大型抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)定子95%接地保護(hù)動(dòng)作跳閘分析

孟繁聰，蔣明君，王 莉

（華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205）

大型抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)定子95%接地保護(hù)動(dòng)作跳閘分析

孟繁聰，蔣明君，王 莉

（華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205）

本文介紹了宜興抽水蓄能電站定子95%接地保護(hù)的配置以及原理，以及一次由于電壓互感器原因?qū)е吕^電保護(hù)誤動(dòng)的實(shí)例，為以后的事故查找積累了經(jīng)驗(yàn)。

繼電保護(hù) ；定子95%接地保護(hù)；TV

0 引言

宜興抽水蓄能電站位于江蘇省宜興市西南郊的銅官山，是一座日調(diào)節(jié)的純抽水蓄能電站。電站裝機(jī)容量1000MW，裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量為250MW的立軸單級(jí)混流可逆式機(jī)組。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器接地，主變壓器容量為300MVA，發(fā)電機(jī)—變壓器組采用單元接線，系統(tǒng)側(cè)額定電壓為500kV。發(fā)電機(jī)由加拿大GE公司制造，所配發(fā)電機(jī)保護(hù)為瑞士ABB公司生產(chǎn)的RGE-216型全數(shù)字式微機(jī)保護(hù)裝置，該裝置硬件由多功能模塊組成。同時(shí)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)配置了Nxtphase公司的TESLA3000故障錄波器。

1 定子95%接地保護(hù)系統(tǒng)組成及裝置原理

宜興抽水蓄能電站定子95%接地保護(hù)為基波零序過(guò)電壓保護(hù)（59NG-A），電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開(kāi)口三角形繞組。基波零序過(guò)電壓（3U0）保護(hù)可以反應(yīng)發(fā)電機(jī)機(jī)端至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)95%區(qū)域的定子繞組單相接地故障。經(jīng)時(shí)限t=2s動(dòng)作于解列滅磁，解列機(jī)組。

零序電壓計(jì)算公式：3U0=UA+UB+UC

動(dòng)作判據(jù)為：3U01≥3U01set

式中：3U01為發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)TV開(kāi)口三角繞組的3倍基波零序電壓；

3U01set為3倍基波零序過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作整定值，整定為5V。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，3U0在2.3V左右。

2 事故跳閘時(shí)情況

2008年12月19日上午10時(shí)20分，3號(hào)機(jī)組定子95%接地保護(hù)（59NG-A）動(dòng)作跳機(jī)。

2.1 跳閘時(shí)繼電保護(hù)動(dòng)作信息

從以上信息可以看出，保護(hù)跳閘時(shí)，機(jī)端TV 3U0已經(jīng)升至10.9V。

2.2 故障錄波器波形分析

（1）故障錄波器高速錄波記錄的波形見(jiàn)圖1，放大波形見(jiàn)圖2。

（2）故障錄波器低速錄波記錄的波形見(jiàn)圖3。

圖1 故障錄波器高速錄波波形

圖2 放大后的故障錄波器高速錄波波形

圖3 故障錄波器低速錄波波形

2.3 故障錄波器通道定義

通道1為機(jī)端電壓A相，取自機(jī)端TV31繞組1；

通道2為機(jī)端電壓B相，取自機(jī)端TV31繞組1；

通道3為機(jī)端電壓C相，取自機(jī)端TV31繞組1；

通道4為機(jī)端零序電壓電壓，取自機(jī)端TV33繞組2；

通道5為保護(hù)啟動(dòng)數(shù)字量“GENERL TRIP”；

通道6為保護(hù)啟動(dòng)數(shù)字量“59NG-A TRIP”。

2.4 波形分析

經(jīng)過(guò)波形分析，發(fā)電機(jī)三相電壓幅值與相位故障前后均平衡，未發(fā)生變化，在發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)檢查無(wú)異常后，排除了發(fā)電機(jī)主設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性。而零序電壓與A相反相位，且在保護(hù)動(dòng)作跳閘后又消失。初步判定故障范圍在在機(jī)端開(kāi)口三角形TV33 A（定子95%接地保護(hù)用TV）相及相關(guān)回路。

3 事故原因析

3.1 TV電氣接線

發(fā)電機(jī)機(jī)端TV電氣接線圖見(jiàn)圖4。

發(fā)電機(jī)機(jī)端TV33二次繞組接線圖見(jiàn)圖5和圖6。

3.2 故障查找過(guò)程

（1）檢查 TV33的開(kāi)口三角形繞組的連續(xù)性，數(shù)據(jù)記錄如下：

R（313-323）=0.26Ω；R（313-333）=0.42Ω；R（323-333）=0.25Ω；R（333-334）=0.25Ω；R（可調(diào)電阻）=40Ω。

測(cè)量數(shù)據(jù)顯示TV33的三角形二次繞組沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)路或者短路現(xiàn)象。

圖4 機(jī)端TV電氣接線圖

圖5 機(jī)端TV33二次繞組1接線圖

圖6 機(jī)端TV33二次繞組2接線圖

（2）比對(duì)分析TV31、TV32、TV33高壓熔絲無(wú)異常，數(shù)據(jù)如下：

（3）在3號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端TV33的高壓繞組加入三相380V AC，測(cè)量二次繞組電壓，數(shù)據(jù)如下：

U（313-334）=5mV；U（313-323）=0.9V；U（313-333）=0.9V；U（323-333）=0.9V。

從測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算知，該TV繞組變比正確，且未出現(xiàn)零序電壓，故障消失后未重現(xiàn)。

