一次發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)拒動事故的分析

徐金+仇孝國

摘 要

本文對某電廠在發(fā)電機(jī)失磁事故后失磁保護(hù)拒動的案例進(jìn)行了詳細(xì)分析，分析了失磁保護(hù)拒動的原因，進(jìn)一步分析了失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)的應(yīng)用注意事項(xiàng)，對于失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)的整定以及轉(zhuǎn)子電壓回路接線情況具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】失磁保護(hù) 轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù) 轉(zhuǎn)子電壓回路接線

失磁保護(hù)一般采用靜穩(wěn)邊界圓或者異步邊界圓的阻抗判據(jù)為主判據(jù)，通過機(jī)端阻抗的變化來鑒別正常運(yùn)行和失磁故障。為了增加阻抗繼電器的可靠性，失磁保護(hù)還必須利用其它特征量作為輔助判據(jù)。由于勵磁電壓下降是造成發(fā)電機(jī)失磁的直接原因，因?yàn)榭梢园褎畲烹妷合陆底鳛槭Т疟Ｗo(hù)的一個判據(jù)。但是轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)整定不當(dāng)、或者轉(zhuǎn)子電壓接線不合適，也會導(dǎo)致失磁保護(hù)拒動。本文結(jié)合對某水電廠一臺機(jī)組發(fā)生失磁故障而失磁保護(hù)拒動的案例分析，對失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)的整定以及使用情況作了分析。

1 事故簡要介紹

2015年，某水電廠#3機(jī)組準(zhǔn)備停機(jī)，運(yùn)行人員將負(fù)荷降低2000KW（約5%額定有功），監(jiān)控上位機(jī)發(fā)“停機(jī)”令后，由于#3機(jī)組現(xiàn)地LCU開入模塊未正確反映機(jī)端斷路器（以下稱GCB）處于合閘位置，監(jiān)控誤判為GCB已分閘，未執(zhí)行GCB跳閘令，監(jiān)控直接將滅磁開關(guān)分閘，導(dǎo)致#3機(jī)組發(fā)生失磁故障。發(fā)電機(jī)失磁以后，失磁保護(hù)并未動作停機(jī)，約8分鐘后運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)異常并手動緊急停機(jī)。

該機(jī)組失磁保護(hù)定值設(shè)置情況如下：阻抗圓判據(jù)選擇靜穩(wěn)圓，阻抗Z1=6.60Ω∠90?，Z2=-53Ω∠-90?，機(jī)端低電壓定值90V，無功反向判據(jù)-15%的額定有功，轉(zhuǎn)子低電壓定值62V。機(jī)組失磁時(shí)機(jī)端阻抗約為8Ω∠-85?，機(jī)組進(jìn)相約為-33Mvar（約-77%的Pn），機(jī)端線電壓二次值約為88V，勵磁電壓（以下也稱轉(zhuǎn)子電壓）約370V。

2 失磁保護(hù)拒動原因分析

根據(jù)事故發(fā)生時(shí)記錄的數(shù)據(jù)可知，發(fā)電機(jī)在失磁運(yùn)行期間，除了轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)以外，其他失磁保護(hù)投入的判據(jù)均已滿足。由于失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)與其他判據(jù)是與門關(guān)系，故本次機(jī)組失磁故障，失磁保護(hù)拒動的原因是：失磁定值中投入了轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)且事故過程中轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)一直不滿足條件。

事故后根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)記錄看，滅磁開關(guān)分開后，轉(zhuǎn)子電流逐步衰減到0，機(jī)端電壓開始下降，因勵磁系統(tǒng)控制方式為機(jī)端電壓閉環(huán)，故勵磁系統(tǒng)開始強(qiáng)勵，勵磁整流后的電壓升高到370V左右，但因滅磁開關(guān)實(shí)際是斷開的，故轉(zhuǎn)子上仍然沒有勵磁電流，機(jī)組持續(xù)處于失磁狀態(tài)，勵磁系統(tǒng)電壓一直維持在較高的水平。經(jīng)過比較，勵磁系統(tǒng)記錄的勵磁電壓和保護(hù)裝置記錄的勵磁電壓大小相同，可知保護(hù)裝置采樣測量正常，即失磁拒動非保護(hù)裝置本身故障導(dǎo)致。

