峽江電站六號機組定子接地保護報警分析及處理

2020-05-22 04:28:02劉佳

魅力中國 2020年50期

劉佳

（國家電投集團江西電力有限公司高新清潔能源分公司，江西吉安 343100）

由于發電機氣隙磁通的非正弦分布，在定子中的感應電動勢除基波外，還有各種諧波電動勢，其中主要以3、5、7次諧波為主。這些高次諧波成分將使發電機三相電壓偏離正弦波形，因此發電機在制造過程中會使用各種辦法抑制這些諧波成分，但由于相電壓中的三次諧波，在線電壓中正好抵消，三次諧波成分不影響線電壓波形，一般不會優先考慮，而且鐵心局部飽和也不可避免，因此在發電機三相電壓的實測數據中，總有或大或小的三次諧波。對于只采用基波零序電壓構成的定子接地保護，當接地故障發生在中性點附近時，由于這種保護原理上的死區，故障可能不會被檢測到，若再發生第二點接地故障，就會造成實際上的相間或匝間短路，對發電機機組造成嚴重損害。

一、概述

江西峽江水電站6號機組為天津阿爾斯通水電設備有限公司生產的燈泡貫流式水輪發電機組，單機容量40MW，其保護裝置采用南京南瑞繼保電氣有限公司的RCS-985SS型發電機保護裝置。定子接地保護配有基波零序電壓定子接地保護、機端零序電流定子接地保護、三次諧波電壓比率定子接地保護，構成100%保護區的定子接地保護，機端三次諧波電壓取自機端開口三角零序電壓，中性點側三次諧波電壓取自發電機中性點接地變二次繞組，

二、現象

峽江電站6號機組自2013年9月投產至今，每當其負荷低于20WM時，機組保護裝置就發定子接地保護報警，而負荷高于20WM時，報警復歸。經查看現地保護裝置，報警為三次諧波電壓比率定子接地保護報出

三、原因分析

（一）三次諧波電壓比率定子接地保護。三次諧波電壓比率判據只保護發電機中性點25%左右的定子接地，機端三次諧波電壓取自機端開口三角零序電壓，中性點側三次諧波電壓取自發電機中性點接地變二次繞組。

三次諧波保護動作方程：UF0_3W／UN0_3W ＞K3wzd

（二）檢查經過及分析。二次人員先檢查了6號機組保護裝置的采樣數據，并與8號機組對比，根據檢查數據發現，機組所帶負荷在20MW以下時，機端與中性點三次諧波電壓的比值UF0_3W／UN0_3W確實超過了整定值（整定值為2.0），數據記錄見表1和表2。從數據可看出：1）機端和中性點的三次諧波電壓會隨機組有功功率的變化而變化；2）9號機組中性點的三次諧波電壓要明顯小于8號機組的，而機端的三次諧波電壓大致相同；3）正常情況下，機端與中性點三次諧波電壓的比值UF0_3W／UN0_3W應該在0.5～0.55之間，乘以可靠系數1.4后為0.7～0.77，表明目前6號機組該保護的定值偏大。

后來二次人員又在保護屏后端子上用萬用表測量 UF0與 UN0的大小，發現萬用表測得UF0與 UN0的大小，與保護裝置中UF0_3W、UN0_3W的大小幾乎差不多，這也驗證了機組零序電壓中分量以三次諧波分量為主，基波及其他高次諧波分量的含量微乎其微，同時也表明，機組保護裝置的測量回路及其精度沒問題。后來二次人員把目光轉向了保護裝置以外的二次回路上。隨著檢查的深入，二次人員發現6號機組中性點接地變壓器二次側可調電阻R引出線（見圖2中的R2、R3）的引出位置與其他機組的略微不同，可調電阻R由104片電阻片串聯而成，由歐姆定律知，其引出線R2的位置就直接影響著R2與R3兩端電壓的大小。根據分析，機端電壓互感器935TV變比為13.8KV/√3/100V/√3/100V，已知中性點接地變壓器變比為13.8/0.4KV，那么圖2中R2與R3兩端的輸出額定電壓也應該為100V，也就是說R2與R3之間的電阻應該占總電阻R的1/4，R2引出線應該在距R3端第26片電阻片引出，而R2實際是從可調電阻R的第24片電阻片引出，這正是引起6號機組中性點三次諧波比其他機組偏小、引起機組三次諧波電壓定子接地保護誤動的原因。