（4）用絕緣搖表測(cè)量TV33各TV對(duì)地絕緣以及TV33二次側(cè)各電纜接線的對(duì)地絕，結(jié)果符合要求。

（5）對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行SFC拖動(dòng)試驗(yàn)，檢查測(cè)得最大3U0為2.7V，與其他機(jī)組比較未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

（6）進(jìn)行3號(hào)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行試驗(yàn)（加勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)GCB03斷開(kāi)），測(cè)得

同樣工況下，在4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)機(jī)端TV柜測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：

比較3號(hào)機(jī)組與4號(hào)機(jī)組測(cè)得的數(shù)據(jù)，基本相似。

（7） 再次利用SFC對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行SCP拖動(dòng)試驗(yàn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高到50%時(shí)，出現(xiàn)定子95%接地保護(hù)（59NG-A）動(dòng)作跳閘，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)外加的錄波器測(cè)量TV33 A相二次側(cè)三角形繞組各相電壓以及零序電壓、TV33 A相二次側(cè)星型繞組各項(xiàng)電壓，發(fā)現(xiàn)三角形繞組和星型繞組A相電壓幅值同時(shí)變小，且波形相同，零序電壓與A相電壓反相位。

（8）將TV33A相TV以及高壓熔絲與TV33 C相進(jìn)行調(diào)換，重新利用SFC對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行SCP拖動(dòng)，95%接地保護(hù)（59NG-A）動(dòng)作跳閘，故障現(xiàn)象與上一次相同。

（9）解開(kāi)3號(hào)機(jī)組機(jī)端三組TV上端頭（靠母線側(cè)）的軟連接，利用試驗(yàn)儀器，對(duì)機(jī)端 TV A相軟連接下端部（靠近TV側(cè)）加5kV電壓，錄波器記錄波形發(fā)現(xiàn)TV33 A相二次側(cè)繞組電壓降低且發(fā)生明顯畸變，但是TV32 A相二次側(cè)繞組電壓幅值正常，發(fā)生輕微畸變。

（10）拉出TV31 A相TV，重新對(duì)機(jī)端TV A相軟連接下端部（靠近TV側(cè)）加5kV電壓，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)放電聲音，立即停止加壓，進(jìn)行查找，經(jīng)過(guò)查找發(fā)現(xiàn)TV32 A相柜內(nèi)TV母線銅排與絕緣瓷瓶導(dǎo)電部分之間用于固定的螺栓松動(dòng)，手動(dòng)可以輕易晃動(dòng)TV32 A相柜內(nèi)母線銅排。

圖7 TV33立面結(jié)構(gòu)圖

圖8 TV立面結(jié)構(gòu)局部放大圖

3.3 保護(hù)跳閘原因結(jié)論

機(jī)端TV33結(jié)構(gòu)立面圖見(jiàn)圖7和圖8。圓圈部分表示之前發(fā)現(xiàn)的螺栓松動(dòng)地方，因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)導(dǎo)致柜內(nèi)TV母線銅排與絕緣瓷瓶導(dǎo)電部分之間虛接，導(dǎo)致接觸電阻過(guò)大，造成分壓，而該絕緣瓷瓶導(dǎo)電部分與TV33 A相高壓線相連接，從而使得TV33 A相高壓繞組電壓明顯下降，二次側(cè)開(kāi)口三角形繞組產(chǎn)生零序電壓，導(dǎo)致95%接地保護(hù)（59NG-A）動(dòng)作跳閘。

在緊固該螺栓并重新檢查3號(hào)機(jī)組所有TV的相應(yīng)螺栓后，重新對(duì)機(jī)端TV A相軟連接下端部（靠近TV側(cè)）加5kV電壓，各個(gè)電壓波形、相位正確，無(wú)異常。升高至額定電壓，檢查電壓波形，無(wú)異常。重新開(kāi)機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行試驗(yàn)（加勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)GCB03斷開(kāi)），以及利用SFC對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行SCP拖動(dòng)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢查，TV33各相繞組電壓正常，滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

TV32 A相TV柜內(nèi)TV母線銅排與絕緣瓷瓶導(dǎo)電部分之間用于固定的螺栓松動(dòng)造成虛接而引起TV33 A相電壓下跌是導(dǎo)致該次3號(hào)機(jī)組定子95%接地保護(hù)跳閘的主要原因，同時(shí)TV33 A 相TV特性惡化是導(dǎo)致本次事故跳閘的間接原因。事后，對(duì)1～4號(hào)發(fā)電機(jī)所有機(jī)端TV進(jìn)行了螺栓緊固性檢查未發(fā)現(xiàn)異常。

該次3號(hào)機(jī)組定子95%接地保護(hù)跳閘事件為我們敲響了警鐘，同時(shí)也為以后的事故處理積累了重要的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù).北京：中國(guó)電力出版社，2007.

孟繁聰（1981—），男，本科，工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、檢修以及啟動(dòng)試驗(yàn)等。E-mail：fancong-meng@sgcc.com.cn

蔣明君（1981—），本科，男，工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、檢修等。E-mail：mingjun-jiang@sgcc.com.cn

王 莉（1981—），女，本科，助理工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備維護(hù)、檢修等。E-mail：l-w@sgcc.com.cn

Analysis on 95% Generator Stator Grounding Protection Tripping of Pumped Storage Power Plant

MENG Fancong，JIANG Mingjun，WANG Li
（East China Yixing Pumped Storaged Power Co.Ltd.，Yixing 214205，China）

This paper introduces the east of Yixing Pumped Storage Power Station 95% stator grounding protection configuration and principle，and one due to PT causes relay protection tripping cases，accumulated experience for future disaster search

Relay protection；95% Stator Grounding Protection；REG216；PT