韓 軍，鄭建農(nóng)，劉 德

（1.華能九臺電廠，長春 130501；2.華能國際電力股份有限公司，北京 100031）

磨煤機電動機是鍋爐重要的輔機設(shè)備，若其發(fā)生故障將影響整個火電廠的安全穩(wěn)定運行。某火電廠2×660 MW 機組，2013年5月11日在啟動1號爐1號磨煤機時，電動機弧光接地，6kV 綜合保護裝置拒動，1號高壓廠用變壓器（以下簡稱高廠變）廠用A 分支零序Ⅱ段保護動作，造成1 號機組跳閘。下面對磨煤機接地故障做一分析并提出保護定值的改進措施。

1 故障原因分析

電動機解體檢查發(fā)現(xiàn)，定子線圈非驅(qū)動端12點鐘位置斷線引起弧光接地。

為避免電動機在啟動過程中零序保護誤動，6 kV 綜合保護裝置采用了最大相電流Imax作為零序制動量。電動機的啟動電流Imax＞1.05Ie時，只有零序電流I0＞〔1＋（Imax/Ie－1.05）/4〕I0dz時零序保護才能動作［1］，其中Imax是磨煤機電動機最大啟動電流，Ie是電動機額定電流，I0dz是電動機零序保護定值，整定為8倍額定零序電流，綜合保護裝置裝置額定零序電流I0e是0.2A，故零序保護定值I0dz＝8I0e＝1.6A。此時廠用變壓器分支電流的突變量，故障時刻電流最大值Igmax是1 800A，故障前運行的穩(wěn)態(tài)電流I1是780A，推算此時電動機最大啟動相電流Imax＝Igmax－I1＝1 020A，故零序保護電流制動量I0為：

I0＝〔1＋（Imax/Ie－1.05）/4〕×I0dz×KTA＝219 A（其中電流互感器TA 變比KTA是60）。

調(diào)取機組故障錄波器記錄的數(shù)據(jù)，1 號高廠變A 分支零序電流I0A＝1.36A，而A 分支零序Ⅱ段保護定值是1.05A，A 分支零序電流大于零序Ⅱ段保護定值，保護動作。A 分支中性點零序TA 的變比KA是600/5，折算到一次系統(tǒng)的接地故障電流Igz1＝KAI0A＝163A。

接地故障電流163A 未能超過制動量219A，所以電動機綜合保護裝置的零序保護拒動。

2 保護定值存在的問題

磨煤機電動機啟動時有接地故障，單相接地電流小于零序保護的制動量，6kV 綜合保護裝置的零序保護拒動，但接地電流大于廠用分支零序Ⅱ段保護定值，故廠用分支零序Ⅱ段保護動作于停機和切換廠用電。磨煤機電動機零序保護在電動機啟動時為躲避三相不平電流衡而采用零序制動量，此法不妥，應(yīng)通過適當降低可靠系數(shù)（即增大動作電流）或采用小延時（0.4s或0.6s）的方法躲避剛啟動瞬間的不平衡量；另外，選擇三相特性一致的TA，盡可能降低電動機啟時的三相不平衡電流。

接線一次系統(tǒng)見圖1。從圖1可知：1號高廠變6kV 系統(tǒng)發(fā)生金屬性單相接地短路，取UB＝6.3 kV，R＝8.66Ω，過渡電阻為零時，通過故障點（包括中性點接地電阻R）的阻性電流為：

參照文獻［1］廠用電中性點接地方式的部分，計算6kV 系統(tǒng)總的電容電流見表1。

合計每臺機組電纜的電容電流分別是14.54A和15.37A，乘以1.25即為全系統(tǒng)總的電容電流近似值18.18A和19.22A，高廠變共有2個6kV分支，所以單個分支最大的電容電流Icmax＝9.6A，接地電流為阻性電流和容性電流的矢量和，即420.1A，按此單相接地短路電流計算零序電流保護定值，磨煤機電動機的可靠系數(shù)取4.2，動作時間取0.3 s，出口方式跳磨煤機電動機斷路器；高壓廠用分支零序電流Ⅰ段的可靠系數(shù)取2，出口方式跳分支和切換廠用電，高壓廠用分支零序電流Ⅱ段保護與分支零序電流Ⅰ段保護配合，配合系數(shù)取0.6，出口方式停機和切換廠用電，動作時間與工作母線出線零序保護的動作時間配合，時間級差取0.3s。

