廖歐

摘 要：就水輪發(fā)電機失磁保護動作事件，討論失磁保護的原理及其接線方面的問題，分析失磁保護動作原因，指出發(fā)電機保護在安裝調(diào)試方面所暴露的問題，并提出整改措施。

關(guān)鍵詞：失磁保護 靜穩(wěn)阻抗圓 異步邊界阻抗圓

中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0052-04

1 失磁保護原理

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障使勵磁降低或全失磁，從而導致發(fā)電機與系統(tǒng)間失步，對機組本身及電力系統(tǒng)的安全造成重大的危害。因此，大、中型機組裝設(shè)失磁保護，其主判據(jù)可由下述判據(jù)組成。

1.1 靜穩(wěn)極限勵磁電壓Ufd（P）主判據(jù)

該判據(jù)的優(yōu)點是：凡是能導致失步的失磁初始階段，由于Ufd（勵磁電壓）快速降低，Ufd（P判據(jù)可快速動作；在通常工況下失磁，Ufd（P）判據(jù)動作大約比靜穩(wěn)邊界阻抗判據(jù)動作提前1S以上，有預(yù)測失磁失步的功能。

Ufd（P）判據(jù)的動作方程為：Ufd≤Kset（P-Pt）

1.2 定勵磁低電壓輔助判據(jù)

為了保證在機組空載運行及P

1.3 靜穩(wěn)邊界阻抗主判據(jù)

阻抗扇形圓動作判據(jù)匹配發(fā)電機靜穩(wěn)邊界圓，采用0°接線方式，動作特性見下圖，發(fā)電機失磁后，機端測量阻抗軌跡由圖中第I象限隨時間進入第Ⅳ象限，達靜穩(wěn)邊界附近進入圓內(nèi)。

靜穩(wěn)邊界阻抗判據(jù)滿足后，至少延時1～1.5 s發(fā)失磁信號、壓出力或跳閘，延時1～1.5 s的原因是躲開系統(tǒng)振蕩。扇形與R軸的夾角10°～15°為了躲開發(fā)電機出口經(jīng)過渡電阻的相間短路，以及躲開發(fā)電機正常進相運行。靜穩(wěn)邊界阻抗判據(jù)動作特性如圖2所示。

2 失磁保護邏輯方案

某電廠的發(fā)電機保護采用許繼電氣股份有限公司生產(chǎn)的WFB-801A/F型發(fā)電機保護裝置（內(nèi)含勵磁變保護）。WFB-801A/F裝置提供三種失磁保護方案，電廠選擇方案一，邏輯框圖如圖3所示。

保護“靜穩(wěn)阻抗Z1<”判據(jù)經(jīng)延時t1后經(jīng)失磁一段出口發(fā)信號；保護“靜穩(wěn)阻抗 Z1<”判據(jù)經(jīng)延時t1后和機端低電壓判據(jù)“Ug<（0.8～0.9）Ugn”組合后經(jīng)失磁二段動作出口，可保證全失磁或部分失磁失步時出口動作：“靜穩(wěn)阻抗Z1<”判據(jù)和勵磁低電壓判據(jù)“Ufd<0.8Ufd0”組合后也可經(jīng)失磁二段動作出口；如果失磁二段動作僅切換勵磁（或減出力）并發(fā)失磁信號，經(jīng)延時t3后，若切換勵磁（或減出力）失敗，則保護三段出口跳閘。t1延時是為了躲開系統(tǒng)振蕩。失磁一段出口一般只宜發(fā)失磁信號，不宜自動切換勵磁或自動壓出力，因“靜穩(wěn)阻抗Z1”動作區(qū)較大，在發(fā)電機正常進相運行時失磁一段可能誤出口而誤切換勵磁或誤減出力。

某電廠1號機于2013年6月投運，單機容量為360 MW，失磁保護由三個動作元件組成：靜穩(wěn)阻抗元件、機端低電壓元件、勵磁低電壓元件。動作判據(jù)為靜穩(wěn)阻抗和機端低電壓同時滿足整定值，或靜穩(wěn)阻抗和勵磁低電壓同時滿足整定值，失磁二段出口解列機組。失磁保護方案為：

