发电机失磁保护动作原因分析.pdf

发电机失磁保护动作原因分析 陈金星 福建水利电力职业技术学院 福建永安 366000 陈建炳 华电安砂水电厂 福建永安 366000 摘 要 发电机失磁运行是一种较严重的故障现象 从分析2号发电机失磁保护动作的原因 指出在发电机保护技改 和安装调试方面所暴露的问题 并提出改进措施 图4幅 表6个 关键词 失磁保护 测量阻抗 整定值 1 电厂基本概况 安砂水电厂建于1975年 总装机容量为1115 万kW 2 20MW 1 75MW 机组接线方式分别 为 1G 2G采用扩大单元接线 分别经出口断路 器并接至10kV I段母线 再经1号主变1T升压后 高压侧接入110kV系统 中压侧接入35kV母线 3G采用发电机 变压器组单元接线 机组经 1318kV断路器出口经2号主变2T升压后接入 110kV系统 110kV系统采用五角型接线 110kV 线路三回 通过技改 至2001年底 水电厂所有传统的 电磁型保护改为微机保护 3台发电机保护采用南 京自动化股份有限公司生产的WFBZ 01型发电机 保护装置 内含励磁变保护 1T保护也采用 WFBZ 01型变压器保护装置 2T保护采用南京自 动化股份有限公司生产的WBZ 02型变压器保护 装置 三回110kV线路保护采用南瑞生产的LFP 941型微机线路保护装置 35kV线路保护采用南瑞 生产的LFP 961型微机线路保护装置 10kV线路 保护采用许继生产的WXH 111型微机线路保护装 置 1号 2号厂坝变采用南瑞NEP985变压器 保护 2 发电机失磁保护原理 发电机机端测量阻抗 失磁前位于阻抗平面R X坐标第一象限 失磁后测量阻抗的轨迹沿着等 有功阻抗圆 其圆心坐标为 U 2 x 2P jXs 半径 为U 2 x 2P 进入第四象限 当进入第四象限和静 稳定极限阻抗圆 其圆心坐标为 0 j Xs Xd 2 半径为 Xs Xd 2 相交时 此时发 电机电动势与系统电压间的夹角 90 发电机临 界失步 当进入静稳定极限阻抗圆内时即可判断发 电机进入失磁后的失步状态 见图 1 图1 失磁过程机端测量阻抗变化 图中 Us为系统电压 Xd为发电机的同步电 抗 Xs为发电机与系统间的联系电抗 依据发电机失磁后机端测量阻抗的变化 可以 采用最大灵敏角为 90 具有偏移阻抗特性元件 反应失磁故障 为躲开振荡的影响及考虑到保护在 不同的滑差下异步运行时能可靠动作 可将静稳定 极限阻抗圆的圆心坐标沿 jX轴适当下移 WFBZ 01型发电机保护装置失磁保护由机端 测量阻抗判据 转子低电压判据 定子电流判据构 成 机端测量阻抗判据采用静稳定极限阻抗圆 即 静稳边界判据 其保护逻辑框图 见图 2 如后 转子低电压判据满足时发失磁信号 并输出切 换励磁命令 此判据可以预测发电机是否因失磁而 失去稳定 从而在发电机尚未失去稳定之前及早地 采取措施 切换励磁等 防止事故的扩大 转子低电压判据满足并且静稳边界判据满足 经与门2电路发出失稳信号 此信号表明发电机由 失磁导致失去了静稳 当转子低电压判据在失磁中 05 运行与维护 SMALL HY DRO POWER 2006No3 Total No129 拒动 如转子电压检测点到转子绕组之间发生开路 时 失稳信号 由静稳边界判据产生 对水轮机因不允许异步运行 t1可整定很小 图2 失磁保护逻辑框图 当失稳信号发出后 立即经过一个短延时t1发跳 闸命令 3 2号发电机失磁保护动作情况 311 异常经过 2005年4月19日中午13时50分运行人员得 中调令 1号 2号 3号机开机并网 2号机开机 并网后 继续开1号机组 约2min 2号机上位机 报励磁消失及相应光字牌机亮 2号机事故停机 运行人员立即通知有关人员及相关部门 并至现场 检查机组停机情况 因中调要求2号机尽快开机并 网 运行人员根据故障信息的提示 在做完2号机 灭磁开关的手动跳合闸试验正常后 复归现场信号 后 即将2号机并网 带负荷正常 4月21日上午9时05分运行人员得中调令 1 号 2号 3号机开机并网 总负荷带89MW 因 当日2号机调速器电液转换阀线圈断线 2号机投 机手动方式运行 9时50分省调要求总负荷降至 50MW 即准备将1号 2号机负荷降至空载 当2 号机机械开限压至40 左右时 2号机上位机报励 磁消失及相应光字牌机亮 2号机事故停机 运行 人员至现场查看 2号机紧急停机 电磁阀已动作 停机 通知有关人员 运行值长现地查看机组保护 屏上有失磁保护T1 T2灯均在亮 312 检查处理过程 4月19日上午2号机上位机报励磁消失 造成 2号机事故停机 因运行人员未能把机组保护屏上 失磁保护T1 T2动作记录在运行日记中就复归信 号 检修人员无法分析 判断是否失磁保护动作 而当晚2号机组停机时只对2号机组灭磁开关辅助 接点检查 清扫 并对2号机灭磁开关进行手动跳 合闸 保护试验正常 怀疑是灭磁开关偷跳造成 4月21日上午2号机上位机报励磁消失 造成 2号机事故停机 运行值长现场查看机组保护屏上 有失磁保护T1 T2灯均在亮 检修人员对保护进 行打印 经分析事故报告 正常运行时无功应为正 值 而事故报告显示为负值 电压回路接法正常 进一步检查电流回路 所有表计 电度表 