謝建榮，鄧叢林

（1.四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000；2.中國水電顧問集團(tuán)成都院，四川 成都 610072）

關(guān)于磽磧水電站失磁保護(hù)拒動(dòng)的分析及處理

謝建榮1，鄧叢林2

（1.四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000；2.中國水電顧問集團(tuán)成都院，四川 成都 610072）

摘要：對磽磧水電站3號(hào)機(jī)9.27勵(lì)磁事故進(jìn)行了情況介紹，對事故原因進(jìn)行了分析，并提出了處理意見，對今后發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值整定具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；繼電保護(hù)；失磁保護(hù)

0　前言

磽磧水電站位于四川省寶興縣境內(nèi)青衣江主源寶興河上游，為高壩引水式的電站，是寶興河流域梯級(jí)滾動(dòng)開發(fā)規(guī)劃“一庫八級(jí)”的龍頭水庫電站，工程樞紐由攔河大壩、泄洪洞、放空洞、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道和地下廠房等建筑物組成。電站共裝機(jī)3臺(tái)，機(jī)端電壓為13.8 kV，單機(jī)容量80MW，總裝機(jī)容量240MW。工程主要任務(wù)為單一發(fā)電，無航運(yùn)、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。

電站3臺(tái)機(jī)組采用發(fā)變組單元接線形式，設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，經(jīng)3臺(tái)220 kV主變壓器升壓至開關(guān)站，開關(guān)站為單母線，含三回進(jìn)線和兩回出線，一回至民治電站，一回備用。

發(fā)電機(jī)采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，機(jī)端電壓經(jīng)勵(lì)磁變壓器降壓至功率柜，經(jīng)整流后為轉(zhuǎn)子繞組供電。

1　勵(lì)磁事故過程情況

2009年9月27日11∶14，3號(hào)機(jī)組開機(jī)，11∶20并網(wǎng)，隨后開始增負(fù)荷。

根據(jù)許繼電氣股份有限公司的分析報(bào)告，在增加負(fù)荷的過程中有如下現(xiàn)象：

（1）轉(zhuǎn)子回路打火；

（2）根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓錄波文件來看，從11∶22左右開始到11∶25∶20時(shí)間內(nèi)發(fā)生多次間歇性的波形畸變；在11：25∶20之前的時(shí)間里勵(lì)磁電壓基本保持在110 V到160 V之間的值，在11∶25∶23左右的時(shí)候，勵(lì)磁電壓突然增大了一倍達(dá)到280 V，在11∶25∶20到11∶25∶35時(shí)間內(nèi)勵(lì)磁電壓激烈的大幅度波動(dòng)；

（3）11∶25之后機(jī)組的無功功率持續(xù)下降，在11∶25∶20開始無功功率急劇下降，在5 s內(nèi)下降到-65MV，發(fā)電機(jī)做深度進(jìn)相運(yùn)行；

（4）勵(lì)磁電流是階段性的增大，說明這個(gè)過程是階段性增負(fù)荷的過程，在每個(gè)負(fù)荷值的階段里勵(lì)磁電流是穩(wěn)定的；

（5）定子電流階段性升高，11∶25∶20開始定子電流急劇增大，11∶25∶30達(dá)到最大4 900多A，在11∶25∶27左右達(dá)到4 100A二次值達(dá)到4.1 A；

（6）發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓非常穩(wěn)定，從11∶19∶05 到11∶25∶55時(shí)間內(nèi)保持在13.6~14 kV之間；

（7）勵(lì)磁回路碳刷到轉(zhuǎn)子之間的繼電環(huán)有嚴(yán)重的灼燒現(xiàn)象（見圖1）；

（8）11∶25∶20主變A套“一側(cè)過流保護(hù)”動(dòng)作；11∶25∶30主變B套“一側(cè)過流保護(hù)”動(dòng)作跳開主變斷路器；

圖1轉(zhuǎn)子回路引線到滑環(huán)的銅排燒斷

（9）發(fā)電機(jī)保護(hù)沒有動(dòng)作；

（10）11∶26∶30手動(dòng)緊急停機(jī)。

2　事故原因分析

通過對上述事故過程及各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，事故原因?yàn)椋?/p>

（1）勵(lì)磁回路打火處接觸不良，造成過電壓打火；

（2）因?yàn)榻佑|不良導(dǎo)致接觸電阻過大，而勵(lì)磁系統(tǒng)是以恒勵(lì)磁電流的方式運(yùn)行的（不同負(fù)荷狀態(tài)下勵(lì)磁電流是不同的，所以勵(lì)磁電流波形是平滑的階梯形的），勵(lì)磁系統(tǒng)為了保證恒定的勵(lì)磁電流，必須要增大勵(lì)磁電壓，因此在升負(fù)荷過程中勵(lì)磁電壓會(huì)有畸變；

（3）11∶25∶20時(shí)，因勵(lì)磁引線燒斷，發(fā)電機(jī)失磁了，而發(fā)電機(jī)此時(shí)掛在電網(wǎng)上，只能是無功倒送，做進(jìn)相運(yùn)行，并且做深度進(jìn)相，此時(shí)發(fā)電機(jī)定子電流增大，主變的相電流也增大；