（1）靜穩(wěn)阻抗元件動作，失磁一段出口發(fā)信號；

（2）靜穩(wěn)阻抗元件和機端低電壓元件動作，失磁二段出口解列機組；

（3）穩(wěn)態(tài)異步阻抗元件動作，失磁二段出口解列機組；增加保護動作的可靠性，保護穩(wěn)態(tài)異步邊界圓的動作區(qū)遠小于靜穩(wěn)邊界扇形動作區(qū)。

（4）如果失磁二段動作僅切換勵磁（或減出力）并發(fā)失磁信號，經(jīng)延時后，若切換勵磁（或減出力）失敗，則保護三段出口跳閘。

3 1號發(fā)電機失磁保護動作情況

2013年07月28日，1號機帶有功功率290 MW，無功功率40 MVar運行正常，01時37分53秒，線路主一、主二保護縱聯(lián)差動保護、C相分相差動保護動作，5333、5332斷路器保護跳閘，5333斷路器延時976毫秒重合閘動作，5332斷路器延時1478毫秒重合閘動作。

7月28日1時37分53秒，500 kV線路C相單瞬故障重合閘動作成功。在線路C相跳閘后重合閘動作前的非全相運行期間，01時37分54秒，1號發(fā)電機保護A柜：失磁二段保護動作，機組與系統(tǒng)解列；01時37分54秒，1號發(fā)電機保護B柜：失磁二段保護動作、機端三次諧波發(fā)信，機組與系統(tǒng)解列。

4 保護動作原因分析

4.1 保護動作行為分析

事故時失磁一段沒有動作信號（需延時t1=1 s），只有失磁二段動作，說明失磁二段動作時的判據(jù)為靜穩(wěn)阻抗Z1（不經(jīng)延時）和勵磁低電壓判據(jù)相與后經(jīng)過0.2 s延時出口。

裝置動作報告分析：

1號機A套失磁保護二段動作時間為：故障時間：2013-07-28 01：37：54.466， 動作時間：38 ms其中“故障時間：2013-07-28 01：37：54.466”為失磁保護邏輯延時0.2 s后，保護啟動時刻，“動作時間：38 ms”為失磁邏輯靜穩(wěn)阻抗和勵磁低電壓條件滿足，延時0.2 s后的出口時間，保護總的動作時間為0.238 s。

從保護動作報告可知，1號機失磁保護Ⅱ段動作出口跳閘，其中定子接地三次諧波保護（僅B柜配置）動作發(fā)信為發(fā)電機與系統(tǒng)解列后發(fā)出的信號，與失磁保護動作沒有關(guān)聯(lián)。機組失磁保護動作后，電廠立即對發(fā)電機保護裝置進行全面檢查，其中對失磁保護的相關(guān)二次回路進行了重點檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機的勵磁電壓并未接入保護裝置。從發(fā)變組的故障錄波圖可以看出，失磁保護是在500 kV龍仁線C相故障跳閘后的非全相運行期間動作跳閘的。失磁Ⅱ段動作時刻，保護裝置采樣各電流、電壓大小如圖4所示。

保護動作時，機端測量阻抗Z=Uab/Iab=53.62∠217.78（Ω），在靜穩(wěn)阻抗圓Z1圓內(nèi)，勵磁電壓0.025 V，有功功率為-108.280 W，動作點落在第三相象限，滿足裝置動作條件。但區(qū)外故障，線路非全相運行，發(fā)電機功率落在第三象限，這種現(xiàn)象是不正確的。為此，對發(fā)電機保護裝置的故障錄波數(shù)據(jù)進行了進一步分析，保護裝置啟動前后的故障錄波圖如圖5所示。

圖5中黃線時刻為線路C相故障時刻，紅線為故障前某一時刻，從紅線處的計算值可以看出A相電壓超前A相電流（5.842-（-179.134）184.972度，故障前機組處于正常發(fā)電狀態(tài)，A相電壓超前A相電流184.972度肯定是不對的，B、C相電壓同樣超前電流185度和186.2度，由此可以判斷機端失磁保護用電流互感器（與發(fā)電機差動保護共用）極性接反，而發(fā)電機運行期間的差流為零，表明發(fā)電機中性點的電流互感器極性同樣接反。

由于機端失磁保護用電流互感器極性接反，導致發(fā)電機機端測量阻抗在區(qū)外500 kV線路C相故障跳閘后的非全相運行期間，其測量阻抗落入了失磁保護的靜穩(wěn)阻抗圓（見圖6、7）。

