陳浩森，丁 威，李光耀

(1.三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133;2.溪洛渡電廠籌建處，云南 昭通 657300)

0 引言

三峽地下電站30 號機的保護裝置由許繼(許昌繼電器廠，下同)提供。2011年10月，該機進行了深水位試驗，試驗期間開停機次數(shù)較多，在試驗期間的停機過程中，轉(zhuǎn)子一點接地保護多次動作，每次動作均為不穩(wěn)定接地，保護在動作一段時間后自行返回。對此情況，工作人員對故障數(shù)據(jù)進行了總結(jié)分析并采用了交流法查找故障點，兩種方法相互綜合最終找出了故障磁極。處理后經(jīng)長時間運行觀察，故障點已經(jīng)成功消除。

1 30 號機轉(zhuǎn)子接地保護簡介

三峽電站30 號機配置了兩套轉(zhuǎn)子接地保護，兩套保護經(jīng)過切換把手互為冷備用，其中第一套保護為WFB－823A，采用外加低頻方波注入原理(如圖1 所示)，第二套保護為WFB801S 內(nèi)部集成的乒乓切換式保護(如圖2 所示)。正常運行時投入注入式保護，兩種保護的基本原理，保護設(shè)置了兩段定值，20 kΩ、5 s 以及5 kΩ、5 s，均動作于報警。

圖1 低頻方波注入原理圖

圖2 乒乓切換注入式保護原理圖

2 保護的動作情況

據(jù)記載，截止2011年11月9 日，30 號機進行深水位試驗開停機18次，其中轉(zhuǎn)子接地保護動作10次，每次都是在電氣制動退出前勵磁電壓為190 V 左右動作的，接地電阻一般為0.6 kΩ，接地位置在距轉(zhuǎn)子負極90%處，持續(xù)動作時間6～14 min 左右。保護分部進行了多次跟蹤檢查，現(xiàn)列出3次能突出反映問題的停機情況。

(1)2011年10月22 日12:38.15 機組停機。

保護動作情況說明如下。

①停機前，勵磁電壓為226 V，A 套轉(zhuǎn)子接地電阻為655.36 kΩ，B 套轉(zhuǎn)子接地電阻為250～655.36 kΩ。

②停機未投電氣制動時，勵磁電壓為0.25 V，A套轉(zhuǎn)子接地電阻為655.36 kΩ，B 套因沒有勵磁電壓，不能測出轉(zhuǎn)子接地電阻。

③投入電氣制動時，勵磁電壓為183 V，B 套轉(zhuǎn)子接地電阻最低82 kΩ，切回A 套，接地電阻Rg=655.36 kΩ。切回B 套觀察，最低0.02 kΩ，約3 s后，勵磁電壓為0.25 V(相當于電制動退出)，B 套不能測出Rg，又切回A 套，顯示0.023 kΩ、0.016 kΩ，5 s 后A 套轉(zhuǎn)子接地動作，約10 min 后返回。

從上述過程判斷，30F A 套、B 套轉(zhuǎn)子接地保護裝置正常。

(2)2011年10月26 日02:07.21 機組停機保護動作情況說明如下。

在電氣制動勵磁電壓從192 V 以上開始下降時B 套轉(zhuǎn)子接地保護動作，轉(zhuǎn)子接地持續(xù)時間約10'50″，接地電阻0.632 kΩ，接地位置距負極89.7%處。

(3)2011年11月1 日21:12.54 機組停機保護動作情況說明如下。

B 套轉(zhuǎn)子接地動作時刻在電氣制動投入后，勵磁電壓為185 V，勵磁電流為1 842 A，動作10.53 s后，勵磁電流、勵磁電壓開始下降，轉(zhuǎn)子接地持續(xù)時間約11'50″，接地電阻0.627 kΩ，接地位置距負極89.978%處。

(4)2011年11月6 日14:06 機組停機保護動作情況說明如下。

轉(zhuǎn)子接地第一次動作時刻在電氣制動投入后，勵磁電壓為189 V，，動作持續(xù)22.645 s 后返回，又經(jīng)4.695 s 后第二次動作(勵磁電壓已降為0)，約14 min 后返回。接地電阻0.125 kΩ，接地位置距負極89.901%處。

(5)A 套轉(zhuǎn)子接地檢測故障測距統(tǒng)計如表1 所示。

從2011年10月11 日至2011年11月8 日的故障數(shù)據(jù)中統(tǒng)計分析，30F A 套轉(zhuǎn)子接地能檢測故障測距共有18次，其中故障點在7 號磁極和8 號磁極之間的有2次，占磁極總數(shù)的11.1%，8 號磁極和9 號磁極之間的有5次，占磁極總數(shù)的27.8%，在9 號磁極和10 號磁極之間的有6次，占磁極總數(shù)的33.3%，在10 號磁極和11 號磁極之間的有2次，占磁極總數(shù)的11.1%，在11 號磁極和12 號磁極之間的有3次，占磁極總數(shù)的16.7%。由上述統(tǒng)計可見2011年10月11 日至2011年11月18 日期間，30F 開停機18次，其中轉(zhuǎn)子接地保護動作11次，每次都是在電氣制動退出前勵磁電壓為190 V 左右動作的，接地電阻一般為0.6 kΩ，持續(xù)動作時間6～14 min 左右，總體來看故障定位的范圍在7～12 號磁極間。

