一起汽輪發(fā)電機(jī)定子100%接地報(bào)警的分析與處理

魏明勇

（廈門(mén)華夏國(guó)際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門(mén) 361026）

0 引 言

大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障是發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)故障之一，占發(fā)電機(jī)定子繞組故障的70%～80%。大型汽輪發(fā)電機(jī)定子對(duì)地電容較大，當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障時(shí)，故障點(diǎn)的電容電流一般都較大，會(huì)影響汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐砂l(fā)電機(jī)定子鐵芯燒損。同時(shí)，定子繞組接地故障還可能引起接地弧光過(guò)電壓，導(dǎo)致定子繞組故障點(diǎn)周?chē)渌恢媒^緣繼續(xù)被破壞，形成嚴(yán)重的汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組相間或匝間短路故障。對(duì)于大型機(jī)組，單相接地電容電流小于1.0 A為安全電流。在安全電流下，定子接地保護(hù)只發(fā)信號(hào)而不跳閘，但應(yīng)及時(shí)檢查處理，防止發(fā)展為嚴(yán)重的定子繞組故障而造成汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯燒損。

1 概 況

廈門(mén)華夏國(guó)際電力發(fā)展有限公司是運(yùn)營(yíng)4×300 MW機(jī)組的大型發(fā)電公司。公司4臺(tái)機(jī)組發(fā)變組根據(jù)要求進(jìn)行雙重保護(hù)配置，其中2套保護(hù)均采用南瑞RCS985B保護(hù)裝置，分別為發(fā)變組保護(hù)A柜和發(fā)變組保護(hù)B柜。RCS985B保護(hù)裝置配置的發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)主要由基波零序電壓定子接地保護(hù)、三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)以及三次諧波電壓差動(dòng)定子接地保護(hù)3部分構(gòu)成。機(jī)端三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)開(kāi)口三角零序電壓，中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓取自中性點(diǎn)TV，其中#3發(fā)變組保護(hù)A柜機(jī)端三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)出口第一組電壓互感器TV1的開(kāi)口三角零序電壓，#3發(fā)變組保護(hù)B柜的機(jī)端三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)出口第二組電壓互感器TV2的開(kāi)口三角零序電壓。三次諧波保護(hù)動(dòng)作方程為：

式中，U3T為機(jī)端三次諧波電壓值；U3N為中性點(diǎn)三次諧波電壓值；K3WZD為三次諧波電壓比值整定值。三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)。三次諧波電壓差動(dòng)動(dòng)作方程為：

式中，為機(jī)端三次諧波電壓向量；為中性點(diǎn)三次諧波電壓向量；為實(shí)時(shí)調(diào)整系數(shù)向量；kre為三次諧波差動(dòng)比率定值。在機(jī)組并網(wǎng)后且機(jī)組實(shí)際檢測(cè)到的負(fù)荷電流大于0.2倍發(fā)電機(jī)額定電流時(shí)，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)三次諧波電壓差動(dòng)保護(hù)自動(dòng)投入運(yùn)行，三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)動(dòng)作于信號(hào)。

2 故障現(xiàn)象經(jīng)過(guò)及故障現(xiàn)象分析

2018年1月10日22:06，#3機(jī)組在運(yùn)行中電氣軟光字牌報(bào)“發(fā)變組保護(hù)裝置報(bào)警”“發(fā)電機(jī)定子接地報(bào)警”，同時(shí)#3機(jī)組后備手動(dòng)操作屏上出現(xiàn)“機(jī)組異?！惫庾峙茍?bào)警。

檢查#3發(fā)變組保護(hù)裝置，發(fā)現(xiàn)#3發(fā)變組保護(hù)A、B柜均報(bào)三次諧波電壓差動(dòng)信號(hào)報(bào)警。檢查#3機(jī)組發(fā)變組保護(hù)A柜電壓采樣值，機(jī)端電壓為A相55.54 V、B相55.63 V、C相55.68 V，機(jī)端零序電壓0.6 V，三次諧波電壓為1.23 V，中性點(diǎn)三次諧波電壓為2.41 V，差壓為1.60 V。檢查#3機(jī)組發(fā)變組保護(hù)B柜電壓采樣值，機(jī)端電壓為A相55.53 V、B相55.61 V、C相55.67 V，機(jī)端零序電壓0.60 V，三次諧波電壓為1.23 V，中性點(diǎn)三次諧波電壓為2.41 V，差壓為1.60 V。采樣值滿(mǎn)足定子接地保護(hù)三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)，兩套保護(hù)裝置同時(shí)動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。