從保護裝置動作錄波圖可以看出，裝置失磁保護測量阻抗變化軌跡基本不變，且處于第三象限，位于靜穩(wěn)阻抗圓內(nèi)。根據(jù)失磁保護的動作邏輯，事故時失磁Ⅰ段沒有動作信號（需延時t1=1 s），只有失磁Ⅱ段動作，說明失磁Ⅱ段動作時的判據(jù)為靜穩(wěn)阻抗Z1（不經(jīng)延時）和勵磁低電壓判據(jù)相與后經(jīng)過0.2 s延時出口（其中保護動作報告中的失磁保護動作時間38 ms為經(jīng)過0.2 s延時滿足動作條件后的延時，總的動作時間0.238 s）。由于沒有將發(fā)電機勵磁電壓接入保護裝置，因此“發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓”的判據(jù)一直滿足，加之發(fā)電機保護CT極性接反，導致500 kV線路C相故障跳閘后的非全相運行期間，“機端測量阻抗”進入了“機端靜穩(wěn)阻抗圓”的動作區(qū)，滿足失磁保護Ⅱ段的動作條件而出口跳閘。

4.2 造成保護誤動的直接原因

4.2.1 設(shè)計錯誤

由于設(shè)計院與保護廠家在設(shè)計上存在脫節(jié)，保護廠家的失磁保護方案要求引入發(fā)電機勵磁電壓，而設(shè)計院在設(shè)計上又未將發(fā)電機勵磁電壓設(shè)計引入，造成失磁保護設(shè)計方案存在問題。導致設(shè)計上沒有將機組勵磁系統(tǒng)電壓引入發(fā)電機保護裝置，致使失磁保護中“發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓”判據(jù)一直開放。

4.2.2 CT極性錯誤

由于CT極性錯誤，造成機端測量阻抗方向錯誤，導致在500 kV線路C相單相故障跳閘后的非全相運行期間，發(fā)電機機端測量阻抗落入失磁保護的“靜穩(wěn)阻抗圓”，從而開放失磁保護Ⅱ段。

4.3 造成保護誤動的間接原因

電廠機組保護在設(shè)計、安裝調(diào)試、試驗驗收等各個環(huán)節(jié)上均存在管控不到位的問題，在保護裝置的安裝調(diào)試和試驗驗收期間，對保護裝置的相關(guān)二次回路、保護動作邏輯沒有逐項檢查和試驗驗證，導致發(fā)電機勵磁電壓未接入保護裝置的隱患沒有被及時發(fā)現(xiàn)，在機組帶負荷檢測CT極性試驗中，也未能檢查出CT極性接反的問題。

5 解決措施

（1）按發(fā)電機失磁保護方案一的要求，將勵磁電壓接入發(fā)電機A、B套保護裝置，作為發(fā)電機失磁保護動作判據(jù)，并進行相關(guān)保護邏輯功能及裝置采樣試驗，測試結(jié)果滿足失磁保護要求。

（2）將發(fā)電機失磁保護（差動、失步、誤上電、逆功率）用機端CT極性改接，同時機組中性點側(cè)CT極性也做相應(yīng)調(diào)整，以滿足失磁保護極性要求，并對改接后的CT、PT相量圖進行了測量、驗證，測試結(jié)果正確。機端及中性點側(cè)CT極性調(diào)整前后的變化如圖8所示。

（3）對1號發(fā)電機失磁保護進行檢驗，并在發(fā)電機保護電流回路整改后，通過帶負荷試驗驗證交流回路的正確性，確保發(fā)電機失磁保護功能正常，滿足要求。

