李 波,陳 強(qiáng),曹 鋼,張 偉
(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司,四川 成都 610051)
乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)誤發(fā)信分析及處理
李 波,陳 強(qiáng),曹 鋼,張 偉
(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司,四川 成都 610051)
介紹了乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理,分析其誤發(fā)信的可能原因,通過排除法找出大軸接地碳刷接地缺失、大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采樣電阻損壞等問題,采取了針對(duì)性的處理措施,并提出日常維護(hù)重點(diǎn)及運(yùn)行方式建議。
轉(zhuǎn)子接地保護(hù);誤發(fā)信;接地碳刷;采樣電阻
目前,國內(nèi)大中型水電站廣泛采用了注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)和乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)。由于這2種保護(hù)的原理不同且不允許2套裝置同時(shí)運(yùn)行,乒乓式轉(zhuǎn)子接地只能保護(hù)加勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài),注入式轉(zhuǎn)子接地可保護(hù)任何運(yùn)行狀態(tài),因此大多數(shù)電廠為了避免開停機(jī)的頻繁切換,運(yùn)行時(shí)一般投入注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置,而使乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置處于備用狀態(tài)。此時(shí),若注入式轉(zhuǎn)子接地出現(xiàn)故障,乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置的可靠性將是未知狀態(tài)。以下通過對(duì)乒乓式轉(zhuǎn)子接地誤發(fā)信的原因分析、故障查找及處理,提出轉(zhuǎn)子接地保護(hù)在設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)期間需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。
1.1 裝置原理
設(shè)在轉(zhuǎn)子繞組的K點(diǎn)處發(fā)生經(jīng)對(duì)地電阻Rg的一點(diǎn)接地故障。K點(diǎn)到轉(zhuǎn)子正電壓端的繞組匝數(shù)占轉(zhuǎn)子總繞組匝數(shù)的百分比,即短路點(diǎn)位置為α;S1和S2為2個(gè)電子開關(guān),由時(shí)鐘脈沖控制其輪流導(dǎo)通(約1次/s)。轉(zhuǎn)子繞組上的電壓U和S1,S2兩端的電壓U1,U2為保護(hù)裝置的測(cè)量值。由于短路點(diǎn)位置α和對(duì)地絕緣電阻Rg是2個(gè)未知數(shù),2種狀態(tài)下列出2個(gè)方程進(jìn)行聯(lián)列求解,可得出轉(zhuǎn)子接地位置α以及轉(zhuǎn)子接地電阻Rg。當(dāng)滿足Rg小于Rzd(接地保護(hù)定值)時(shí),保護(hù)裝置發(fā)信。其原理如圖1所示,原理表達(dá)式見式(1),(2)。
1.2 裝置性能
保護(hù)范圍包括轉(zhuǎn)子繞組及其與勵(lì)磁裝置可控硅之間的電纜、轉(zhuǎn)子繞組至保護(hù)之間的電纜、碳刷、集電環(huán)等勵(lì)磁回路。
當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地故障時(shí),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路正對(duì)地電壓和負(fù)對(duì)地電壓不平衡。當(dāng)接地電阻降低至整定值時(shí),轉(zhuǎn)子接地保護(hù)告警,裝置顯示轉(zhuǎn)子接地電阻Rg以及接地位置α。
圖1 乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理
某水電站6臺(tái)機(jī)組,單機(jī)容量均為600?MW,總裝機(jī)容量3?600?MW。轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置為國電南瑞科技股份有限公司的RCS-985RS/RE型產(chǎn)品,配置有注入式轉(zhuǎn)子接地和乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置,均投一點(diǎn)接地信號(hào)。
4號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行方式為乒乓式轉(zhuǎn)子接地,2013-12-05T08:09監(jiān)控上報(bào)“4號(hào)機(jī)故障錄波啟動(dòng)告警”、“4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地動(dòng)作”、“4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)乒乓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置報(bào)警”,并瞬間復(fù)歸?,F(xiàn)場(chǎng)檢查4號(hào)機(jī)組乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置接地電阻無規(guī)律波動(dòng),乒乓式保護(hù)裝置勵(lì)磁電壓顯示異常。實(shí)際測(cè)量勵(lì)磁電壓正常,大軸對(duì)地電壓24?V,將其運(yùn)行方式把手分別切至轉(zhuǎn)子絕緣監(jiān)測(cè)和注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù),裝置均運(yùn)行正常,無異常告警。
3.1 誤發(fā)信的可能原因
通過對(duì)保護(hù)原理的分析可知,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地報(bào)警的可能原因有:發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路發(fā)生瞬間接地、勵(lì)磁電壓異常、測(cè)量回路異常、一點(diǎn)接地保護(hù)裝置異常、大軸接地回路(大軸接地碳刷及所連接的電纜)異常、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)二次回路絕緣降低等。