檢查#3機(jī)組故障錄波裝置實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，#3機(jī)組機(jī)端電壓A相55.56 V、B相55.65 V、C相55.70 V，機(jī)端零序電壓0.60 V，機(jī)端自產(chǎn)零序三次諧波為0.05 V，機(jī)端三次諧波電壓為1.24 V，與兩套發(fā)變組保護(hù)裝置采集數(shù)據(jù)基本相符。調(diào)取#3發(fā)變組故障錄波裝置故障時(shí)刻數(shù)據(jù)和故障錄波裝置故障前數(shù)據(jù)，分別如圖1和圖2所示。

根據(jù)#3發(fā)變組保護(hù)A、B柜及#3機(jī)故障錄波裝置的采集數(shù)據(jù)分析，#3發(fā)變組保護(hù)裝置發(fā)出定子接地保護(hù)報(bào)警前后，兩套保護(hù)裝置采集到的機(jī)端電壓三相基本維持平衡，且兩套保護(hù)的零序電壓都很小，基本排除了#3發(fā)電機(jī)發(fā)生定子繞組單相接地故障的可能性?？紤]到發(fā)變組保護(hù)A、B柜同時(shí)動(dòng)作，排除了保護(hù)裝置采集及數(shù)模轉(zhuǎn)換故障的可能，將故障初步定位在三次諧波電壓外部接線(xiàn)上。進(jìn)一步檢查#3機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT柜，發(fā)現(xiàn)#3發(fā)變組A、B柜三次諧波電壓均取自#3發(fā)電機(jī)第一組電壓互感器的開(kāi)口零序電壓，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)#3發(fā)電機(jī)第一組電壓互感器三相電壓平衡且數(shù)據(jù)穩(wěn)定，開(kāi)口零序電壓在0.5～0.6 V輕微跳動(dòng)。

圖1 #3發(fā)變組故障錄波裝置故障時(shí)刻數(shù)據(jù)圖

圖2 #3機(jī)組故障錄波裝置故障前數(shù)據(jù)圖

3 故障處理及防范措施

根據(jù)#3發(fā)變組保護(hù)裝置報(bào)警信號(hào)及相關(guān)電氣參數(shù)，對(duì)照#3機(jī)組故障錄波數(shù)據(jù)，確認(rèn)#3發(fā)電機(jī)定子繞組對(duì)地絕緣正常，確定#3發(fā)電機(jī)定子100%接地報(bào)警原因?yàn)?3發(fā)電機(jī)第一組電壓互感器開(kāi)口三角電壓及其回路問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)#3發(fā)電機(jī)出口PT柜進(jìn)行緊固處理，#3發(fā)變組保護(hù)裝置告警消失，再次檢查#3發(fā)變組保護(hù)A、B柜采集數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)#3發(fā)電機(jī)各電氣數(shù)據(jù)已全部恢復(fù)正常。

#3發(fā)變組保護(hù)三次諧波電壓差動(dòng)信號(hào)報(bào)警后，工作人員通過(guò)數(shù)據(jù)分析判斷，成功處理一起汽輪發(fā)電機(jī)定子100%接地報(bào)警事件，避免了由此引發(fā)的非計(jì)劃停運(yùn)事件。但是，由于#3機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法徹查故障原因，因此制定了以下后續(xù)防范措施。第一，加強(qiáng)#3發(fā)變組各電氣模擬量觀察，做好數(shù)據(jù)記錄及跟蹤。第二，結(jié)合#3機(jī)組檢修，將#3發(fā)變組保護(hù)A、B柜的三次諧波電壓分開(kāi)，分別取自#3發(fā)電機(jī)機(jī)端第一組、第二組PT開(kāi)口三角電壓。第三，結(jié)合#3機(jī)組檢修，徹底檢查#3機(jī)發(fā)電機(jī)出口PT開(kāi)口三角繞組情況。第四，先觀察數(shù)據(jù)，若有異常再進(jìn)行分析處理。

4 結(jié) 論

此次華夏電力公司發(fā)變組定子接地保護(hù)報(bào)警處理過(guò)程突出了保護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)分析處理能力，糾正了一起基建接線(xiàn)錯(cuò)誤，排除了誤判為發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障的可能性，避免了一次機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。可見(jiàn)，在事件處理中一定要注重?cái)?shù)據(jù)分析，不能憑經(jīng)驗(yàn)而放任故障發(fā)展，也不能盲目擴(kuò)大事件范圍，造成不必要的損失。