5.1 失磁保護檢驗

5.1.1 采樣精度檢查（見表1）

5.1.2 阻抗判據(jù)定值校驗

定值：Z1A=22.09，Z1B=73.73

（1）最大靈敏角測試：

動作范圍：-10°至-168°，最大靈敏角為-89°；

（2）動作邊界測試（見表2）。

5.1.3 機端低電壓判據(jù)定值校驗

機端低電壓定值：80 V。

試驗時在機端電壓通道加入三相電壓，然后逐漸減小機端電壓至79.92 V，機端低電壓判據(jù)動作。

5.1.4 勵磁低電壓判據(jù)定值校驗

勵磁低電壓定值：132.8 V。

試驗時在勵磁電壓通道加入電壓，然后逐漸減小勵磁電壓至132.76 V，系統(tǒng)低電壓判據(jù)動作。

5.1.5 動作時間校驗

失磁保護Ⅰ段時間定值：1 s，動作于報警；失磁保護Ⅱ段動作于跳閘；失磁保護Ⅲ段時間定值：2.5 s，動作于跳閘。

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，實測失磁保護I段報警延時：1.02 s；

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，勵磁低電壓判據(jù)滿足，實測失磁保護Ⅱ段跳閘延時：0.201 s（勵磁低電壓判據(jù)有0.2s固定延時）。

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，機端低電壓判據(jù)滿足，實測失磁保護Ⅲ段跳閘延時2.44 s。

5.1.6 整組試驗

模擬發(fā)電機失磁保護動作，信號及出口接點均正常閉合。

5.2 二次回路整改情況

（1）電廠按定值要求，將發(fā)電機勵磁電壓接入了1號發(fā)電機保護裝置。

（2）電廠完成1號機的機端（主變低壓側(cè)）CT及發(fā)電機中性點側(cè)1分支、2分支CT極性調(diào)整工作。如圖9所示，發(fā)電機保護用CT二次繞組分別為BA1/BA11a/BA11b，BA2/BA12a/BA12b，極性調(diào)整后，二次接線均從近發(fā)電機側(cè)的極性端引出，即BA1、BA2改為S1引出線接A、B、C回路，S2引出線接N回路，BA11a、BA11b、BA12a、BA12b改為S2引出線接A、B、C回路，S1引出線接N回路，該接線方式滿足發(fā)電機保護的整體要求。

5.3 機組帶負荷檢查

發(fā)電機保護電流回路整改結(jié)束后，1號機組開機并網(wǎng)帶小負荷（30 MW）進行發(fā)電機保護A/B柜CT極性驗證性測試，測試結(jié)果正確，數(shù)據(jù)如下（見表3）。

通過二次回路整改以及試驗檢查后，1號機發(fā)電機保護各項功能正常。

6 結(jié)語

此次1號機失磁保護因CT極性錯誤、缺少勵磁低電壓動作元件造成誤動作，通過及時整改，發(fā)電機組運行正常。但應(yīng)從中注意以下問題：

（1）加強繼電保護專業(yè)人員專業(yè)技能、業(yè)務(wù)流程等內(nèi)容的培訓，提升業(yè)務(wù)技能水平。

（2）加強現(xiàn)場管理，對設(shè)備巡檢、核對運行方式等工作加強監(jiān)督檢查，完善繼電保護定值簽收、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行管理制度。

（3）加強二次系統(tǒng)復核試驗、保護回路正確性檢查、反措檢查等，定期開展保護定值復核工作，特別是與電力系統(tǒng)有關(guān)的保護定值，如靜穩(wěn)邊界判據(jù)與系統(tǒng)等值電抗Xs有關(guān)。

參考文獻

[1] 電氣主設(shè)備繼電保護原理與運用[M].中國電力出版社，1996.

[2] 電力系統(tǒng)微機繼電保護[M].人民郵電出版社，2005.

[3] WFB-800A系列微機發(fā)電機變壓器保護裝置技術(shù)說明書[Z].許繼電氣股份有限公司，2008.

保護動作時，機端測量阻抗Z=Uab/Iab=53.62∠217.78（Ω），在靜穩(wěn)阻抗圓Z1圓內(nèi)，勵磁電壓0.025 V，有功功率為-108.280 W，動作點落在第三相象限，滿足裝置動作條件。但區(qū)外故障，線路非全相運行，發(fā)電機功率落在第三象限，這種現(xiàn)象是不正確的。為此，對發(fā)電機保護裝置的故障錄波數(shù)據(jù)進行了進一步分析，保護裝置啟動前后的故障錄波圖如圖5所示。

圖5中黃線時刻為線路C相故障時刻，紅線為故障前某一時刻，從紅線處的計算值可以看出A相電壓超前A相電流（5.842-（-179.134）184.972度，故障前機組處于正常發(fā)電狀態(tài)，A相電壓超前A相電流184.972度肯定是不對的，B、C相電壓同樣超前電流185度和186.2度，由此可以判斷機端失磁保護用電流互感器（與發(fā)電機差動保護共用）極性接反，而發(fā)電機運行期間的差流為零，表明發(fā)電機中性點的電流互感器極性同樣接反。

