發電機定子接地保護出口拒動分析與改進

劉 健

（華能國際電力股份有限公司玉環電廠，浙江 玉環 317604）

1 定子接地保護工作原理

工作原理圖如圖1所示。

圖1 發電機定子接地保護工作原理框圖

某廠使用的是兩臺哈爾濱電機廠生產的QFSN-200-2型汽輪發電機組，其采用三機勵磁系統勵磁，發變組保護于某年某月換型為許繼產WFB-120微機發變組保護，這套發電機定子接地保護是基于基波零序電壓和零序3次諧波電壓兩部分而共同組成發電機100%定子接地保護的，由機端3TV電壓互感器開口三角產生的基波零序電壓，當其達到定值20.8V并當3TV斷線保護不閉鎖時，經過6s延時動作于發電機全停，而由中性點端TV零序互感器產生的三次諧波動作電壓與機端三次諧波制動電壓之比大于或等于1.2倍時，經過1s延時動作于發電機全停。發電機全停動作于跳開發電機出口ABB公司的HEC-3型開關后，跳開主勵磁機轉子回路滅磁開關，發關閉主汽門命令并至相關熱工保護。

2 保護動作及查對情況

某年某月某日6時18分，＃1機發變組保護A柜發“3TV斷線”、“＃1主變低壓側接地”動作信號，但保護被閉鎖不能出口，事后確認為#1發電機一次B相機端接地。當日上午，電氣公司組織繼保、高試人員檢查，判斷發電機B相定子接地，測得高壓側電壓分別為A相：14.96kV對地、B相：1.052kV對地、C相對地：14.93kV。二次側電壓分別為A相對地：94V、B相對地：6V、C相對地：96V；AB線電壓100V、BC線電壓100V、CA線電壓100V。

3 拒動分析

1）發電機機端零序電壓定值為20.8V，只能保護從機端到中性點的80%左右的保護范圍，接地點越接近于發電機出線端，其靈敏度越高；發電機三次諧波電壓最大保護范圍為從中性點到機端方向的50%；接地點越接近于中性點，其靈敏度越高。

2）發電機定子接地保護中的PT斷線判據是：

3）當發電機任一相發生定子接地，其相量圖如圖2所示。中性點N點電位升高，而電壓變換器n’由于未與N相連，經電壓變換器電壓中性n’點的電位不能跟隨3TV二次側電壓中性N點電位的位移而位移，故其采樣Ua+Ub+Uc=0或很小的數值，由于判據：

大于USET＝30V，則3TV誤發斷線信號，閉鎖了基波零序定子接地保護，而只能由定子接地三次諧波50%切除故障；

圖2 3TV二次相量圖

4）當中性點N與n’相連時，，當3TV一次側熔斷器一相或兩相熔斷時，由于判據：

小于USET＝30V，發變組保護不發3TV斷線信號，則當此時發生定子接地故障時，不會閉鎖定子接地保護，定子接地保護將誤動。

綜上所述：發電機一次B相機端接地時，定子接地保護中基波段受3TV斷線保護閉鎖而不出口，三次諧波段因故障不在其保護范圍而不出口，所以此次發電機定子接地保護將拒動。

4 改進方案

由上述分析可知，發電機定子接地保護出口拒動主要是因為這套保護的TV斷線程序閉鎖了保護出口，為此要重新更改3TV斷線保護程序，實施如下：

1）將發變組保護CPU4模塊中定子接地保護芯片寄到許繼生產廠家，重新更改程序，更改后和定子接地斷線保護的原理如圖3所示。

圖3 雙TV斷線保護原理框圖

2）將#1發電機小室3TV中性點引出與集控室3TV用電壓變換器中性點相連。

3）在芯片返廠后，繼保人員對定子接地保護進行了重新調試、安裝。將原1TV的電壓量引入CPU4中，和原3TV的電壓量組成雙TV斷線保護程序。在實際接線中，雖然1TV的中性點是與發電機的中性點相連接的，而3TV的中性點是不接地的，但是在發電機發生單相接地時，它們的線電壓依然是對稱且平衡的，不會誤報TV斷線，只有當TV一次或二次斷線時，才報相應TV斷線。

5 幾點建議

從很多電廠的定子接地保護拒動這一現象，結合本廠這次保護拒動的分析，為了防止發電機定子接地保護拒動，宜采取下述措施。

1）WFB-120發變組定子接地保護中零序3次諧波電壓易誤動，建議將基波零序電壓和零序3次諧波電壓兩部分出口分開。基波零序電壓部分出口動作于跳閘，零序3次諧波電壓部分出口動作于信號。

2）很多發電廠的零序電壓型發電機定子接地保護設計有交流電壓回路斷相閉鎖，但整個回路如配合不當，將會造成保護出口拒動，需認真考慮。如需采用斷線閉鎖，則建議采用上述雙TV斷線保護程序并注意TV接線方式的正確，則可保障其動作的可靠性。

3）建議結合系統合理選擇發變組定子接地保護定值，使之更加趨于合理。

6 結論

本人通過近年來對發變組保護的調試及維護，有下列體會與大家一起分享。

1）在進行發變組保護的調試時，一定要按調試大綱、廠家技術說明書和本單位的作業指導書及過去一年的試驗報告等認真地做好每一個模塊中的保護定值，每一個出口繼電器的校驗及每一個信號的核對等，發現問題要及時提出，集思廣議并通過科學的試驗方法解決問題。

2）根據竣工圖紙，結合機組大、中、小修和技術改造，清理保護裝置的接線和回路，及時改正錯誤接線并使其規范，從而保證接線正確，以保證機組的安全發電。

3）干擾對微機保護的影響很大，因此，抗干擾的首要任務是切斷各種干擾的耦合途徑，防止干擾進入微機保護裝置。在微機保護中運用正確合理的接地是抑制干擾的主要方法。對運行單位來講，只要按頒布的《電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》和有關技術規范要求，完善接地系統并保證接地可靠，就能有效地解決好外部干擾的竄入，保證微機保護裝置可靠穩定運行。

4）根據實際情況，合理計算和整定保護范圍并滿足保護的可靠性、選擇性、快速性和靈敏性，這對保護裝置的正確工作是十分重要的。

5）要保證微機保護裝置工作可靠，必須要具備一支高素質的維護隊伍。通過大修、中修、小修和技術改造，鍛煉我們的職工隊伍，提高專業技術人員的業務水平和實際動手能力，這是保證保護裝置動作可靠的重要前提之一。

6）加強對發變組保護的巡檢和定期保養，并形成制度，全面當好設備的保健醫生。

[1] 王維儉編著.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].2版.北京:中國電力出版社,2002.

[2] 賀家李,宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].3版.北京:中國電力出版社,1994.