發電機三次諧波定子接地保護報警事件分析

彭昭雄，狄素珍

（四川廣安發電有限責任公司，四川 廣安 638017）

1 概 述

某電廠總裝機2 400 MW，由4臺300 MW機組和2臺600 MW機組組成。其中，33號發電機的信息如下：額定功率PN為300 MW；視在功率SN為353 MVA；額定功率因數cosφN為0.85；定子額定電壓UN為20 kV；定子額定電流IN為10 190 A。2004年投產，發變組保護裝置為2017年9月技改的南瑞PCS-985裝置，定值如表1所示。發電機定子接地保護由零序電壓保護、三次諧波電壓比率保護以及三次諧波電壓差動保護構成，其中零序電壓保護作用于跳閘，三次諧波電壓比率保護和三次諧波電壓差動保護作用于報警[1]。

表1 PCS-985B發電機定子接地保護定值的相關信息

2 事件經過

2019年12月24日，33號機機組運行期間，20:43“發變組異?？傂盘枴惫庾峙屏?，就地檢查發變組保護屏，AB屏“定子接地”報警燈亮，機組運行正常。3 min后，光子牌和“定子接地”報警均消失。就地調出的發變組保護自檢報告信息中顯示“三次諧波差動信號”。

2019年12月24日，21:43同樣的信號再次出現，本次信號持續3 s后消失。

2020年1月18日，19:34同樣的信號再次出現，報警信號持續至2020年1月19日23:12消失。

3 檢查情況

3.1 運行操作記錄

故障期間無任何操作。

3.2 設備檢查情況

一方面，機組故障錄波裝置均未啟動，南瑞保護本身自帶的錄波打印結果顯示第一次波形無異常，第二次波形顯示CH10通道得三次諧波差電壓有變化。另一方面，2020年1月20日，機組停運后全面檢查發電機一次回路和二次回路。一次回路部分的檢查情況：發電機機端出口的電壓互感器絕緣及直阻良好，發電機接地變壓器絕緣良好，外觀良好無異常。二次回路部分的檢查情況：一一檢查發電機機端出口的電壓互感器至發變組屏柜的二次回路，均未發現松動現象，各電纜絕緣良好，各電壓互感器伏安特性試驗良好，發電機機端出口電壓互感器二次接線的航空插頭未松動[2]。

4 原因分析

三次諧波電壓差動判據為：

通過廠家軟件連接發變組保護裝置，導出報警時的波形并進行分析，正常運行時采樣值如圖1所示。

圖1的數值是不報警時從裝置保存的，可以看到自產零序三次諧波2.83 V，機端三次諧波1.74 V，是正常的，符合PT變比之間的關系。

圖1 正常運行時的采樣值

報警時刻的發電機機端三次諧波值如圖2所示，每相三次諧波約0.8 V，三相自產約為2.4 V。理論上，機端零序三次應該是2.4 V/1.732=1.38 V，實際波形中顯示卻是0.3 V。波形中顯示的中性點三次諧波、縱向零序三次諧波和保存采樣時的數值相差不大（都略小，因負荷不同導致）。機端三次諧波保存的采樣和報警時刻的數值相差很大，可以確定是機端開口三角回路問題，開口三角回路二次有虛接[3]。

圖2 告警狀態

5 整改措施

發電機電壓一次回路和二次回路在設備全部檢查后未發現問題，懷疑是發電機機端電壓互感器引出線的航空插頭內部插針由于使用時間久而發生氧化，或者是由于振動導致接觸電阻變大。因此，立即全部更換該發電機機端電壓互感器引出線，并將航空插頭連接的兩根線纜全部換為整根線纜接至電壓互感器柜內端子排上。機組開機后，未再出現報警事件。

6 結 論

發電機是火力發電廠最重要的設備之一，通過分析一起發電機三次諧波定子接地報警事件，提出了查找問題及解決問題的思路，適用于同類發電機故障報警的排查工作。