由于機端失磁保護用電流互感器極性接反，導致發(fā)電機機端測量阻抗在區(qū)外500 kV線路C相故障跳閘后的非全相運行期間，其測量阻抗落入了失磁保護的靜穩(wěn)阻抗圓（見圖6、7）。

從保護裝置動作錄波圖可以看出，裝置失磁保護測量阻抗變化軌跡基本不變，且處于第三象限，位于靜穩(wěn)阻抗圓內(nèi)。根據(jù)失磁保護的動作邏輯，事故時失磁Ⅰ段沒有動作信號（需延時t1=1 s），只有失磁Ⅱ段動作，說明失磁Ⅱ段動作時的判據(jù)為靜穩(wěn)阻抗Z1（不經(jīng)延時）和勵磁低電壓判據(jù)相與后經(jīng)過0.2 s延時出口（其中保護動作報告中的失磁保護動作時間38 ms為經(jīng)過0.2 s延時滿足動作條件后的延時，總的動作時間0.238 s）。由于沒有將發(fā)電機勵磁電壓接入保護裝置，因此“發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓”的判據(jù)一直滿足，加之發(fā)電機保護CT極性接反，導致500 kV線路C相故障跳閘后的非全相運行期間，“機端測量阻抗”進入了“機端靜穩(wěn)阻抗圓”的動作區(qū)，滿足失磁保護Ⅱ段的動作條件而出口跳閘。

4.2 造成保護誤動的直接原因

4.2.1 設(shè)計錯誤

由于設(shè)計院與保護廠家在設(shè)計上存在脫節(jié)，保護廠家的失磁保護方案要求引入發(fā)電機勵磁電壓，而設(shè)計院在設(shè)計上又未將發(fā)電機勵磁電壓設(shè)計引入，造成失磁保護設(shè)計方案存在問題。導致設(shè)計上沒有將機組勵磁系統(tǒng)電壓引入發(fā)電機保護裝置，致使失磁保護中“發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓”判據(jù)一直開放。

4.2.2 CT極性錯誤

由于CT極性錯誤，造成機端測量阻抗方向錯誤，導致在500 kV線路C相單相故障跳閘后的非全相運行期間，發(fā)電機機端測量阻抗落入失磁保護的“靜穩(wěn)阻抗圓”，從而開放失磁保護Ⅱ段。

4.3 造成保護誤動的間接原因

電廠機組保護在設(shè)計、安裝調(diào)試、試驗驗收等各個環(huán)節(jié)上均存在管控不到位的問題，在保護裝置的安裝調(diào)試和試驗驗收期間，對保護裝置的相關(guān)二次回路、保護動作邏輯沒有逐項檢查和試驗驗證，導致發(fā)電機勵磁電壓未接入保護裝置的隱患沒有被及時發(fā)現(xiàn)，在機組帶負荷檢測CT極性試驗中，也未能檢查出CT極性接反的問題。

5 解決措施

（1）按發(fā)電機失磁保護方案一的要求，將勵磁電壓接入發(fā)電機A、B套保護裝置，作為發(fā)電機失磁保護動作判據(jù)，并進行相關(guān)保護邏輯功能及裝置采樣試驗，測試結(jié)果滿足失磁保護要求。

（2）將發(fā)電機失磁保護（差動、失步、誤上電、逆功率）用機端CT極性改接，同時機組中性點側(cè)CT極性也做相應(yīng)調(diào)整，以滿足失磁保護極性要求，并對改接后的CT、PT相量圖進行了測量、驗證，測試結(jié)果正確。機端及中性點側(cè)CT極性調(diào)整前后的變化如圖8所示。

（3）對1號發(fā)電機失磁保護進行檢驗，并在發(fā)電機保護電流回路整改后，通過帶負荷試驗驗證交流回路的正確性，確保發(fā)電機失磁保護功能正常，滿足要求。

