1 000 MW機組發電機定子接地保護誤動分析

杜寧寧，邢濤

（1.華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南250014；2.華電國際電力股份有限公司山東分公司，濟南250014）

1 000 MW機組發電機定子接地保護誤動分析

杜寧寧1，邢濤2

（1.華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南250014；2.華電國際電力股份有限公司山東分公司，濟南250014）

對一起1 000 MW火力發電機組跳閘事故進行分析，發現是由發電機定子接地保護誤動引起的。通過故障錄波分析，檢查一次設備故障情況，確定保護誤動原因，并提出相應處理措施，為類似問題的處理提供借鑒。

TV斷線；定子接地保護；誤動原因分析；繼電保護；定值管理

0 引言

大型汽輪發電機定子接地故障為常見故障形式，發電機定子接地保護是發電機定子繞組的主保護之一。根據GB／T 14285—2006《繼電保護及安全自動裝置技術規程》要求［1］，100 MW及以上大型發電機變壓器組應裝設100%保護范圍的定子繞組單相接地保護。目前廣泛采用的100%保護范圍的定子繞組單相接地保護，是由靠近機端90%保護范圍的基波零序電壓保護和靠近發電機中性點25%以上的3次諧波電壓定子繞組單相接地保護組成［2］。大型發電機接地保護一旦誤動，機組非計劃停運，將會造成重大經濟損失［3-5］。結合一起1 000 MW發電機95%定子接地保護誤動案例進行分析定子接地保護回路中存在隱患，并提出相應的防范措施，提高機組運行穩定性。

1 事件描述

2013-09-30，某1000MW機組負荷為905 MW，發變組保護B屏“定子接地保護動作”信號發出，發電機跳閘，汽輪機聯跳，鍋爐主燃料跳閘（簡稱“鍋爐MFT”）。

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

表1 發電機故障前后電壓有效值V

檢查發變組故障錄波記錄，2∶22∶36第80 ms時，B相電壓開始出現異常波動，發電機機端2TV開口三角出現零序電壓；第100 ms時，發變組保護B屏發出“發電機2TV斷線”信號；第400 ms時，B屏發電機95%定子接地保護動作，保護動作跳閘時零序電壓為18 V，分析確定為發電機B相電壓回路異常造成95%定子接地保護誤動。

現場檢查一次設備，發現發電機出口2TV B相一次保險卡座彈片斷，保險一端虛接。

2 故障原因分析

2.1 發電機95%定子接地保護動作原因

該機組發變組保護采用ABB公司REG216型保護裝置，發電機機端1TV、2TV、3TV為：，發電機中性點配電變壓器變比：，變壓器二次電阻0.2 Ω。95%定子接地保護使用定時限過電壓功能模塊，動作電壓按躲過正常運行時的不平衡電壓Uunb.max整定，即

式中：K為可靠系數，取1.2～1.3。

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

為了防止TV斷線，發電機95%定子接地保護誤動，ABB REG216保護裝置設置電壓平衡保護［2］功能，即比較發電機機端兩組TV的三相電壓，一旦差別超過定值設定，發出TV斷線信號，延時閉鎖相應的保護。ABB保護建議電壓平衡保護典型定值為：不平衡電壓定值0.2UN，延時0.04 s，返回延時0.5 s。

但因保護人員在機組小修保護裝置校驗后，進行保護定值整定時，遺漏此功能整定。發電機出口2TV B相一次TV固定剛性夾片斷裂，發電機機端2TV開口三角出現零序電壓18 V，超過保護定值，發電機B屏95%定子接地保護出口動作跳閘。

2.2 發電機機端TV一次保險卡座斷裂原因

發電機機端TV一次保險卡座在設計、材質上存在缺陷。經分析一次保險固定剛性夾片銀占22.7%，鋅占40.49%，銅占3.96%，鐵占32.82%，錳占0.18%，材質較脆，在拐角處出現細小裂紋，長期運行后疲勞斷裂。在固定方式方面，僅用一片夾片進行固定，也存在較大隱患，一旦發生夾片斷裂則會造成一次保險虛接，從而出現零序電壓。

3 改進措施

加強繼電保護定值現場定值管理。除按照繼電保護反事故技術措施要求，做好繼電保護整定計算外，還應重視現場設備的實際整定值與繼電保護定值單的一致性核查，避免出現因現場設備定值整定錯誤導致的保護動作事故。

為了避免定子接地保護誤動發生，發電機定子接地保護配置應滿足“宜采用中性點零序電壓和機端TV零序電壓”［2］及“與門”共同組成的定子接地保護判據，兩個電壓值應分別整定，保護范圍為90%~ 95%定子繞組，應避免發電機定子接地保護僅采用機端TV零序電壓作為動作判據。同時在機組啟動時，人為模擬一次TV斷線，檢驗發電機保護TV斷線閉鎖定子接地保護邏輯的完好性。

發電機機端TV一次保險卡座在設計上存在缺陷，材質較脆，長時運行時在拐角處發生卡座彈片斷裂。為防止問題的再次發生，應在機組檢修時檢查對卡座進行金屬檢測，檢查是否存在裂紋，避免運行中出現卡座彈片斷裂。

4 結語

發電機定子接地保護雖然原理簡單，易于實現，但是在現場應用中還存在較多隱患，如TV斷線閉鎖邏輯不能發揮作用、TV一次保險卡座沒有定期檢查等。在機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誤動的有效手段。

［1］GB／T 14285—2006繼電保護及安全自動裝置技術規程［S］.

［2］高春如.大型發電機組繼電保護整定計算和運行技術（第二版）［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］吳建福，周移華.發電機定子接地保護動作分析及防范措施［J］.電力系統保護與控制，2010，38（5）：111-114.

［4］施林全，徐小豪.發電機三次諧波定子接地保護特性與誤動分析［J］.云南水力發電，2009，25（4）：107-108.

［5］巨爭號.發電機定子接地保護分析及改進措施［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，高級工程師，從事發電廠電氣技術管理工作；邢濤（1973），男，高級工程師，從事發電廠生產管理工作。