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        一起機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程中發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷故障分析

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

        吉元濤,梁 剛,趙依欣,盧小琴

        (中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司白鶴灘電廠(chǎng)籌建處,四川 涼山615400)

        1 引言

        在發(fā)電機(jī)保護(hù)中,負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)不僅反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過(guò)熱狀況,也反映負(fù)序電流引起的其他異常狀況。當(dāng)發(fā)電機(jī)三相負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)時(shí),發(fā)電機(jī)定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流。該負(fù)序電流產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速反方向旋轉(zhuǎn)的負(fù)序磁場(chǎng),相對(duì)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(huì)使轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過(guò)熱,造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷。本文對(duì)發(fā)生在某大型水力發(fā)電站的一起發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作案例進(jìn)行介紹并詳細(xì)地分析故障原因。

        2 故障分析

        2.1 故障簡(jiǎn)介

        2018 年11 月6 日07:50:49,某電站2F 機(jī)組并網(wǎng)加出力期間,監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“2F:發(fā)電機(jī)A 套負(fù)序過(guò)負(fù)荷報(bào)警動(dòng)作、發(fā)電機(jī)B 套負(fù)序過(guò)負(fù)荷報(bào)警動(dòng)作”,監(jiān)控系統(tǒng)2F C 相電流為0,其他電氣量無(wú)明顯異常。08:18:02,運(yùn)行人員斷開(kāi)2F GCB 開(kāi)關(guān),2F 停機(jī)。保護(hù)專(zhuān)業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)裝置報(bào)文及故障錄波裝置發(fā)現(xiàn):07:50:48,2F 發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置A、B 套報(bào)“發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)”;07:51:08 報(bào)“機(jī)端TV 斷線(xiàn)、發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)”。2F 故障錄波裝置相應(yīng)時(shí)刻有錄波啟動(dòng)。

        2.2 發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)分析

        發(fā)電機(jī)定時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)邏輯(圖1),取機(jī)端、中性點(diǎn)負(fù)序電流的最小值作為定時(shí)限負(fù)序電流值,定時(shí)限負(fù)序電流定值為0.1 A,延時(shí)定值為5 s。查看錄波文件,發(fā)現(xiàn)本次事件2F 機(jī)端、中性點(diǎn)負(fù)序電流值一樣,后續(xù)分析均采用2F 機(jī)端負(fù)序電流作為負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)負(fù)序電流值。

        圖1 發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置定時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)邏輯

        查看故障錄波相應(yīng)時(shí)段波形,07:50:41 左右(圖2),發(fā)電機(jī)機(jī)端負(fù)序電流值達(dá)到0.1 A,延時(shí)5 s后,發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置報(bào)“發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)”。此時(shí)刻機(jī)端電流負(fù)序量以及時(shí)序分析結(jié)果滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷報(bào)警邏輯,2F 發(fā)電機(jī)A、B 套保護(hù)裝置正確動(dòng)作,報(bào)“發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)”。

        07:56:13 左右(圖3),發(fā)電機(jī)機(jī)端電流負(fù)序電流值降低至0.1 A 以下,“發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)”復(fù)歸,該時(shí)刻與發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置報(bào)警復(fù)歸時(shí)刻相符。

        圖2 07:50:41 故障錄波-機(jī)端負(fù)序電流

        圖3 07:56:13 故障錄波-機(jī)端負(fù)序電流

        發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷信號(hào)邏輯(圖4),反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)由3 部分組成:①下限啟動(dòng),②反時(shí)限部分,③上限定時(shí)限部分。上限定時(shí)限部分設(shè)最小動(dòng)作時(shí)間定值。

        圖4 發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)邏輯

        反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作方程:

        式中,I2為發(fā)電機(jī)負(fù)序電流,Iezd為發(fā)電機(jī)額定電流二次值,I2szd為發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行允許負(fù)序電流(標(biāo)幺值),A為轉(zhuǎn)子負(fù)序發(fā)熱常數(shù)。

        整個(gè)事件過(guò)程中,發(fā)電機(jī)機(jī)端電流負(fù)序電流最大值為0.196 A。

        根據(jù)反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作方程,計(jì)算出負(fù)序電流值為0.196 A 時(shí),反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷動(dòng)作延時(shí)t最小值為878.32 s。本次事件機(jī)端電流負(fù)序電流大于0.1 A的持續(xù)時(shí)間約360 s 左右,該時(shí)間未能達(dá)到反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作定值,故2F 發(fā)電機(jī)保護(hù)A、B套反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)均未動(dòng)作。

        2.3 機(jī)端TV 斷線(xiàn)

        發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置TV 斷線(xiàn)判據(jù):

        正序電壓小于18 V,且任一相電流大于0.04In;

        負(fù)序電壓3U2大于8 V。

        滿(mǎn)足以上任一條件延時(shí)10 s 發(fā)相應(yīng)TV 斷線(xiàn)報(bào)警信號(hào),異常消失,延時(shí)10 s 后信號(hào)自動(dòng)返回。

        07:50:56 左右(圖5),發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓負(fù)序值U2達(dá)到2.678 V,并持續(xù)增大,此時(shí)負(fù)序電壓3U2大于8 V,滿(mǎn)足TV 斷線(xiàn)判據(jù),延時(shí)10 s 后,報(bào)“機(jī)端TV 斷線(xiàn)”。

        圖5 07:50:57 故障錄波-機(jī)端負(fù)序電壓

        07:52:22 左右(圖6),發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓負(fù)序值U2降低至2.666 V,并持續(xù)降低,此時(shí)負(fù)序電壓3U2小于8 V,延時(shí)10 s 后,“機(jī)端TV 斷線(xiàn)”信號(hào)復(fù)歸。

        圖6 07:52:22 故障錄波-機(jī)端負(fù)序電壓

        2.4 機(jī)組故障錄波分析

        通過(guò)對(duì)2F 機(jī)組故障錄波裝置各時(shí)段波形的分析,得出運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

        2.5 故障點(diǎn)分析

        由以上可知,2F 發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置A、B 套報(bào)文與監(jiān)控系統(tǒng)事件一致,且與機(jī)組故障錄波裝置所記錄的波形相符。2F 機(jī)組中性點(diǎn)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(fù)序電流、負(fù)序電壓,由此可見(jiàn)從2F 機(jī)組中性點(diǎn)至主變低壓側(cè)之間的一次設(shè)備C 相存在斷點(diǎn)。經(jīng)過(guò)電廠(chǎng)人員對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)2F GCB 出口隔離刀閘C相傳動(dòng)連桿脫落,造成2F 機(jī)組非全相運(yùn)行,發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷動(dòng)作告警。

        表1 機(jī)組故障時(shí)刻運(yùn)行工況統(tǒng)計(jì)表

        3 結(jié)論

        本文通過(guò)對(duì)機(jī)組并網(wǎng)中發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷動(dòng)作后故障分析,介紹了繼電保護(hù)動(dòng)作后故障分析的方法,從機(jī)組監(jiān)控事件、保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)出發(fā),分析故障波形,提取故障參數(shù),結(jié)合保護(hù)邏輯圖分析繼電保護(hù)動(dòng)作正確性,最終查找故障點(diǎn)。為以后處理類(lèi)似故障提供了參考經(jīng)驗(yàn)。

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