5.1 失磁保護檢驗

5.1.1 采樣精度檢查（見表1）

5.1.2 阻抗判據(jù)定值校驗

定值：Z1A=22.09，Z1B=73.73

（1）最大靈敏角測試：

動作范圍：-10°至-168°，最大靈敏角為-89°；

（2）動作邊界測試（見表2）。

5.1.3 機端低電壓判據(jù)定值校驗

機端低電壓定值：80 V。

試驗時在機端電壓通道加入三相電壓，然后逐漸減小機端電壓至79.92 V，機端低電壓判據(jù)動作。

5.1.4 勵磁低電壓判據(jù)定值校驗

勵磁低電壓定值：132.8 V。

試驗時在勵磁電壓通道加入電壓，然后逐漸減小勵磁電壓至132.76 V，系統(tǒng)低電壓判據(jù)動作。

5.1.5 動作時間校驗

失磁保護Ⅰ段時間定值：1 s，動作于報警；失磁保護Ⅱ段動作于跳閘；失磁保護Ⅲ段時間定值：2.5 s，動作于跳閘。

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，實測失磁保護I段報警延時：1.02 s；

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，勵磁低電壓判據(jù)滿足，實測失磁保護Ⅱ段跳閘延時：0.201 s（勵磁低電壓判據(jù)有0.2s固定延時）。

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，機端低電壓判據(jù)滿足，實測失磁保護Ⅲ段跳閘延時2.44 s。

5.1.6 整組試驗

模擬發(fā)電機失磁保護動作，信號及出口接點均正常閉合。

5.2 二次回路整改情況

（1）電廠按定值要求，將發(fā)電機勵磁電壓接入了1號發(fā)電機保護裝置。

（2）電廠完成1號機的機端（主變低壓側(cè)）CT及發(fā)電機中性點側(cè)1分支、2分支CT極性調(diào)整工作。如圖9所示，發(fā)電機保護用CT二次繞組分別為BA1/BA11a/BA11b，BA2/BA12a/BA12b，極性調(diào)整后，二次接線均從近發(fā)電機側(cè)的極性端引出，即BA1、BA2改為S1引出線接A、B、C回路，S2引出線接N回路，BA11a、BA11b、BA12a、BA12b改為S2引出線接A、B、C回路，S1引出線接N回路，該接線方式滿足發(fā)電機保護的整體要求。

5.3 機組帶負荷檢查

發(fā)電機保護電流回路整改結(jié)束后，1號機組開機并網(wǎng)帶小負荷（30 MW）進行發(fā)電機保護A/B柜CT極性驗證性測試，測試結(jié)果正確，數(shù)據(jù)如下（見表3）。

通過二次回路整改以及試驗檢查后，1號機發(fā)電機保護各項功能正常。

6 結(jié)語

此次1號機失磁保護因CT極性錯誤、缺少勵磁低電壓動作元件造成誤動作，通過及時整改，發(fā)電機組運行正常。但應(yīng)從中注意以下問題：

（1）加強繼電保護專業(yè)人員專業(yè)技能、業(yè)務(wù)流程等內(nèi)容的培訓，提升業(yè)務(wù)技能水平。

（2）加強現(xiàn)場管理，對設(shè)備巡檢、核對運行方式等工作加強監(jiān)督檢查，完善繼電保護定值簽收、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行管理制度。

（3）加強二次系統(tǒng)復核試驗、保護回路正確性檢查、反措檢查等，定期開展保護定值復核工作，特別是與電力系統(tǒng)有關(guān)的保護定值，如靜穩(wěn)邊界判據(jù)與系統(tǒng)等值電抗Xs有關(guān)。

參考文獻

[1] 電氣主設(shè)備繼電保護原理與運用[M].中國電力出版社，1996.

[2] 電力系統(tǒng)微機繼電保護[M].人民郵電出版社，2005.

[3] WFB-800A系列微機發(fā)電機變壓器保護裝置技術(shù)說明書[Z].許繼電氣股份有限公司，2008.

