发电机定子绕组单相接地保护动作的分析.pdf

第l 6 卷 2 0 1 4 年 第4 期 电 力 安 全 技术 J 发电机定子绕组单相接地保护 动作的分析 郝润涛 山东新龙 集团有限公司 山东 潍坊2 6 2 7 0 0 摘要 介绍了一起发电机基波 3 定子接地保护动作跳闸的事故 阐述 了发电机基波零序 电压 与三次谐波 电压共 同构成的 l O O 定子接地保护原理 详细分析 了事故发生的原因 并提 出了 相应 的预 防措施 关键词 定子绕组 单相接地 接地保护 开口三角 电压 0 引言 发 电机定子接地故 障是最常见的发电机故障 发 电机定子接地后 接地 电流经故障点三相对地 电 容 三相定子绕组构成通路 当接地 电流较大时 能在故障点引起电弧 造成定子绕组和定子铁芯烧 伤 甚至可能造成相间或匝间短路 当电厂发电机 定子接地保护动作时 现场运行及检修人员应及时 掌握发 电机一 二次设备及保护动作信息 并立即 进行分析 判断和处理 确保机组安全稳定运行 格 巾2 1 9 3 0 订购 2台型号为 P N2 4 MP a D N2 0 0 的电动闸阀 分别安装在原减温水管路和新管路上 用于负荷变化时切换减温水水源 同时在新管路上 安装 1台同规格 的手动闸阀 用作检修或事故时的 隔离门 使其在机组运行时保持全开状态 在新管 路安装时 考虑高加出口给水管道和给水泵出口去 过热器减温水管路的热膨胀值不同 在新管路上加 装 U 型弯管吸收膨胀 改造于 2 0 1 2年机组 B修 时实施 投运后效果 良好 由于机组 只在负荷 3 0 0 MW 以下时才需要 切换减温水水源 操作很少 完全达到方案的预期 效果 改进后 由东北电力科学研究院有限公司 出具 的机组性能试验 报告 中采用 等效热焓降法对 过热器减温水系统的影响进行了分析 试验测算 表 明 减温水系统改进后 机组热耗较改进前降低 1 3 5 3 k J k Wh 煤耗降低 0 5 4 6 g k Wh 以 3 号 1 事件经过 2 0 1 1 0 3 2 4 T1 3 3 0 某 电厂 7 号 发 电机组运 行时突发 基波 3 动作信号 发电机保护动作 跳 闸 造成厂用 电系统瓦解 发 电机跳 闸后 检 查为发 电机定子绕组单相接地基波零序保护动作 随即对发电机一 二次设备 发电机本体 母线 T V 电压互感器 T A 电流互感器 避雷器 主 变及其附属设备进行检查 均未发现明显异常 测 量发 电机定子绕组对地绝缘电阻合格 在确认发电 机组年发 电量约 3 0亿 k Wh计算 则每年可节约 标 准煤 l 6 3 8 t 按 目前市场标准煤 单价 5 0 0元 t 计算 每年可节约 8 1 9 万元 这表 明 过热器减 温水系统改进项 目经济效益十分可观 值得在同类 型机组 中推广 收稿 日期 2 0 1 3 1 l 0 7 作者简介 蒲树晨 1 9 7 3 一 男 高级工程师 主要从事电厂汽轮机检修 管理工作 e ma fl y b s p s h c h 1 6 3 c o rn 牛东辉 1 9 6 8 一 男 技师 主要从事电厂汽轮机检修工作 张守和 1 9 6 4 一 男 技师 主要从事电厂汽轮机检修工作 杨建波 1 9 7 5 男 技师 主要从事电厂汽轮机检修工作 王松昌 1 9 7 1 一 男 辅机检修高级工 主要从事电厂汽轮机 检 修工作 一 一 J 电 力 安 全 技 术 第1 6 卷 2 0 1 4 年 第 4 期 机无异常的情况下 重新将其并入系统后发现 发 电机机端 T V开 口三角电压值异常并存在波动 2 发电机定子单相接地保护原理 该电厂的 7号发电机经中性点 TV接地 采用 基波零序 电压与三次谐波电压共同构成的 1 0 0 定 子接地保护 其接线示意如 图 l 所示 发电机 L J 6 k V 系 统I 电抗器 I 厂用电系统 图 1 发电机的一次接线 当发电机定子绕组单相接地时 同中性点非 直接接地 电网发生单相接地故障一样 故障点将出 现零序 电压 且零序 电压与故障点距中性点的距离 成正比 当中性点附近发生单相接地故 障时 故障 点零序电压为 0 当故障点越靠近中性点时 其零 序 电压越小 甚至可小于微机保护的整定值而出现 保护的 死 区 这时发 电机的三次谐波电压 构成 的定子接地保护 可消除零序电压保护的 死 区 其原理是 利用正常运行时发电机 中性点的三次谐 波 电压值 比发电机机端的三次谐波电压大 而发生 发 电机内部定子绕组单相接地故障时 发电机机端 的三次谐波电压却比中性点的三次谐波电压大 的特 点 设定发电机机端的三次谐波 电压为动作量 中 性点的三次谐波 电压为制动量 当动作量大于制动 量时 保护动作 正常时保护制动 某公司生产 的 P A3 0 0 G型发电机综合保护装 置 其定子接地保护有 以下 2种方式 1 基波 3 或 定子接地保 护 基波 3 或 定子接地保 护反应 8 5 9 5 的定 子绕组 单相接地故障 保护装置采集 2个零序 