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        一起機組并網(wǎng)過程中發(fā)電機負序過負荷故障分析

        2020-06-05 09:42:12吉元濤趙依欣盧小琴
        水電站機電技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:機端錄波負序

        吉元濤,梁 剛,趙依欣,盧小琴

        (中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處,四川 涼山615400)

        1 引言

        在發(fā)電機保護中,負序過負荷保護不僅反映發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱狀況,也反映負序電流引起的其他異常狀況。當(dāng)發(fā)電機三相負荷不對稱時,發(fā)電機定子繞組中就會產(chǎn)生負序電流。該負序電流產(chǎn)生與發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速反方向旋轉(zhuǎn)的負序磁場,相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速,因此在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出100 Hz的倍頻電流,它會使轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱,造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷。本文對發(fā)生在某大型水力發(fā)電站的一起發(fā)電機負序過負荷保護動作案例進行介紹并詳細地分析故障原因。

        2 故障分析

        2.1 故障簡介

        2018 年11 月6 日07:50:49,某電站2F 機組并網(wǎng)加出力期間,監(jiān)控系統(tǒng)報“2F:發(fā)電機A 套負序過負荷報警動作、發(fā)電機B 套負序過負荷報警動作”,監(jiān)控系統(tǒng)2F C 相電流為0,其他電氣量無明顯異常。08:18:02,運行人員斷開2F GCB 開關(guān),2F 停機。保護專業(yè)人員現(xiàn)場檢查保護裝置報文及故障錄波裝置發(fā)現(xiàn):07:50:48,2F 發(fā)電機保護裝置A、B 套報“發(fā)電機負序過負荷信號”;07:51:08 報“機端TV 斷線、發(fā)電機負序過負荷信號”。2F 故障錄波裝置相應(yīng)時刻有錄波啟動。

        2.2 發(fā)電機負序過負荷信號分析

        發(fā)電機定時限負序過負荷保護邏輯(圖1),取機端、中性點負序電流的最小值作為定時限負序電流值,定時限負序電流定值為0.1 A,延時定值為5 s。查看錄波文件,發(fā)現(xiàn)本次事件2F 機端、中性點負序電流值一樣,后續(xù)分析均采用2F 機端負序電流作為負序過負荷保護負序電流值。

        圖1 發(fā)電機保護裝置定時限負序過負荷保護邏輯

        查看故障錄波相應(yīng)時段波形,07:50:41 左右(圖2),發(fā)電機機端負序電流值達到0.1 A,延時5 s后,發(fā)電機保護裝置報“發(fā)電機負序過負荷信號”。此時刻機端電流負序量以及時序分析結(jié)果滿足發(fā)電機負序過負荷報警邏輯,2F 發(fā)電機A、B 套保護裝置正確動作,報“發(fā)電機負序過負荷信號”。

        07:56:13 左右(圖3),發(fā)電機機端電流負序電流值降低至0.1 A 以下,“發(fā)電機負序過負荷信號”復(fù)歸,該時刻與發(fā)電機保護裝置報警復(fù)歸時刻相符。

        圖2 07:50:41 故障錄波-機端負序電流

        圖3 07:56:13 故障錄波-機端負序電流

        發(fā)電機反時限負序過負荷信號邏輯(圖4),反時限負序過負荷保護由3 部分組成:①下限啟動,②反時限部分,③上限定時限部分。上限定時限部分設(shè)最小動作時間定值。

        圖4 發(fā)電機保護裝置反時限負序過負荷保護邏輯

        反時限保護動作方程:

        式中,I2為發(fā)電機負序電流,Iezd為發(fā)電機額定電流二次值,I2szd為發(fā)電機長期運行允許負序電流(標(biāo)幺值),A為轉(zhuǎn)子負序發(fā)熱常數(shù)。

        整個事件過程中,發(fā)電機機端電流負序電流最大值為0.196 A。

        根據(jù)反時限保護動作方程,計算出負序電流值為0.196 A 時,反時限負序過負荷動作延時t最小值為878.32 s。本次事件機端電流負序電流大于0.1 A的持續(xù)時間約360 s 左右,該時間未能達到反時限負序過負荷保護動作定值,故2F 發(fā)電機保護A、B套反時限負序過負荷保護均未動作。

        2.3 機端TV 斷線

        發(fā)電機保護裝置TV 斷線判據(jù):

        正序電壓小于18 V,且任一相電流大于0.04In;

        負序電壓3U2大于8 V。

        滿足以上任一條件延時10 s 發(fā)相應(yīng)TV 斷線報警信號,異常消失,延時10 s 后信號自動返回。

        07:50:56 左右(圖5),發(fā)電機機端電壓負序值U2達到2.678 V,并持續(xù)增大,此時負序電壓3U2大于8 V,滿足TV 斷線判據(jù),延時10 s 后,報“機端TV 斷線”。

        圖5 07:50:57 故障錄波-機端負序電壓

        07:52:22 左右(圖6),發(fā)電機機端電壓負序值U2降低至2.666 V,并持續(xù)降低,此時負序電壓3U2小于8 V,延時10 s 后,“機端TV 斷線”信號復(fù)歸。

        圖6 07:52:22 故障錄波-機端負序電壓

        2.4 機組故障錄波分析

        通過對2F 機組故障錄波裝置各時段波形的分析,得出運行工況統(tǒng)計表見表1。

        2.5 故障點分析

        由以上可知,2F 發(fā)電機保護裝置A、B 套報文與監(jiān)控系統(tǒng)事件一致,且與機組故障錄波裝置所記錄的波形相符。2F 機組中性點至主變低壓側(cè)之間C 相電流值為0,且零序電流、電壓值均為0,排除接地故障可能,僅由不平衡電流、電壓產(chǎn)生負序電流、負序電壓,由此可見從2F 機組中性點至主變低壓側(cè)之間的一次設(shè)備C 相存在斷點。經(jīng)過電廠人員對一次設(shè)備進行檢查,發(fā)現(xiàn)2F GCB 出口隔離刀閘C相傳動連桿脫落,造成2F 機組非全相運行,發(fā)電機負序過負荷動作告警。

        表1 機組故障時刻運行工況統(tǒng)計表

        3 結(jié)論

        本文通過對機組并網(wǎng)中發(fā)電機負序過負荷動作后故障分析,介紹了繼電保護動作后故障分析的方法,從機組監(jiān)控事件、保護裝置動作信號出發(fā),分析故障波形,提取故障參數(shù),結(jié)合保護邏輯圖分析繼電保護動作正確性,最終查找故障點。為以后處理類似故障提供了參考經(jīng)驗。

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