1 000 MW機(jī)組發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)誤動(dòng)分析

杜寧寧，邢濤

（1.華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南250014；2.華電國際電力股份有限公司山東分公司，濟(jì)南250014）

1 000 MW機(jī)組發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)誤動(dòng)分析

杜寧寧1，邢濤2

（1.華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南250014；2.華電國際電力股份有限公司山東分公司，濟(jì)南250014）

對(duì)一起1 000 MW火力發(fā)電機(jī)組跳閘事故進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)是由發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)誤動(dòng)引起的。通過故障錄波分析，檢查一次設(shè)備故障情況，確定保護(hù)誤動(dòng)原因，并提出相應(yīng)處理措施，為類似問題的處理提供借鑒。

TV斷線；定子接地保護(hù)；誤動(dòng)原因分析；繼電保護(hù)；定值管理

0 引言

大型汽輪發(fā)電機(jī)定子接地故障為常見故障形式，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)是發(fā)電機(jī)定子繞組的主保護(hù)之一。根據(jù)GB／T 14285—2006《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》要求［1］，100 MW及以上大型發(fā)電機(jī)變壓器組應(yīng)裝設(shè)100%保護(hù)范圍的定子繞組單相接地保護(hù)。目前廣泛采用的100%保護(hù)范圍的定子繞組單相接地保護(hù)，是由靠近機(jī)端90%保護(hù)范圍的基波零序電壓保護(hù)和靠近發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)25%以上的3次諧波電壓定子繞組單相接地保護(hù)組成［2］。大型發(fā)電機(jī)接地保護(hù)一旦誤動(dòng)，機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，將會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失［3-5］。結(jié)合一起1 000 MW發(fā)電機(jī)95%定子接地保護(hù)誤動(dòng)案例進(jìn)行分析定子接地保護(hù)回路中存在隱患，并提出相應(yīng)的防范措施，提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 事件描述

2013-09-30，某1000MW機(jī)組負(fù)荷為905 MW，發(fā)變組保護(hù)B屏“定子接地保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)發(fā)出，發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)聯(lián)跳，鍋爐主燃料跳閘（簡(jiǎn)稱“鍋爐MFT”）。

查看發(fā)變組保護(hù)故障錄波器故障綜合分析記錄，通道越限啟動(dòng)量為發(fā)電機(jī)出口電壓Ub下限啟動(dòng)和發(fā)電機(jī)出口零序電壓UL突變量啟動(dòng)；序分量啟動(dòng)為發(fā)電機(jī)出口電壓零序突變量啟動(dòng)。故障前后電壓有效值如表1所示。

表1 發(fā)電機(jī)故障前后電壓有效值V

檢查發(fā)變組故障錄波記錄，2∶22∶36第80 ms時(shí)，B相電壓開始出現(xiàn)異常波動(dòng)，發(fā)電機(jī)機(jī)端2TV開口三角出現(xiàn)零序電壓；第100 ms時(shí)，發(fā)變組保護(hù)B屏發(fā)出“發(fā)電機(jī)2TV斷線”信號(hào)；第400 ms時(shí)，B屏發(fā)電機(jī)95%定子接地保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)零序電壓為18 V，分析確定為發(fā)電機(jī)B相電壓回路異常造成95%定子接地保護(hù)誤動(dòng)。

現(xiàn)場(chǎng)檢查一次設(shè)備，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出口2TV B相一次保險(xiǎn)卡座彈片斷，保險(xiǎn)一端虛接。

2 故障原因分析

2.1 發(fā)電機(jī)95%定子接地保護(hù)動(dòng)作原因

該機(jī)組發(fā)變組保護(hù)采用ABB公司REG216型保護(hù)裝置，發(fā)電機(jī)機(jī)端1TV、2TV、3TV為：，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)配電變壓器變比：，變壓器二次電阻0.2 Ω。95%定子接地保護(hù)使用定時(shí)限過電壓功能模塊，動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓Uunb.max整定，即

式中：K為可靠系數(shù)，取1.2～1.3。

通常不平衡電壓可達(dá)10~15 V（大部分是3次諧波），由于ABB REG216保護(hù)模擬量通道對(duì)3次諧波有較強(qiáng)的濾波作用，故其輸出的基波零序電壓將很小；同時(shí)考慮500 kV接地傳遞零序過電壓，取動(dòng)作電壓為15 V，保護(hù)延時(shí)取0.3 s。該保護(hù)必須有TV斷線閉鎖功能。

