1 事故經過

　　事故前某水電廠2號機(額定容量65 MW)帶有功64 MW，無功110 Mvar。運行人員根據當日設備檢修的需要，進行廠用電400 VⅠ段倒為由Ⅲ段供電的操作。按照廠運行規程規定，應先將廠用電400 VⅠ段電源開關斷開，由400 VⅢ段聯絡開關依靠備用電源自動投入裝置(BZT)自動投入供電。操作人(在監護人監護下)在400 V配電室斷開廠用電400 VⅠ段電源開關后，當即發現400 VⅢ段BZT不動作，于是手動合上Ⅲ段聯絡開關4ZKK。

　　此時，值班員發現2組蓄電池的浮充電裝置均失電停運，隨即到繼保室將其恢復運行(從停運到恢復運行有一定時間過程)。

　　負責檢查1～4號機旁盤BZT動作情況的運行主值，在檢查到2號機旁盤時，發現BZT未自動動作，于是手動合上了聯絡開關。當走到2號機與3號機之間時，聽到2號機聲音異常，發現2號發電機勵磁滅磁開關柜冒煙，立即打跳2號機滅磁開關。

2 設備損壞情況

(1) 抽出發電機轉子，發現3個磁極上的阻尼環膨脹節損壞甩出，還有6根阻尼條嚴重變形，都屬過熱并受離心力作用甩出的形態。

(2) 從發電機定子內膛明顯看出，由于轉子上阻尼環損壞甩出，與之相對應的位置有掃膛的痕跡，還有因線棒絕緣機械破損引起電弧燒傷的痕跡。共有4根線棒電弧燒損，14根線棒的主絕緣機械損壞露銅，另有220根線棒的主絕緣機械破損1～3 mm。

(3) 有4塊下導瓦擦傷。

(4) 滅磁柜內有一個非線性電阻(氧化鋅電阻)燒壞，該電阻是作轉子過電壓保護用的。

3 事故原因分析

　　通過對自動記錄數據的分析，以及設備損壞的情況可以看出，這起事故的過程是由于發電機失去勵磁后，發電機失步、超速，轉子阻尼環甩出，定子掃膛，線棒絕緣受損短路，保護動作停機。由此可見，發電機失去勵磁是引發事故的原因，而造成發電機失磁的原因是：

(1) 在將廠用Ⅰ段母線負荷倒為由Ⅲ段供電的操作過程中，BZT不能正確動作，廠用Ⅰ段母線負荷短時失電，與此同時2號機旁盤BZT也不能正確動作，使2號機旁盤短時失去交流電源。

(2) 由于原設計的兩組直流蓄電池的浮充電裝置及2號機A、B兩套勵磁裝置的電源都處于廠用Ⅰ段母線供電的不合理運行狀態，在廠用Ⅰ段母線失電后，兩組直流蓄電池的浮充電裝置以及2號機A、B兩套勵磁裝置都失去了交流電源。

(3) 勵磁調節器交流電失電后，可自動由220 V直流母線供電，但由于蓄電池維護質量差，蓄電池失去浮充電，使Ⅰ組直流母線電壓從240 V瞬間下降為180 V(事后由試驗所得)，造成靠Ⅰ組直流母線供電的2號發電機勵磁調節器24 V開關電源不能正常投入，使觸發勵磁整流可控硅的脈沖丟失，勵磁裝置失控，轉子失磁。

4 事故擴大原因

(1) 失磁保護拒動是事故擴大的重要原因之一。該機組失磁保護是由RZE1失磁阻抗繼電器和REL1動態失磁保護繼電器組成的，只有兩繼電器均動作才能出口。動態失磁保護繼電器反應的是發電機電勢及定子電流的變化率，只在失磁的變化過程中才能動作。從錄波圖上分析，在動態失磁保護繼電器可能動作，而失磁阻抗繼電器在失磁達到穩態時才能動作，此時動態失磁保護繼電器已經返回(該繼電器動作后只延時3 s)，造成失磁保護拒動。

(2) 在發電機異步運行時，調速器和過速保護測頻信號不能反映機組轉子的轉速是發電機失磁后機組過速的主要原因。

　　機組失磁后，發電機的同步電磁轉矩隨著轉子直流電流的減小而減小，而水輪機的巨大功率(事故前基本是滿負荷)使機組加速，造成機組轉速超過同步轉速。由于機組調速器的測量信號取自發電機電壓的PT上，又由于機組過速保護只有一套，其測頻信號也取自發電機電壓的PT上，而PT反映的是電網頻率，在發電機異步運行時不能反映機組轉子的轉速。所以，在機組失步時，(這時電網頻率是幾乎不變的)，調速器和過速保護不能抑制過速和起到過速保護的作用。

(3) 機組后備保護不完善又是機組事故擴大的重要原因。由于發電機失磁，發電機的磁場只能由定子從系統吸收無功來建立，所以發電機定子電流驟增，發電機電壓也隨之降低。但是，發電機沒有配置三相低電壓過流保護，發電機失步后，雖已嚴重過電流，卻無保護動作跳閘。另外，機組過速保護也沒有配置與主保護原理不同的后備保護，使主過速保護失效后，機組只有再過速。

(4) 當運行人員發現機組超速，以及勵磁電流、電壓，定子電流、電壓，有功、無功功率等參數發生大幅度越限變化時，未能及時做緊急停機處理，這也是事故擴大的一個原因。

　　由于以上原因造成機組嚴重超速，使發電機轉子上的阻尼繞組產生過電流，阻尼環的元件因承受過流產生的過熱以及受機組超速產生的過大離心力的作用而甩出，造成發電機掃膛，定子繞組短路。好在短路引起了發電機差動保護動作跳閘，使機組停了下來，避免了機組轉子飛逸的更慘重的后果。

5 事故防范措施

(1) 廠用電系統、直流系統發生故障，往往會引起災難性的后果，所以，必須保證這2個供電系統有足夠的可靠性，保證可能危及電力系統及發供電設備安全的重要設備、保護及自動控制裝置等重要負荷的供電回路配置合理，確保在任何時候都不中斷供電電源。

(2) 免維護蓄電池不是真正意義上的免維護，只是維護工作量小而已。必須根據廠家說明書進行正常維護，以保證蓄電池始終處于良好的工作狀態。特別要注意定期進行核對性充放電試驗，校核蓄電池的容量。發現畜電池容量不足，應及時更換。應清醒地認識到，蓄電池在浮充電狀態下，直流母線的電壓比較高，并不一定表明蓄電池的狀態良好。

(3) 水電廠的調速器及過速保護，如果其測頻信號取自發電機出口電壓PT上，則在機組失步時，調速器及過速保護不能起到調節、保護機組過速的作用。為了保證所取的測頻信號能真正反映機組轉子的轉速，測頻信號可取自在轉子上加裝的齒盤測速器。另外為了可靠地防止機組過速，在已裝有電氣式過速保護的基礎上，還要加裝機械式過速保護。為了增加可靠性，大型水輪發電機組還應裝設兩級機械過速保護。

(4) 失磁保護是發電機的重要保護，要重視其選型和投運后的校驗及維護，盡力減少保護的拒動。

(5) 加強對運行人員應急處理事故能力的培訓，增強“保設備”安全的教育，使運行人員在發生可能危及機組安全的情況時，能夠果斷地做緊急停機處理，確保設備的安全。