变送器 均按反极性接法 仅有保护装置按正极性接法 313 失磁保护动作原因分析 1 技改前保护采用电磁型保护装置 没有失 磁保护功能 没有方向性 保护装置电流回路 如 图 3 就不必考虑TA极性问题 技改后采用WFBZ 01型发电机保护装置 由于增加失磁保护功能 厂里提供图纸极性标得比较明显 但厂家仍按厂家 常规配线接线 如图4 导致2号机失磁保护电 流回路极性接反 2 2号机组在3月份检修中改变了保护定值 阻抗圆定值加大 有功为零时 无功进相更少就能 使失磁保护动作 4 2号发电机失磁保护试验 411 阻抗边界判据测试 在发电机端电压端子Uab Ubc Uca加入电 压 在发电机端 或中性点 电流端子A B C 相输入电流 保护动作值如下表 见表1 表 6 当机组失磁保护动作时 出口及信号指示灯亮 同 时核对输出接点及信号正确 说明 检修前小圆 15 小水电 2006年第3期 总第129期 运行与维护 定值 圆半径XR 11128 圆心 XC 13186 图3 技改前保护装置电流回路 图4 技改后发电机失磁保护电流回路 检修后大圆定值 XR 45112 XC 5512 正 向 电流与电压同名端接入 反向 电压同名端 接入 电流非同名端接入 表1 大圆正向 set 0 30 47 10 40 90 120 150 180 210 234 XR141481210891281419811163018 615 121414 12199118 XC 0183 7198 111111688167141451219871901889 6158 1112 备注动作动作 注 Ua 571735 Ub 571735 Uc 571735 Ia 3 Ib 3 Ic 3 表2 大圆正向 角度不变 电压不变 改变输入电流 setXRXC 备注 90 8198 9818动作 注 Ua 571735 Ub 571735 Uc 571735 Ia 0159 Ib 0159 Ic 0159 表3 大圆反向 电流反极性接入 角度不变 电压不变 改变输入电流 setXRXC 备注 90 6188 98动作 注 Ua 571735 Ub 571735 Uc 571735 Ia 0159 Ib 0159 Ic 0159 25 运行与维护 SMALL HY DRO POWER 2006No3 Total No129 表4 小圆正向 set 0 41 227 XR1414810138 1014 XC 0183 1011 918 备注动作动作 注 Ua 571735 Ub 571735 Uc 571735 Ia 3 Ib 3 Ic 3 表5 小圆反向 电流反极性接入 非同名端 set 0 47 90 XR 1414 1014 1198 XC01889 9182418 备注动作 注 Ua 571735 Ub 571735 Uc 571735 Ia 2132 Ib 2132 Ic 2132 表6 小圆反向 角度不变 电压不变 改变输入电流 setXRXC备注 90 1198 2418动作 注 Ua 571735 Ub 571735 Uc 571735 Ia 2132 Ib 2132 Ic 2132 412 测试结果分析 从表1试验可知 set 47 机端测量阻抗Zm 应在第 象限 但测得Zm落在第 象限大圆上 失磁保护动作 表2大圆正向 set 90 与表3大圆 反向 set 90 测得Zm均落在第 象限大圆 上 失磁保护动作 说明电流回路接线有误 对小 圆定值试验 也可证实这一点 5 对有关问题的改进措施 1 改正3台发电机失磁保护的电流互感器极 性 即图4电流互感器极性端与变换器极性端 相连 2 进一步完善图纸 标注相关回路的同名端 3 试验结束设备投运时 打一次带负荷采样 报告 进行核实验证 6 结 语 2号发电机失磁保护因电流互感器极性错误造 成误动 存在装置技术改造调试等方面的原因 通 过及时更改 发电机运行正常 但从中注意以下 事项 1 加强有关人员技术培训 熟练掌握设备微 机保护动作原理 熟悉技改前后保护装置原理及接 线的区别 2 加强管理 完善运行记录制度 运行人员 应记录完整的动作信号供相关技术人员分析 判断 3 特别是保护定值与电力系统有关 如静稳 边界判据与系统等值电抗Xs有关 要及时与地调 联系 加强定值复核和调试更改定值 陈金星 1965 男 高级讲师 工程师 主要从事 电气工程的教学和设计工作 Email sdxxcjx 1631com 陈建炳 1963 男 工程师 主要从事电力系统继 电保护工作 上接第63页 对建设单位不规范介入现象可先与 其进行沟通 说明危害 提出合理建议 争取取得 建设单位的理解和支持 使之主动撤消不规范介入 行为 如果建设单位仍一意孤行 应本着对工程负 责的态度坚决抵制 并向有关建设主管部门汇报 41212 提高监理工程师的素质 监理工作对监理工程师特别是总监的要求极 高 他必须具备丰富的实践经验 较高的学历 懂 技术 法律 经济及管理 还要协调好业主和施工 企业的关系 这就需要监理单位必须顺应市场的需 要 加快人才培养 造就一批年富力强的专家型监 理工程师 在监理过程中工作敬业 技术先进 管理 到位 监理效果好 取得建设单位和社会的承认