1 000 MW機組發(fā)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(shù)服務(wù)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(fā)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(shù)服務(wù)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(fā)電機組跳閘事故進行分析，發(fā)現(xiàn)是由發(fā)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(shè)備故障情況，確定保護誤動原因，并提出相應(yīng)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(fā)電機定子接地故障為常見故障形式，發(fā)電機定子接地保護是發(fā)電機定子繞組的主保護之一。根據(jù)GB／T 14285—2006《繼電保護及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》要求［1］，100 MW及以上大型發(fā)電機變壓器組應(yīng)裝設(shè)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(fā)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(fā)電機接地保護一旦誤動，機組非計劃停運，將會造成重大經(jīng)濟損失［3-5］。結(jié)合一起1 000 MW發(fā)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(yīng)的防范措施，提高機組運行穩(wěn)定性。

1 事件描述

2013-09-30，某1000MW機組負(fù)荷為905 MW，發(fā)變組保護B屏“定子接地保護動作”信號發(fā)出，發(fā)電機跳閘，汽輪機聯(lián)跳，鍋爐主燃料跳閘（簡稱“鍋爐MFT”）。

查看發(fā)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(fā)電機出口電壓Ub下限啟動和發(fā)電機出口零序電壓UL突變量啟動；序分量啟動為發(fā)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(fā)電機故障前后電壓有效值V

檢查發(fā)變組故障錄波記錄，2∶22∶36第80 ms時，B相電壓開始出現(xiàn)異常波動，發(fā)電機機端2TV開口三角出現(xiàn)零序電壓；第100 ms時，發(fā)變組保護B屏發(fā)出“發(fā)電機2TV斷線”信號；第400 ms時，B屏發(fā)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(fā)電機B相電壓回路異常造成95%定子接地保護誤動。

現(xiàn)場檢查一次設(shè)備，發(fā)現(xiàn)發(fā)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(fā)電機95%定子接地保護動作原因

該機組發(fā)變組保護采用ABB公司REG216型保護裝置，發(fā)電機機端1TV、2TV、3TV為：，發(fā)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(shù)，取1.2～1.3。

通常不平衡電壓可達(dá)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?。煌瑫r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(fā)電機95%定子接地保護誤動，ABB REG216保護裝置設(shè)置電壓平衡保護［2］功能，即比較發(fā)電機機端兩組TV的三相電壓，一旦差別超過定值設(shè)定，發(fā)出TV斷線信號，延時閉鎖相應(yīng)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(fā)電機出口2TV B相一次TV固定剛性夾片斷裂，發(fā)電機機端2TV開口三角出現(xiàn)零序電壓18 V，超過保護定值，發(fā)電機B屏95%定子接地保護出口動作跳閘。

2.2 發(fā)電機機端TV一次保險卡座斷裂原因

發(fā)電機機端TV一次保險卡座在設(shè)計、材質(zhì)上存在缺陷。經(jīng)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(zhì)較脆，在拐角處出現(xiàn)細(xì)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(fā)生夾片斷裂則會造成一次保險虛接，從而出現(xiàn)零序電壓。

3 改進措施

加強繼電保護定值現(xiàn)場定值管理。除按照繼電保護反事故技術(shù)措施要求，做好繼電保護整定計算外，還應(yīng)重視現(xiàn)場設(shè)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(xiàn)因現(xiàn)場設(shè)備定值整定錯誤導(dǎo)致的保護動作事故。

為了避免定子接地保護誤動發(fā)生，發(fā)電機定子接地保護配置應(yīng)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(jù)，兩個電壓值應(yīng)分別整定，保護范圍為90%~ 95%定子繞組，應(yīng)避免發(fā)電機定子接地保護僅采用機端TV零序電壓作為動作判據(jù)。同時在機組啟動時，人為模擬一次TV斷線，檢驗發(fā)電機保護TV斷線閉鎖定子接地保護邏輯的完好性。

發(fā)電機機端TV一次保險卡座在設(shè)計上存在缺陷，材質(zhì)較脆，長時運行時在拐角處發(fā)生卡座彈片斷裂。為防止問題的再次發(fā)生，應(yīng)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(xiàn)卡座彈片斷裂。

4 結(jié)語

發(fā)電機定子接地保護雖然原理簡單，易于實現(xiàn)，但是在現(xiàn)場應(yīng)用中還存在較多隱患，如TV斷線閉鎖邏輯不能發(fā)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(shù)規(guī)程［S］.

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

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

［4］施林全，徐小豪.發(fā)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(fā)電，2009，25（4）：107-108.

［5］巨爭號.發(fā)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(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作；邢濤（1973），男，高級工程師，從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。