若B相高壓瞬時電流6000A時，低壓側B相繞組內電流理論值為136kA。因發電機持續提供故障電流，且衰減時間長，低壓繞組內故障電流持續也長，引起B、C相繞組燒壞。
原因分析：
1.直接原因：#5勵磁變高壓側B相匝間短路引發故障。勵磁變長期自冷運行，繞組溫度較有風冷運行的勵磁變高，對變壓器的運行壽命不利。對變壓器的溫度管控疏忽。長期溫度偏高，影響了設備絕緣強度，導致匝間故障的發生。
2. 根本原因：17年3月份A修，進行了清掃與預防性試驗。19年506C修時，沒有進行必要的檢查與試驗。
3. 設備原因：#5勵磁變運行年限已有14年，設備絕緣存在薄弱點，引發高壓側B相繞組匝間絕緣下降，導致在運行中發生匝間絕緣擊穿短路。匝間短路電流大，破壞性非常大。
4. 管理原因：
此變壓器為ABB勵磁成套供貨，原設計為自冷方式下長期運行。勵磁變三相測溫元件接入勵磁調節器，用於檢測溫度，實現報警與跳閘。相同的勵磁變在其他電廠也發生過故障，掌握信息不足，因此對此變壓器的檢修與壽命評估不足，在有檢修機會時，未進行必要的檢測與試驗。暴露出專業檢修管理存在缺失，對勵磁變的管理與維護，未予以重視。
原先的勵磁變無溫度遠傳的功能，DCS中無法監視，不利於運行、維護人員及時發現變壓器的溫度異常。ABB勵磁部門無解決辦法，在今年4月份，方找到比較合理的方案，未能在5勵磁變上實施。暴露技術管理上的不到位以及對技術監督所提問題的反應不及時。
原先的勵磁變為自冷方式，布置於6.4m發電機PT東側，底部為格柵。變壓器箱體內高低壓側下部，分別布置了高壓CT、低壓側CT與連接排。不便於在箱體內增加冷卻風扇，導致變壓器長期自冷運行，繞組溫度較有風冷運行的勵磁變高10℃-15℃，對變壓器的運行壽命不利。暴露出專業人員隱患排查不到位，安全意識欠缺。
對進口設備的使用，必須有適合運行現場條件的技術管控措施，不能教條地遵照說明書或銘牌規定。
防範措施：
針對防止電力生產重大事故25項反措，要一一落實到電力設備和運行技術管理中。及時學習電力系統類似事故和技術監督下發的預警。舉一反三，對其他電氣重要設備進行評估，篩選出設備隱患，合理安排檢查與試驗，及時消除隱患，真正做到安全第一，預防為主。
為避免本次事故的再次發生， 針對#6勵磁變做好預防工作。
在有調停機會或小修時，對勵磁變的絕緣、阻值測試進行測試，採用耐壓試驗來判斷乾式勵磁變繞組匝間絕緣。聯繫技術部門，開展有針對性的診斷與測試工作。同時做好定期設備清掃，預試工作。
改善#6勵磁變的冷卻方式，設法將#6機組勵磁變冷卻方式由自冷改為風冷，增加冷卻風扇與溫控器。將底部格柵板封閉，降低外部灰塵、水汽對變壓器帶來的不利影響。在#6勵磁變的冷卻方式未整改前，採用加裝臨時軸流風扇，增加散熱，控制溫度。
在#6勵磁變增加溫度遠傳的元器件，使勵磁變溫度的監視可在DCS中監視，同時在勵磁調節器就地的ECT上，也能顯示溫度值。在未整改前，定期巡查勵磁變溫度並記錄，同時定點測量勵磁變外殼溫度，做好負荷和溫度變化的關係曲線。
多方收資，掌握電力系統前沿的新技術和事故信息，技術提高技術水平，避免重蹈覆轍。針對在線故障監測和消除技術，機器人全覆蓋巡檢，物聯網+智能應用，事故大數據預警等及時學習和推廣應用。
參考文獻：
[1] #5勵磁變故障分析報告
[2] 賀家李 宋從矩 電力系統繼電保護原理