3 轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)不滿足原因分析

根據(jù)滅磁開關(guān)分閘后，保護(hù)裝置測量的轉(zhuǎn)子電壓與勵磁系統(tǒng)記錄的勵磁電壓相等，但與轉(zhuǎn)子繞組上的電壓不等這一現(xiàn)象，推測保護(hù)用的勵磁電壓接線應(yīng)取自滅磁開關(guān)的整流橋這一側(cè)。在滅磁開關(guān)分開以后，轉(zhuǎn)子繞組上的勵磁電壓實(shí)際衰減到0，但是整流橋側(cè)因勵磁調(diào)節(jié)器的強(qiáng)勵，勵磁電壓處于很高的水平，故經(jīng)轉(zhuǎn)子低電壓閉鎖的失磁保護(hù)不可能動作。實(shí)際現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，失磁保護(hù)用的轉(zhuǎn)子電壓接線確實(shí)接在滅磁開關(guān)的整流橋一側(cè)?，F(xiàn)場轉(zhuǎn)子電壓接線原理示意圖如圖1所示。

本次失磁事故發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)未能及時(shí)動作，其原因就是失磁保護(hù)的轉(zhuǎn)子電壓接線是取自勵磁系統(tǒng)的整流橋側(cè)，導(dǎo)致在滅磁開關(guān)分開以后，提供給保護(hù)裝置的轉(zhuǎn)子電壓并非轉(zhuǎn)子繞組兩端的電壓。

4 失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)的應(yīng)用分析

失磁保護(hù)中的主判據(jù)一般選擇為機(jī)端阻抗判據(jù)，輔助判據(jù)可選無功反向判據(jù)、機(jī)端或者母線低電壓判據(jù)、轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)等，其中轉(zhuǎn)子電壓作為轉(zhuǎn)子勵磁電流大小的直接表征量，能夠直觀的反映機(jī)組失磁時(shí)的轉(zhuǎn)子電壓降低這一明顯特征，故失磁保護(hù)投入轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)是合理的。但按照失磁保護(hù)的要求，轉(zhuǎn)子電壓應(yīng)當(dāng)正確反映“轉(zhuǎn)子繞組”上的勵磁電壓，而并非“勵磁系統(tǒng)”的勵磁電壓。在正常運(yùn)行工況下，滅磁開關(guān)處于合閘位置，勵磁系統(tǒng)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)子電壓是相同的，但是在滅磁開關(guān)分開以后，兩者可能并不相同。如果轉(zhuǎn)子電壓接線是接在轉(zhuǎn)子繞組兩端，則在滅磁開關(guān)分開以后，失磁保護(hù)測量的轉(zhuǎn)子電壓應(yīng)該是先是比較大的負(fù)值的勵磁電壓，之后快速衰減到0，失磁保護(hù)的轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)可靠滿足，失磁保護(hù)將可靠動作。

5 失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)的優(yōu)化方案

通過上述事故案例分析總結(jié)可知，失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意采用以下優(yōu)化方案：

方案1：失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子電壓應(yīng)取自滅磁開關(guān)靠轉(zhuǎn)子繞組一側(cè)。

方案2：在不確定失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子電壓接線是否正確的情況下，宜將失磁保護(hù)最后一段整定為不經(jīng)過轉(zhuǎn)子低電壓閉鎖，延時(shí)整定需可靠躲過系統(tǒng)最大振蕩周期。

參考文獻(xiàn)

[1]電力主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2001.

作者簡介

徐金（1979-），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。

仇孝國（1982-），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、調(diào)度自動化工作。

作者單位

南京南瑞繼保電氣有限公司 江蘇省南京市 211100endprint