為了防止TV斷線，發(fā)電機(jī)95%定子接地保護(hù)誤動(dòng)，ABB REG216保護(hù)裝置設(shè)置電壓平衡保護(hù)［2］功能，即比較發(fā)電機(jī)機(jī)端兩組TV的三相電壓，一旦差別超過定值設(shè)定，發(fā)出TV斷線信號(hào)，延時(shí)閉鎖相應(yīng)的保護(hù)。ABB保護(hù)建議電壓平衡保護(hù)典型定值為：不平衡電壓定值0.2UN，延時(shí)0.04 s，返回延時(shí)0.5 s。

但因保護(hù)人員在機(jī)組小修保護(hù)裝置校驗(yàn)后，進(jìn)行保護(hù)定值整定時(shí)，遺漏此功能整定。發(fā)電機(jī)出口2TV B相一次TV固定剛性夾片斷裂，發(fā)電機(jī)機(jī)端2TV開口三角出現(xiàn)零序電壓18 V，超過保護(hù)定值，發(fā)電機(jī)B屏95%定子接地保護(hù)出口動(dòng)作跳閘。

2.2 發(fā)電機(jī)機(jī)端TV一次保險(xiǎn)卡座斷裂原因

發(fā)電機(jī)機(jī)端TV一次保險(xiǎn)卡座在設(shè)計(jì)、材質(zhì)上存在缺陷。經(jīng)分析一次保險(xiǎn)固定剛性夾片銀占22.7%，鋅占40.49%，銅占3.96%，鐵占32.82%，錳占0.18%，材質(zhì)較脆，在拐角處出現(xiàn)細(xì)小裂紋，長(zhǎng)期運(yùn)行后疲勞斷裂。在固定方式方面，僅用一片夾片進(jìn)行固定，也存在較大隱患，一旦發(fā)生夾片斷裂則會(huì)造成一次保險(xiǎn)虛接，從而出現(xiàn)零序電壓。

3 改進(jìn)措施

加強(qiáng)繼電保護(hù)定值現(xiàn)場(chǎng)定值管理。除按照繼電保護(hù)反事故技術(shù)措施要求，做好繼電保護(hù)整定計(jì)算外，還應(yīng)重視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際整定值與繼電保護(hù)定值單的一致性核查，避免出現(xiàn)因現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備定值整定錯(cuò)誤導(dǎo)致的保護(hù)動(dòng)作事故。

為了避免定子接地保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)配置應(yīng)滿足“宜采用中性點(diǎn)零序電壓和機(jī)端TV零序電壓”［2］及“與門”共同組成的定子接地保護(hù)判據(jù)，兩個(gè)電壓值應(yīng)分別整定，保護(hù)范圍為90%~ 95%定子繞組，應(yīng)避免發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)僅采用機(jī)端TV零序電壓作為動(dòng)作判據(jù)。同時(shí)在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，人為模擬一次TV斷線，檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)保護(hù)TV斷線閉鎖定子接地保護(hù)邏輯的完好性。

發(fā)電機(jī)機(jī)端TV一次保險(xiǎn)卡座在設(shè)計(jì)上存在缺陷，材質(zhì)較脆，長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行時(shí)在拐角處發(fā)生卡座彈片斷裂。為防止問題的再次發(fā)生，應(yīng)在機(jī)組檢修時(shí)檢查對(duì)卡座進(jìn)行金屬檢測(cè)，檢查是否存在裂紋，避免運(yùn)行中出現(xiàn)卡座彈片斷裂。

4 結(jié)語

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)雖然原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但是在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中還存在較多隱患，如TV斷線閉鎖邏輯不能發(fā)揮作用、TV一次保險(xiǎn)卡座沒有定期檢查等。在機(jī)組檢修中開展積極的隱患排查和治理，是防止定子接地保護(hù)誤動(dòng)的有效手段。

［1］GB／T 14285—2006繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算和運(yùn)行技術(shù)（第二版）［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］吳建福，周移華.發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作分析及防范措施［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（5）：111-114.

［4］施林全，徐小豪.發(fā)電機(jī)三次諧波定子接地保護(hù)特性與誤動(dòng)分析［J］.云南水力發(fā)電，2009，25（4）：107-108.

［5］巨爭(zhēng)號(hào).發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)分析及改進(jìn)措施［J］.陜西電力，2011（8）：1-4.

Analysis on Maloperation of Ground Fault Protection for 1 000 MW Generator Stator

DU Ningning1，XING Tao2
（1.Huadian Power International Corp Technology Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Power International Corp Shandong Branch，Jinan 250014，China）

A 1 000 MW thermal power unit trip accident caused by generator stator grounding protection misoperation was introduced.According to the fault record analysis and the fault condition of primary equipment，the cause of fault was identified.Relevant treatment measures were put forward，which could provide references for similar problems.

voltage transformer breaking；stator ground protection；maloperation analysis；relay protection；setting value management

TM77

B

1007－9904（2016）12－0034－02

2016-06-26

杜寧寧（1973），女，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作；邢濤（1973），男，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。