表1 30F WFB－823 A 套轉(zhuǎn)子接地能檢測故障測距統(tǒng)計表

3 保護動作原因分析

(1)為防止因為裝置故障出現(xiàn)轉(zhuǎn)子接地保護誤動，對WFB－823A 裝置(注入方波原理)的轉(zhuǎn)子接地保護進行了現(xiàn)場測試。該保護主要利用方波兩個半波間在采樣電阻上的電壓差來測量對地電阻的大小。在回路正常時，采樣數(shù)據(jù)為零漂值接近為0，在回路異常時，方波電源會在采樣電阻上產(chǎn)生壓降，從而使保護動作，因此該保護可簡單認為是個采樣電阻上方波電壓的差電壓保護，最后換算成回路電阻值。簡單的說測量電阻上有穩(wěn)定的方波電壓采樣時，所測量的勵磁回路也就有接地回路了。

PR1 盤A 套許繼WFB－823 1.5 Hz 注入式，定值為20 kΩ、5 s;5 kΩ、5 s 均報警，當勵磁電壓大于10 V 時可以檢測接地電阻和接地位置，勵磁電壓小于10 V 時只能檢測接地電阻。PR2 盤B 套許繼乒乓式，定值為5 kΩ、5 s 報警，當勵磁電壓大于50 V時可以檢測接地電阻和接地位置，勵磁電壓小于50 V時該保護不起作用。

前6次動作時，因電氣制動過程中保護動作時間較短，現(xiàn)場無法及時切換至第二套轉(zhuǎn)子一點接地保護裝置。過了一會轉(zhuǎn)子接地保護再次動作時轉(zhuǎn)子回路已滅磁，乒乓式原理的第二套轉(zhuǎn)子接地保護已不能正常工作，而此時由于轉(zhuǎn)子電壓低于10 V 所以注入式轉(zhuǎn)子接地保護測距功能退出，裝置顯示測距位置為0。裝置第7次停機時，轉(zhuǎn)子接地保護再次動作，根據(jù)現(xiàn)場提供的動作波形數(shù)據(jù)，正、負半波差壓為0.46～0.48 V，裝置測量轉(zhuǎn)子接地電阻阻值為0?，F(xiàn)場人員在發(fā)電機已停機轉(zhuǎn)子回路電壓降為零時斷開注入源端子接線，在裝置勵磁電壓正極輸入端對地測量電阻為17.1 kΩ，電阻等效電路圖如圖3。

圖3 電阻等效電路圖

Rf為轉(zhuǎn)子電阻非常小可等效為0，轉(zhuǎn)子直接接地Rg=0，測量等效圖如圖4。

圖4 測量等效圖

此時Uf+理論對地等效電阻為30 kΩ//(30 kΩ+10 kΩ)=17.14 kΩ，理論數(shù)據(jù)與實際測量值一致。而后保護動作復歸后再次測量對地電阻為無窮大，由此可判斷故障點為轉(zhuǎn)子附件輸入端以前，而后對熔斷器后至附件的聯(lián)接導線進行絕緣測量，均正常。

(2)轉(zhuǎn)子接地保護動作后發(fā)電分部也利用交流法查找轉(zhuǎn)子接地點并定位。交流法試驗原理簡介:在轉(zhuǎn)子正負極間施加交流電壓，測量正、負極對地電壓值U1、U2(如圖5)。根據(jù)交流電在轉(zhuǎn)子正、負極間的電壓分布比例，在接地電阻Rg為穩(wěn)定小電抗接地情況下可由式(1)計算得到接地點位于幾號磁極附近。

圖5 交流法測量轉(zhuǎn)子一點接地原理圖

式中，n 為接地磁極;p 為磁極對數(shù)。

(3)測試結(jié)果如圖6 所示。

4 主要結(jié)論

(1)在轉(zhuǎn)子接地保護動作多次動作后，保護分部與許繼廠家溝通，廠家認為在勵磁兩端碳刷或外引線處發(fā)生接地的可能性較大，建議可以先查找如下幾個方面:勵磁電壓外引保險接線端子、其他外引勵磁電壓端子查看是否松動或相鄰搭接等、碳刷附近包括碳刷接地是否可靠。根據(jù)三峽電站30 號機的現(xiàn)場情況分析，推測故障點沒有發(fā)生在廠家所建議查找的幾個方面。

圖6 測試結(jié)果

(2)三峽電站保護分部和發(fā)電分部采用兩種方法檢查定位的結(jié)果較一致，重點檢查了7～12 號磁極。測得轉(zhuǎn)子對地電阻確實為0，位置在第8～9 號磁極。試驗過后緊急展開檢修，對轉(zhuǎn)子進行檢查，無明顯接地金屬物，只是發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極很臟，對相應磁極做了清掃。

(3)從拔出8～9 磁極清掃后，到并網(wǎng)運行16 h后停機，轉(zhuǎn)子接地未再次發(fā)生動作。

5 結(jié)語

對30 號機轉(zhuǎn)子一點接地保護頻繁動作進行了分析，從最終的結(jié)果來看，故障點已經(jīng)查明，但從故障點的實際情況似乎無法解釋保護的下列行為:即只在停機過程中動作，動作后保持一段時間之后自行返回。由此看來，該現(xiàn)象仍然值得繼續(xù)深入分析和討論。