魏明勇

（廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361026）

0 引 言

大型汽輪發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障是發(fā)電機的常見故障之一，占發(fā)電機定子繞組故障的70%～80%。大型汽輪發(fā)電機定子對地電容較大，當發(fā)生發(fā)電機定子繞組接地故障時，故障點的電容電流一般都較大，會影響汽輪發(fā)電機機組的安全穩(wěn)定運行，嚴重時甚至會造成發(fā)電機定子鐵芯燒損。同時，定子繞組接地故障還可能引起接地弧光過電壓，導(dǎo)致定子繞組故障點周圍其他位置絕緣繼續(xù)被破壞，形成嚴重的汽輪發(fā)電機定子繞組相間或匝間短路故障。對于大型機組，單相接地電容電流小于1.0 A為安全電流。在安全電流下，定子接地保護只發(fā)信號而不跳閘，但應(yīng)及時檢查處理，防止發(fā)展為嚴重的定子繞組故障而造成汽輪發(fā)電機定子鐵芯燒損。

1 概 況

廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司是運營4×300 MW機組的大型發(fā)電公司。公司4臺機組發(fā)變組根據(jù)要求進行雙重保護配置，其中2套保護均采用南瑞RCS985B保護裝置，分別為發(fā)變組保護A柜和發(fā)變組保護B柜。RCS985B保護裝置配置的發(fā)電機定子繞組接地保護主要由基波零序電壓定子接地保護、三次諧波電壓比率定子接地保護以及三次諧波電壓差動定子接地保護3部分構(gòu)成。機端三次諧波電壓取自發(fā)電機機端側(cè)開口三角零序電壓，中性點側(cè)三次諧波電壓取自中性點TV，其中#3發(fā)變組保護A柜機端三次諧波電壓取自發(fā)電機出口第一組電壓互感器TV1的開口三角零序電壓，#3發(fā)變組保護B柜的機端三次諧波電壓取自發(fā)電機出口第二組電壓互感器TV2的開口三角零序電壓。三次諧波保護動作方程為：

式中，U3T為機端三次諧波電壓值；U3N為中性點三次諧波電壓值；K3WZD為三次諧波電壓比值整定值。三次諧波電壓比率定子接地保護動作于信號。三次諧波電壓差動動作方程為：

式中，為機端三次諧波電壓向量；為中性點三次諧波電壓向量；為實時調(diào)整系數(shù)向量；kre為三次諧波差動比率定值。在機組并網(wǎng)后且機組實際檢測到的負荷電流大于0.2倍發(fā)電機額定電流時，發(fā)電機定子接地保護三次諧波電壓差動保護自動投入運行，三次諧波電壓差動判據(jù)動作于信號。

2 故障現(xiàn)象經(jīng)過及故障現(xiàn)象分析

2018年1月10日22:06，#3機組在運行中電氣軟光字牌報“發(fā)變組保護裝置報警”“發(fā)電機定子接地報警”，同時#3機組后備手動操作屏上出現(xiàn)“機組異?！惫庾峙茍缶?。

檢查#3發(fā)變組保護裝置，發(fā)現(xiàn)#3發(fā)變組保護A、B柜均報三次諧波電壓差動信號報警。檢查#3機組發(fā)變組保護A柜電壓采樣值，機端電壓為A相55.54 V、B相55.63 V、C相55.68 V，機端零序電壓0.6 V，三次諧波電壓為1.23 V，中性點三次諧波電壓為2.41 V，差壓為1.60 V。檢查#3機組發(fā)變組保護B柜電壓采樣值，機端電壓為A相55.53 V、B相55.61 V、C相55.67 V，機端零序電壓0.60 V，三次諧波電壓為1.23 V，中性點三次諧波電壓為2.41 V，差壓為1.60 V。采樣值滿足定子接地保護三次諧波電壓差動判據(jù)，兩套保護裝置同時動作于報警信號。

檢查#3機組故障錄波裝置實時采集數(shù)據(jù)，#3機組機端電壓A相55.56 V、B相55.65 V、C相55.70 V，機端零序電壓0.60 V，機端自產(chǎn)零序三次諧波為0.05 V，機端三次諧波電壓為1.24 V，與兩套發(fā)變組保護裝置采集數(shù)據(jù)基本相符。調(diào)取#3發(fā)變組故障錄波裝置故障時刻數(shù)據(jù)和故障錄波裝置故障前數(shù)據(jù)，分別如圖1和圖2所示。

根據(jù)#3發(fā)變組保護A、B柜及#3機故障錄波裝置的采集數(shù)據(jù)分析，#3發(fā)變組保護裝置發(fā)出定子接地保護報警前后，兩套保護裝置采集到的機端電壓三相基本維持平衡，且兩套保護的零序電壓都很小，基本排除了#3發(fā)電機發(fā)生定子繞組單相接地故障的可能性?？紤]到發(fā)變組保護A、B柜同時動作，排除了保護裝置采集及數(shù)模轉(zhuǎn)換故障的可能，將故障初步定位在三次諧波電壓外部接線上。進一步檢查#3機發(fā)電機出口PT柜，發(fā)現(xiàn)#3發(fā)變組A、B柜三次諧波電壓均取自#3發(fā)電機第一組電壓互感器的開口零序電壓，現(xiàn)場實測#3發(fā)電機第一組電壓互感器三相電壓平衡且數(shù)據(jù)穩(wěn)定，開口零序電壓在0.5～0.6 V輕微跳動。

圖1 #3發(fā)變組故障錄波裝置故障時刻數(shù)據(jù)圖

圖2 #3機組故障錄波裝置故障前數(shù)據(jù)圖

3 故障處理及防范措施

根據(jù)#3發(fā)變組保護裝置報警信號及相關(guān)電氣參數(shù)，對照#3機組故障錄波數(shù)據(jù)，確認#3發(fā)電機定子繞組對地絕緣正常，確定#3發(fā)電機定子100%接地報警原因為#3發(fā)電機第一組電壓互感器開口三角電壓及其回路問題?，F(xiàn)場對#3發(fā)電機出口PT柜進行緊固處理，#3發(fā)變組保護裝置告警消失，再次檢查#3發(fā)變組保護A、B柜采集數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)#3發(fā)電機各電氣數(shù)據(jù)已全部恢復(fù)正常。

#3發(fā)變組保護三次諧波電壓差動信號報警后，工作人員通過數(shù)據(jù)分析判斷，成功處理一起汽輪發(fā)電機定子100%接地報警事件，避免了由此引發(fā)的非計劃停運事件。但是，由于#3機組在運行狀態(tài)，無法徹查故障原因，因此制定了以下后續(xù)防范措施。第一，加強#3發(fā)變組各電氣模擬量觀察，做好數(shù)據(jù)記錄及跟蹤。第二，結(jié)合#3機組檢修，將#3發(fā)變組保護A、B柜的三次諧波電壓分開，分別取自#3發(fā)電機機端第一組、第二組PT開口三角電壓。第三，結(jié)合#3機組檢修，徹底檢查#3機發(fā)電機出口PT開口三角繞組情況。第四，先觀察數(shù)據(jù)，若有異常再進行分析處理。

4 結(jié) 論

此次華夏電力公司發(fā)變組定子接地保護報警處理過程突出了保護人員現(xiàn)場分析處理能力，糾正了一起基建接線錯誤，排除了誤判為發(fā)電機定子繞組單相接地故障的可能性，避免了一次機組非計劃停運?？梢?，在事件處理中一定要注重數(shù)據(jù)分析，不能憑經(jīng)驗而放任故障發(fā)展，也不能盲目擴大事件范圍，造成不必要的損失。