保護動作時，機端測量阻抗Z=Uab/Iab=53.62∠217.78（Ω），在靜穩(wěn)阻抗圓Z1圓內(nèi)，勵磁電壓0.025 V，有功功率為-108.280 W，動作點落在第三相象限，滿足裝置動作條件。但區(qū)外故障，線路非全相運行，發(fā)電機功率落在第三象限，這種現(xiàn)象是不正確的。為此，對發(fā)電機保護裝置的故障錄波數(shù)據(jù)進行了進一步分析，保護裝置啟動前后的故障錄波圖如圖5所示。

圖5中黃線時刻為線路C相故障時刻，紅線為故障前某一時刻，從紅線處的計算值可以看出A相電壓超前A相電流（5.842-（-179.134）184.972度，故障前機組處于正常發(fā)電狀態(tài)，A相電壓超前A相電流184.972度肯定是不對的，B、C相電壓同樣超前電流185度和186.2度，由此可以判斷機端失磁保護用電流互感器（與發(fā)電機差動保護共用）極性接反，而發(fā)電機運行期間的差流為零，表明發(fā)電機中性點的電流互感器極性同樣接反。

由于機端失磁保護用電流互感器極性接反，導致發(fā)電機機端測量阻抗在區(qū)外500 kV線路C相故障跳閘后的非全相運行期間，其測量阻抗落入了失磁保護的靜穩(wěn)阻抗圓（見圖6、7）。

從保護裝置動作錄波圖可以看出，裝置失磁保護測量阻抗變化軌跡基本不變，且處于第三象限，位于靜穩(wěn)阻抗圓內(nèi)。根據(jù)失磁保護的動作邏輯，事故時失磁Ⅰ段沒有動作信號（需延時t1=1 s），只有失磁Ⅱ段動作，說明失磁Ⅱ段動作時的判據(jù)為靜穩(wěn)阻抗Z1（不經(jīng)延時）和勵磁低電壓判據(jù)相與后經(jīng)過0.2 s延時出口（其中保護動作報告中的失磁保護動作時間38 ms為經(jīng)過0.2 s延時滿足動作條件后的延時，總的動作時間0.238 s）。由于沒有將發(fā)電機勵磁電壓接入保護裝置，因此“發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓”的判據(jù)一直滿足，加之發(fā)電機保護CT極性接反，導致500 kV線路C相故障跳閘后的非全相運行期間，“機端測量阻抗”進入了“機端靜穩(wěn)阻抗圓”的動作區(qū)，滿足失磁保護Ⅱ段的動作條件而出口跳閘。

4.2 造成保護誤動的直接原因

4.2.1 設(shè)計錯誤

由于設(shè)計院與保護廠家在設(shè)計上存在脫節(jié)，保護廠家的失磁保護方案要求引入發(fā)電機勵磁電壓，而設(shè)計院在設(shè)計上又未將發(fā)電機勵磁電壓設(shè)計引入，造成失磁保護設(shè)計方案存在問題。導致設(shè)計上沒有將機組勵磁系統(tǒng)電壓引入發(fā)電機保護裝置，致使失磁保護中“發(fā)電機轉(zhuǎn)子低電壓”判據(jù)一直開放。

4.2.2 CT極性錯誤

由于CT極性錯誤，造成機端測量阻抗方向錯誤，導致在500 kV線路C相單相故障跳閘后的非全相運行期間，發(fā)電機機端測量阻抗落入失磁保護的“靜穩(wěn)阻抗圓”，從而開放失磁保護Ⅱ段。

4.3 造成保護誤動的間接原因

電廠機組保護在設(shè)計、安裝調(diào)試、試驗驗收等各個環(huán)節(jié)上均存在管控不到位的問題，在保護裝置的安裝調(diào)試和試驗驗收期間，對保護裝置的相關(guān)二次回路、保護動作邏輯沒有逐項檢查和試驗驗證，導致發(fā)電機勵磁電壓未接入保護裝置的隱患沒有被及時發(fā)現(xiàn)，在機組帶負荷檢測CT極性試驗中，也未能檢查出CT極性接反的問題。

5 解決措施

（1）按發(fā)電機失磁保護方案一的要求，將勵磁電壓接入發(fā)電機A、B套保護裝置，作為發(fā)電機失磁保護動作判據(jù)，并進行相關(guān)保護邏輯功能及裝置采樣試驗，測試結(jié)果滿足失磁保護要求。

（2）將發(fā)電機失磁保護（差動、失步、誤上電、逆功率）用機端CT極性改接，同時機組中性點側(cè)CT極性也做相應(yīng)調(diào)整，以滿足失磁保護極性要求，并對改接后的CT、PT相量圖進行了測量、驗證，測試結(jié)果正確。機端及中性點側(cè)CT極性調(diào)整前后的變化如圖8所示。