高壓廠用分支零序電流Ⅱ段保護應(yīng)與分支零序電流Ⅰ段保護定值配合，但可靠系數(shù)應(yīng)大于1.0，不應(yīng)取0.6，修改為1.2。磨煤機綜合保護裝置零序保護定值修改為48A，比原來96A 降低，可靠系數(shù)提高，動作時間由原來的0.3s降低到0.1s。

3 改進措施

3.1 磨煤機電動機零序保護改進措施

歷年磨煤機電動機接地故障電流統(tǒng)計見表2。從表2可以看到，2010年以來曾發(fā)生多次磨煤機電動機的接地故障，只有一次（第11項）發(fā)生保護越級跳閘造成停機事件，其余的12次沒有發(fā)生保護越級跳閘的現(xiàn)象。第5項的零序接地故障電流102A 較小，但啟動電流也小，最大3.3A，剛超過電動機的額定電流2.75A，故零序制動量較小，所以綜合保護裝置零序保護動作，沒有發(fā)生保護拒動越級跳閘事件。第2、3、4項和第12項啟動電流兩相小，一相電流最大值剛到2.3 倍額定電流，零序電流大，6 kV 綜合保護裝置可靠動作。其余的情況啟動電流大，零序電流也大，6kV 綜合保護裝置也能動作。如果啟動電流大，而零序電流小，容易引起保護拒動和越級跳閘，第11項屬這種情況，故只調(diào)整保護定值不能避免單相接地時保護越級跳閘事件的發(fā)生，必須取消零序保護的制動量才能杜絕該問題。

圖1 一次接線系統(tǒng)圖

表1 2臺機組6 kV電纜長度和電容電流

如果不取消零序保護的制動量，磨煤機電動機接地一次接地零序電流超過整定值48A，電動機啟動電流按7倍額定電流計算，零序制動量〔1＋（Imax/Ie－1.05）/4〕I0dz＝119A，當零序電流在48～119A內(nèi)時，綜合保護裝置裝置的零序保護拒動，而6kV電動機接地產(chǎn)生的零序電流隨機變化，沒有規(guī)律，電動機接地電流落在此范圍內(nèi)，綜合保護裝置零序保護仍拒動，而接地電流大于廠用分支零序零序Ⅰ段84A 和Ⅱ段101A 定值，廠用分支零序Ⅰ段或Ⅱ段保護動作，造成6kV 廠用分支停運或停機。

表2 歷年磨煤機電動機接地統(tǒng)計 A

3.2 零序電流保護定值改進措施

參照文獻［2］重新計算零序電流保護定值，磨煤機電動機的零序保護動作值修改前取8，動作時間取0.3s，可靠系數(shù)取4.2；修改后動作值取4，動作時間取0.1s，可靠系數(shù)取8.0，出口方式跳磨煤機電動機斷路器；高壓廠用分支零序電流Ⅰ段的可靠系數(shù)取5，出口方式跳分支和切換廠用電，高壓廠用分支零序電流Ⅱ段保護與分支零序電流Ⅰ段保護配合，可靠系數(shù)取6，出口方式停機和切換廠用電，動作時間與工作母線出線零序保護的動作時間配合，時間級差取0.4s。

從表3、表4中的數(shù)據(jù)得知，修改前廠用分支零序電流Ⅰ段動作值大于廠用分支零序Ⅱ段，接地故障電流首先達到零序Ⅱ段的定值動作于停機，而零序Ⅰ段保護未能動作，顯然廠用分支零序保護定值整定錯誤。

修改定值后，廠用分支零序電流Ⅱ段動作值高于Ⅰ段，當系統(tǒng)單相接地時，零序電流Ⅰ段首先動作，跳本側(cè)分支斷路器和切換廠用電，避免保護直接進入零序電流Ⅱ段造成事故停機，同時提高了磨煤機零序電流保護的靈敏度，降低動作值，縮短了保護動作時間［2］。

表3 零序電流保護定值修改前后對比

表4 零序一次動作電流值修改前后對比表

采用調(diào)整保護定值并取消6kV 綜合保護裝置零序電流制動量的方法后，到目前為止運行情況良好，磨煤機電動機故障接地時零序保護正確動作，徹底杜絕了保護越級跳閘的事故。

［1］ 弋東方.電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次部分）［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］ 許正亞.發(fā)電廠繼電保護整定計算及其運行技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.