3.2 排查分析
(1)?通過對(duì)故障錄波數(shù)據(jù)的分析,未發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變低壓側(cè)接地現(xiàn)象。由于在轉(zhuǎn)子接地電阻波動(dòng)時(shí),測(cè)量勵(lì)磁電壓正對(duì)地、負(fù)對(duì)地均正常;將運(yùn)行方式切換至注入式轉(zhuǎn)子接地,裝置運(yùn)行正常、無波動(dòng)現(xiàn)象。因此,可排除勵(lì)磁回路發(fā)生瞬間接地、勵(lì)磁電壓異常的可能。
(2)?由于大軸對(duì)地電壓的存在,所以懷疑接地碳刷接地不良。停機(jī)后對(duì)轉(zhuǎn)子大軸接地內(nèi)外回路檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)接地碳刷磨損嚴(yán)重,積累大量碳粉;進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)接地碳刷沒有接地點(diǎn)。
當(dāng)機(jī)組靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),推力頭和鏡板間未形成油膜,大軸通過軸瓦與油箱形成接地,所以此時(shí)測(cè)量大軸對(duì)地電阻很?。划?dāng)啟機(jī)后,推力頭和鏡板之間形成油膜,此時(shí)轉(zhuǎn)輪與水流介質(zhì)形成接地,接地電阻很大。由此可見,大軸未直接接地問題較為隱蔽,若不將接地碳刷和大軸分離后仔細(xì)測(cè)量對(duì)地電阻,則不易發(fā)現(xiàn)。
(3)?由于不能排除乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置異常、測(cè)量回路存在問題等原因,因此對(duì)其回路及裝置采樣進(jìn)行檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)采樣電阻R損壞。
3.3 原因分析
(1)?大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大,碳刷松動(dòng)造成磨損過大,有較多碳粉堆積,與大軸接觸不良,造成轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置計(jì)算存在誤差。
(2)?大軸接地碳刷未接地,存在軸電壓,產(chǎn)生泄漏電流,影響采樣,造成保護(hù)裝置計(jì)算誤差。
(3)?乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置采樣電阻損壞。根據(jù)式(1)可以看出由于電阻損壞,U1,U2變化,將影響保護(hù)裝置采樣和計(jì)算。
(1)?調(diào)整刷握與大軸距離。將大軸接地碳刷刷握與大軸之間的距離調(diào)整至13?mm,并固定牢靠。
(2)?加裝接地線。大軸接地碳刷安裝在水車室內(nèi)下導(dǎo)油箱下面的支撐柱上,在水車室內(nèi)墻壁上就近敷設(shè)一根接地銅排,從接地碳刷引出一根接地線至接地銅排,接入接地網(wǎng),使大軸可靠接地。
(3)?更換電阻R。更換乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置中已損壞的采樣電阻R。
通過以上3項(xiàng)改進(jìn)措施,大軸接地碳刷磨損減小,大軸接地良好,軸電壓消失,乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置運(yùn)行穩(wěn)定,再也沒有出現(xiàn)誤發(fā)信情況。
此次乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)誤發(fā)信原因,既包括大軸接地碳刷接地點(diǎn)的漏設(shè)計(jì)問題、大軸接地碳刷刷握與大軸之間距離過大的安裝問題、保護(hù)采樣電阻質(zhì)量不可靠的設(shè)備問題,也包括日常維護(hù)質(zhì)量方面的問題,因而必須從以下幾方面加以改進(jìn)。
(1)?完善檢修項(xiàng)目。通過乒乓式保護(hù)裝置的采樣、接地試驗(yàn),端子緊固,全面檢查回路的完整性和裝置的可靠性,并新增大軸接地電阻測(cè)量、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)采樣電阻值測(cè)量、大軸接地碳刷磨損情況統(tǒng)計(jì)等工作項(xiàng)目。
(2)?調(diào)整運(yùn)行方式。由于轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理的限制,對(duì)同時(shí)配置注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的機(jī)組,正常運(yùn)行時(shí)只能投入1套,因此應(yīng)定期輪換,保證設(shè)備的可靠運(yùn)行。
(3)?把好設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝驗(yàn)收關(guān)。大軸接地碳刷無接地事故警示電廠技術(shù)人員,必須在機(jī)組設(shè)計(jì)、安裝及驗(yàn)收各個(gè)階段,把好質(zhì)量關(guān),防止新設(shè)備“帶病”投產(chǎn)的情況發(fā)生。
1?陳??俊,王??光,嚴(yán)??偉,等.關(guān)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的幾個(gè)問題的探討[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2008(1).
2?李義民.135?MW和330?MW空冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的檢查及處理[J].電力安全技術(shù),2013(3).
陳??強(qiáng)(1985-),男,助理工程師,主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作。
曹??鋼(1985-),男,助理工程師,主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作。
張??偉(1986-),男,助理工程師,主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作。
2014-12-22;
2015-02-29。
李??波(1986-),男,助理工程師,主要從事發(fā)電廠繼電保護(hù)工作,email:116201306@qq.com。