（3）對1號發(fā)電機失磁保護進行檢驗，并在發(fā)電機保護電流回路整改后，通過帶負荷試驗驗證交流回路的正確性，確保發(fā)電機失磁保護功能正常，滿足要求。

5.1 失磁保護檢驗

5.1.1 采樣精度檢查（見表1）

5.1.2 阻抗判據(jù)定值校驗

定值：Z1A=22.09，Z1B=73.73

（1）最大靈敏角測試：

動作范圍：-10°至-168°，最大靈敏角為-89°；

（2）動作邊界測試（見表2）。

5.1.3 機端低電壓判據(jù)定值校驗

機端低電壓定值：80 V。

試驗時在機端電壓通道加入三相電壓，然后逐漸減小機端電壓至79.92 V，機端低電壓判據(jù)動作。

5.1.4 勵磁低電壓判據(jù)定值校驗

勵磁低電壓定值：132.8 V。

試驗時在勵磁電壓通道加入電壓，然后逐漸減小勵磁電壓至132.76 V，系統(tǒng)低電壓判據(jù)動作。

5.1.5 動作時間校驗

失磁保護Ⅰ段時間定值：1 s，動作于報警；失磁保護Ⅱ段動作于跳閘；失磁保護Ⅲ段時間定值：2.5 s，動作于跳閘。

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，實測失磁保護I段報警延時：1.02 s；

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，勵磁低電壓判據(jù)滿足，實測失磁保護Ⅱ段跳閘延時：0.201 s（勵磁低電壓判據(jù)有0.2s固定延時）。

模擬靜穩(wěn)阻抗圓動作，機端低電壓判據(jù)滿足，實測失磁保護Ⅲ段跳閘延時2.44 s。

5.1.6 整組試驗

模擬發(fā)電機失磁保護動作，信號及出口接點均正常閉合。

5.2 二次回路整改情況

（1）電廠按定值要求，將發(fā)電機勵磁電壓接入了1號發(fā)電機保護裝置。

（2）電廠完成1號機的機端（主變低壓側(cè)）CT及發(fā)電機中性點側(cè)1分支、2分支CT極性調(diào)整工作。如圖9所示，發(fā)電機保護用CT二次繞組分別為BA1/BA11a/BA11b，BA2/BA12a/BA12b，極性調(diào)整后，二次接線均從近發(fā)電機側(cè)的極性端引出，即BA1、BA2改為S1引出線接A、B、C回路，S2引出線接N回路，BA11a、BA11b、BA12a、BA12b改為S2引出線接A、B、C回路，S1引出線接N回路，該接線方式滿足發(fā)電機保護的整體要求。

5.3 機組帶負荷檢查

發(fā)電機保護電流回路整改結(jié)束后，1號機組開機并網(wǎng)帶小負荷（30 MW）進行發(fā)電機保護A/B柜CT極性驗證性測試，測試結(jié)果正確，數(shù)據(jù)如下（見表3）。

通過二次回路整改以及試驗檢查后，1號機發(fā)電機保護各項功能正常。

6 結(jié)語

此次1號機失磁保護因CT極性錯誤、缺少勵磁低電壓動作元件造成誤動作，通過及時整改，發(fā)電機組運行正常。但應(yīng)從中注意以下問題：

（1）加強繼電保護專業(yè)人員專業(yè)技能、業(yè)務(wù)流程等內(nèi)容的培訓，提升業(yè)務(wù)技能水平。

（2）加強現(xiàn)場管理，對設(shè)備巡檢、核對運行方式等工作加強監(jiān)督檢查，完善繼電保護定值簽收、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行管理制度。

（3）加強二次系統(tǒng)復核試驗、保護回路正確性檢查、反措檢查等，定期開展保護定值復核工作，特別是與電力系統(tǒng)有關(guān)的保護定值，如靜穩(wěn)邊界判據(jù)與系統(tǒng)等值電抗Xs有關(guān)。

參考文獻

[1] 電氣主設(shè)備繼電保護原理與運用[M].中國電力出版社，1996.

[2] 電力系統(tǒng)微機繼電保護[M].人民郵電出版社，2005.

[3] WFB-800A系列微機發(fā)電機變壓器保護裝置技術(shù)說明書[Z].許繼電氣股份有限公司，2008.