一起發電機差動保護動作現場故障排查

高玉強

輝縣市電業局，河南輝縣 453600

1 故障概況

該化工廠發電機為一個老型號的發電機，化工廠自行安裝調試，發電機無出廠報告及發電機銘牌及參數，現場與化工廠技術人員溝通，只知道發電機容量為3000 千伏安，其它關于發電機的資料很少。

主要經過：當發電機安裝到位后，化工廠將熱力管道閥門打開進行暖管，管道暖好后，對發電機進行沖轉、超速試驗，試驗完畢后，當發電機轉速達到3000 轉時，打開勵磁開關緩慢增加勵磁，發電機電壓緩慢提高，當發電機電壓達到與主網同期并網條件時，啟動并網開關，發電機差動保護動作，隨即并網開關斷開，氣輪機放氣閥門打開，勵磁機自動降低勵磁輸出，同時系統變電站并網線路報速斷信號，并網線路開關跳閘，現場工作人員發現發電機有放電現象。

2 故障分析、排除

供電部門得到上級指令，抽派技術人員組成技術小組，到達現場，幫助該企業進行測試，查找原因，排除故障。

2.1 檢查、判斷、排除發電機故障

技術小組首先對發電機進行了測試檢查，測試數據如下表。

相別UV VW WU△%定子直流電阻(Ω)0.3559 0.3552 0.3534 0.7測量部位R15MΩ R60 MΩ 吸收比定子絕緣電阻UVW-地8.77 10.5 1.20

經過對發電機的初步測試，測試數據顯示發電機內部沒有故障。技術小組現場討論，懷疑發電機出線相序不對，決定用直流感應法，對定子繞組進行極性檢查。當發電機一相繞組通以脈沖電流時，另兩相繞組由于互感作用產生相應感應電勢，試驗數據顯示發電機相序正確。

2.2 檢查、判斷、排除發電機差動回路故障

發電機縱差保護接線如圖1。

圖1 發電機縱差保護接線圖

發電機縱差保護采用三相式接線，發電機兩側電流互感器同名端均位于發電機側。

小組經過仔細核對接線發現，發電機出口端電流互感器同名端接反。而該種接線可引起二次回路中產生很大的差流，從而導致并網時縱差保護誤動作，該處為一明顯誤接線錯誤。

經過技術小組現場確認，將該電流互感器接線恢復正確接線，該故障排除。

2.3 檢查、判斷、排除發電機相序故障

排除過發電機出口端電流互感器同名端接反問題后，技術小組詳細詢問值班人員具體情況，以作進一步的判斷。值班人員反映，發電機空載運行正常。

小組分析后認為，發電機空載時電流較小，所以差動保護回路不動作；而并網時瞬間電流增大，由于電流互感器極性接反導致不平衡差流增大，差動保護動作。在此，小組成員提出新問題——發電機差動保護動作后，只會跳開發電廠內并網開關，不會引起并網側變電站線路速斷保護跳閘。

由此，可以判斷這一起事故不止發電機出口端電流互感器同名端接反這一個故障點。

發電機并網其相序必須與并網側線路系統電源相序一致，經詢問廠家沒有與并網線路核對相序，只是用并網線路電源試了一個電機，觀測電機是正轉，就判定為相序正確。技術小組，隨即用核相儀對并網側線路系統電源核對相序。經測試，并網線路系統電源為正相序，對發電機出口電源核相也為正相序，并網沒有問題。

2.4 檢查、判斷、排除發電機并網回路故障

針對發電機并網時，會引起并網側變電站斷路器速斷跳閘的原因，小組進行分析，認為在無線路故障等外因的情況下（并網線路很短），引起速斷跳閘多是相與相之間的短路引起的，進一步分析得出，引起短路的原因只有非同期并網。

接下來，小組對發電機進行了同期試驗，來驗證發電機是否非同期并網，

小組用系統電源來做同期試驗。進行同期試驗時，將發電機出口母線隔離開關斷開，人為將其輔助觸點放在其合閘后的狀態（輔助觸點接通），同時斷開廠用電分支開關，合上待并網母線側電壓互感器，合上系統并網母線側電壓互感器，退出勵磁裝置，合上并網開關上隔離開關，合上并網開關下隔離開關，這時用10kV 電纜將系統電源接入待并網母線上，因待并網側是系統電源，等于系統電源與系統電源并網，主要檢驗同期裝置并列同期回路接線是否正確。

合上電源后，檢查同步檢測表，發現指針不能指示到零位，顯然同期裝置或同期回路存在嚴重的問題。同期裝置回路原理如圖2。

圖2 同期裝置回路接線原理圖

對兩側電壓互感器進行檢查，發現帶并網側電壓互感器接錯線，A 相與C 相電壓互感器二次側接反，將A 相與C 相調整后，合上電源開關，同步檢測表指針指到零位，故障排除。

故障排除后，發電機順利并網成功。

3 原因分析

此次發電機并網故障現象有二，一是發電機發差動信號，并網側線路速斷跳閘，二是并網側變電站斷路器速斷跳閘。

分析其原因，一是并網側電壓互感器二次電壓接線錯誤，因為二次A、C 相接反，發電機并網過程中，同步檢測裝置在尋找并網點時誤將A 相認為C 相，C 相認為A 相,直接導致并網點A、C 相短路，引起并網線路速斷跳閘。

二是發電機出口端電流互感器同名端接反，引起二次回路中產生很大的差流，從而導致并網時發電機縱差保護誤動作。

4 結論

本次故障排除，現場工作重點在于分析，經過現場勘查設備以及故障現象，詢問值班人員，故障分析十分透徹，處理方法目標明確，故障尋找、排查快捷，給現場所有人留下深刻印象，給現場檢修人員今后的工作提供了鮮活的案例。另外，通過這一事故，也應引起電力工作者極大的反思——第一，從設計到安裝、改造，二次回路都應嚴格按照要求，仔細核對圖紙，確認設計、接線無誤；第二，發電機并網應嚴格按照要求進行交接試驗，包括空載、短路、同期等試驗，謹防因一些人為因素造成嚴重的后果，電網企業也要加強對技術力量薄弱、管理不夠規范的小型發電企業入網的監管。

[1]中國電力企業聯合會.電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準.中國計劃出版社，2006.

[2]中國國家經貿委.火力發電廠、變電所二次接線設計技術規范.中國電力出版社，2002.

[3]李火元.電力系統繼電保護與自動裝置.中國電力出版社，2002.