（4）對于發(fā)電機(jī)主保護(hù)來說，勵(lì)磁引線斷線是發(fā)電機(jī)外部的故障，發(fā)電機(jī)主保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，低電壓閉鎖過流保護(hù)因?yàn)闄C(jī)端電壓下不來所以過流被閉鎖，定子接地、轉(zhuǎn)子接地、過電壓、負(fù)序過流保護(hù)都不會(huì)動(dòng)作，過負(fù)荷保護(hù)發(fā)信段雖滿足過流條件，但滿足時(shí)間只有3 s，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作發(fā)信；反時(shí)限動(dòng)作跳閘段，由于時(shí)限較長，也不會(huì)動(dòng)作。失磁保護(hù)因?yàn)闄C(jī)端阻抗未進(jìn)入到靜穩(wěn)動(dòng)作圓內(nèi)（整定值：Z1B=11.61Ω，深度進(jìn)相時(shí)保護(hù)計(jì)算的機(jī)端阻抗幅值12.66Ω），且勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)，轉(zhuǎn)子電壓不滿足條件，系統(tǒng)電壓也下不來，因此失磁不會(huì)發(fā)信及動(dòng)作跳閘。主變過流保護(hù)滿足動(dòng)作條件（動(dòng)作電流方向指向變壓器），主變高壓側(cè)后備保護(hù)一段過流動(dòng)作，延時(shí)0.7 s跳開主變高壓側(cè)斷路器，發(fā)電機(jī)跟電網(wǎng)斷開不再做進(jìn)相運(yùn)行，由于發(fā)電機(jī)自身失磁定子電流消失了，發(fā)電機(jī)保護(hù)還是不會(huì)動(dòng)作。

3　事故結(jié)論

在對整個(gè)事故過程及事故原因進(jìn)行詳細(xì)分析后，得出結(jié)論為：

（1）此次故障是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁，使得發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行造成主變高壓側(cè)過流，變壓器過流保護(hù)動(dòng)作。變壓器過流保護(hù)先動(dòng)作，主要是因?yàn)橹髯冞^流保護(hù)作為主變倒送電時(shí)主變后備保護(hù)，整定值為1.3倍主變高壓側(cè)額定電流值，發(fā)電機(jī)失磁進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，電流值增大滿足動(dòng)作條件；

（2）因?yàn)闄C(jī)端阻抗未進(jìn)入到靜穩(wěn)動(dòng)作圓內(nèi)，且經(jīng)過勵(lì)磁電壓和機(jī)端電壓閉鎖，在整個(gè)勵(lì)磁斷線失磁故障中，勵(lì)磁電壓和機(jī)端電壓基本維持不變，不滿足低電壓閉鎖動(dòng)作條件，因此，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)沒動(dòng)作。

4　處理意見

在了解事故整個(gè)情況后，現(xiàn)場進(jìn)行了如下處理：

（1）對3號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子及定子進(jìn)行檢查測試，消除其他隱患。

（2）更換損壞的勵(lì)磁引線銅排。

（3）對1、2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子引線相應(yīng)位置的螺絲進(jìn)行檢查，避免類似情況發(fā)生。

（4）保護(hù)處理意見：

①主變高壓側(cè)過流保護(hù)加入復(fù)合電壓閉鎖，通過電壓閉鎖防止機(jī)組進(jìn)相過流時(shí)主變過流保護(hù)越級(jí)跳閘，具體定值調(diào)整如下：

增加低電壓閉鎖和負(fù)序電壓閉鎖；

復(fù)壓閉鎖負(fù)序相電壓定值：6 V；

復(fù)壓閉鎖相間低電壓定值：90 V。

②調(diào)整發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作時(shí)限以及機(jī)端低電壓定值。在大電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行條件下，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路斷線失磁時(shí)勵(lì)磁低電壓和機(jī)端低電壓判據(jù)很難滿足，為了讓發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)能可靠動(dòng)作，考慮在原有失磁判據(jù)基礎(chǔ)上靜穩(wěn)阻抗圓增加一個(gè)長延時(shí)段（帶TV斷線閉鎖），經(jīng)長延時(shí)后動(dòng)作跳閘。長延時(shí)整定應(yīng)按躲開系統(tǒng)振蕩考慮。具體定值調(diào)整如下：

靜穩(wěn)阻抗圓經(jīng)系統(tǒng)電壓閉鎖段延時(shí)由1 s改為0.5 s；

靜穩(wěn)阻抗圓經(jīng)勵(lì)磁電壓閉鎖段延時(shí)由2.5 s改為1 s；

增加不經(jīng)系統(tǒng)和勵(lì)磁電壓閉鎖的靜穩(wěn)阻抗圓延時(shí)2 s跳閘出口；

靜穩(wěn)阻抗圓Z1B由11.61Ω改為13.49Ω；

系統(tǒng)低電壓整定值由80V改為90 V。

（5）保護(hù)廠家根據(jù)上述方案，完成相關(guān)程序的編寫和保護(hù)裝置測試配合工作。

5　結(jié)論

通過對此次事故的分析，由于大電網(wǎng)具有很強(qiáng)的電壓支撐作用，加上勵(lì)磁系統(tǒng)本身的強(qiáng)勵(lì)作用，對于勵(lì)磁繞組斷線故障，系統(tǒng)電壓和機(jī)端電壓降低幅度不大，因此相關(guān)低電壓定值不宜取得過低，同時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓不宜整定得過小，宜采用靜穩(wěn)阻抗圓，阻抗圓邊界值根據(jù)DL/684中要求整定，另外，根據(jù)四川省電網(wǎng)繼電保護(hù)專業(yè)反事故措施《川電調(diào)[2006]96號(hào)文》規(guī)定，為確保各種失磁故障均能夠切除，失磁保護(hù)宜配置一段不經(jīng)低電壓閉鎖的、稍長延時(shí)的定子阻抗判據(jù)。

中圖分類號(hào)：TM307

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）07-0060-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.017

收稿日期：2015-04-30

作者簡介：謝建榮（1966-），男，高級(jí)技師，主要研究方向:水電站電氣系統(tǒng)運(yùn)行與管理。