电压 即发 一 一 电机机端 TV开 口三角绕组零序 电压 3 和 中性 点 T V二次侧零序 电压 此保护可滤除三次谐 波分量 只反应基波分量 3 和 以躲过正常 运行时机端 T V开 口三角绕组或中性点单相 TV二 次侧可能出现的最大基波零序电压来整定 动作定 值为 1 2 V 其保护逻辑如图 2所示 图 2 基波 3 或 定子接地保护 2 三次谐波定子接地保护 三次谐波 电压定 子接地保护反应发电机中性点 2 0 3 0 的定子 绕组单相接地故障 机端侧三次谐波电压取 自机端 T V开 口三角零序 电压 中性点三次谐波电压取 自 发 电机中性点 T V二次电压 以保护装置测取的三 次谐波电压作为保护判据 该装置谐波制动系数分为 2 种 K 为并网前 谐波制动系数 K 为 并网后谐波制动系数 整定 原则是 躲开正常运行时机端三次谐波电压与 中性 点三次谐波 电压 的比值 为最大值 即 三次 三次 为最大值 其保护逻辑如 图 3 所示 T V断线 k Q 一 1 延 时 时 限 H 三次 K L 三次 a 并网前的三次谐波定子接地保护逻辑 T V断线 三次接地 保护压板一 三次 K L 三次 删腮 H 断 路 器 位 置 b b 并网后的三次谐波定子接地保护逻辑 图 3 并网前后的三次谐波定子接地保护逻辑 图3 中 K 三次 为并网前制动量 K 三次 为并网后制动量 0 T 三次 为动作量 3 基波 3 定子接地保护动作分析 根据发电机定子单相接地保护原理 7号发电 第 1 6 卷 2 0 1 4 年第 4 期 电力 安 全 技 术 机组定子接地保护的基波零序 电压 3 取 自机端 T V的开口三角形绕组 动作定值为 l 2 V 正常运 行时 机端 T V开 口三角不平衡 电压有基波和三次 谐波 2种 当高压侧发生单相接地故障时 高压系 统通过变压器高 低压绕组间的电容耦合传给发电 机机端的零序 电压 可能超过定子接地保护的动作 电压 检修人员对系统进行详细检查后排除了高压 侧接地故障的可能 通过查阅保护事件记录可知 定子接地保护动作报告显示 基波零序电压 3 为 l 2 3 4 V 已超过了定子接地保护定值 l 2 V 因而 保护动作跳闸解列发 电机 而在此次事件中 三次 谐波保护未动作 即排除了中性点附近接地故障的 可能 测量 发电机对地绝缘 电阻为 1 0 MQ 则排 除了定子绕组接地的可能 并列后 测量机端 T V 开 口三角 电压为 6V 且数值不稳定 随着 负荷的 增加而不断升高 但机端 T V三相对地 电压值无变 化 发 电机三相电压值正常 由此可判断发 电机定子绕组并没有发生接地故 障 而是 由于机端 T V开 口三角电压 3 异常波动 并超过保护整定值而导致了保护动作跳 闸事故 4 开口三角电压异常原因分析 停机后 检修人员对机端 TV开 口三角电压异 常波动原因进行排查 首先对机端T V一 二次接线 高 低压熔断器进行了详细的检查 未发现明显异 常 此次事故中 T V三相对地电压值正常 排除 了谐振过电压造成开口三角电压升高的可能 其次 对机端 T V进行 了相应 的试验测试 发现 T V泄漏 J 电流严重超标 主要原因是机端 T V非全绝缘型 且安装在发电机 0 T I 层 该层环境潮湿 T V受潮 引发对地闪络而导致开口三角电压异常波动 为消除设备隐患 可将机端 T V更换为全绝缘 型 T V 并加强对 T V的巡检工作 定期测量发 电 机 0 r F l 层的湿度 T V温度及二次电压值 并将保 护装置检测到的 3 基波零序 电压传送至运行人 员值班的监视 电脑界面 以方便运行人员观察并记 录机组不 同运行工况下数值 的变化情况 一旦 发 现异常及时处理 同时 将保护定值提高为 1 5 V 确保躲过机组运行时产生的不平衡 电压 自实施上 述措施以来 机组运行至今未发现异常 5 结束语 当发电机系统设备发生故障 并伴随继电保护 动作报警和跳闸时 应根据当时的报警信号和保护 动作情况 对发电机一 二次相关设备分别进行排 查 迅速判断设备故障点及保护动作是否正确 以 便确定故障原因并及时处理 应加强对发电机组相 关设备的检查和测试 改善设备运行环境 采取防 止设备运行异常的措施 及时消除设备 隐患 全面 提高机组的安全运行水平 收稿 日期 2 0 1 3 一l 1 1 6 作者简介 郝润 涛 1 9 8 1 一 男 技师 主要 从事热 电厂 电气 运行工作 e ma i l h a o r u n t a o 0 5 2 6 1 6 3 C O I l 1 川藏联 网工程正式开工 3 月 1 8日 国家电网公司川藏联网工程开工建设动员会议在北京召开 公司董事长 党组书 记刘振亚宣布工程开工 标志着世界上最具建设挑战性的输变 电工程 西藏 自治区昌都 电网与 四川 电网联 网输变 电工程正式开始建设 川藏联网工程是国家电网公司贯彻中央西藏工作战略部署 落实国家西部大开发战略 服务 川藏两地藏区经济社会发展和长治久安的