發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障分析

摘要：文章分析了某市發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組和3號(hào)機(jī)組出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)故障停機(jī)的原因，對(duì)于出現(xiàn)這種事故的情況進(jìn)行了分析；以相關(guān)機(jī)組跳閘事故作為案例，對(duì)發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了電氣故障原因分析，最終采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)救；同時(shí)對(duì)電廠繼電人員的自身素質(zhì)也做出相關(guān)分析，避免再次出現(xiàn)人為電氣回路故障。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)組；繼電保護(hù)；電氣回路故障；保護(hù)裝置；故障停機(jī)；跳閘事故 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM774 文章編號(hào)：1009-2374（2015）35-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.033

對(duì)于發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)以及自動(dòng)裝置，主要是利用這些發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)了一些故障，同時(shí)在運(yùn)行上遇到了很多不正?，F(xiàn)象，這時(shí)能夠快速地將故障排除掉，并將不正常的現(xiàn)狀進(jìn)行有效處理，運(yùn)用自動(dòng)化的裝置設(shè)備和技術(shù)手段進(jìn)行消除。發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)裝置具有的特點(diǎn)是靈敏性、穩(wěn)定性、可靠性，這些裝置如果出現(xiàn)了失誤或者是拒動(dòng)作，都會(huì)給發(fā)電機(jī)組帶來(lái)一定程度上的危害。因此，需要對(duì)發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障進(jìn)行詳細(xì)的分析，并找出相應(yīng)的原因。

1 事件分析

某地發(fā)電廠于2014年9月14日的1號(hào)和3號(hào)機(jī)組發(fā)生了故障信號(hào)，在突報(bào)發(fā)電機(jī)故障停機(jī)時(shí)，3號(hào)機(jī)組出現(xiàn)了跳閘現(xiàn)象。然后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析和調(diào)查得出，是在14日的上午10點(diǎn)03分3號(hào)機(jī)組的兩個(gè)保險(xiǎn)柜出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)匝間有較為靈敏段情況，由于其出口斷路器出現(xiàn)了跳閘，而且勵(lì)磁斷路器也出現(xiàn)了跳閘現(xiàn)象，而汽輪機(jī)主汽門(mén)也出現(xiàn)了關(guān)閉情況。

2 發(fā)變組的具體保護(hù)裝置

本文所討論的發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置運(yùn)用的是南通某發(fā)電設(shè)備裝置有限公司的ND3000型號(hào)的發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置。這種保護(hù)裝置中的NDG300運(yùn)用了所有的電氣量保護(hù)，即一臺(tái)發(fā)電機(jī)的總量保護(hù)裝置。而NDC311的裝置則主要集成了高壓變壓器以及主變壓器、勵(lì)磁變壓器中的電氣量保護(hù)。目前在NDL300的保護(hù)裝置上出現(xiàn)了一些問(wèn)題，即保護(hù)失靈問(wèn)題。同時(shí)，在兩個(gè)保險(xiǎn)柜中的兩套保護(hù)裝置中，雙套主保護(hù)以及雙套備用保護(hù)都分別出現(xiàn)了跳閘現(xiàn)象。

發(fā)電機(jī)匝的保護(hù)原理主要是運(yùn)用縱向零序電壓保護(hù)，而發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路時(shí)，其保護(hù)參數(shù)一般選用的是發(fā)電機(jī)出口專(zhuān)用TV縱向零序電壓數(shù)值。這種裝置采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，主要有數(shù)字濾波技術(shù)和頻率跟蹤技術(shù)以及全周傅氏頻率測(cè)量算法等。然后對(duì)零序電壓的濾除比應(yīng)該大于100。同時(shí)應(yīng)對(duì)匝間保護(hù)次靈敏段，主要按照最大電壓不平衡進(jìn)行整定。而對(duì)于靈敏段，則應(yīng)該利用電流比率進(jìn)行縱向零序電壓裝置相關(guān)原理，使發(fā)電機(jī)內(nèi)部的匝間在短路保護(hù)提高其靈敏度。因?yàn)閼?yīng)用電流比率制動(dòng)的重要判據(jù)，此時(shí)零序電壓定值僅僅需要依照躲過(guò)正常運(yùn)行情況下最大不平衡電壓整定即可，所以這樣能夠使得發(fā)電機(jī)中匝間短路條件下保護(hù)的靈敏度有效提升。通常情況下，匝間保護(hù)會(huì)使得出口得以短暫的延時(shí)，延長(zhǎng)的時(shí)間約為0.1～0.2秒。

對(duì)于縱向零序電壓中的保護(hù)出口時(shí)，如果出現(xiàn)專(zhuān)用TV斷線(xiàn)的情況，就應(yīng)該閉鎖零序電壓保護(hù)。而閉鎖的有關(guān)判斷主要是根據(jù)TV電壓負(fù)序在8V以下，同時(shí)機(jī)端TV以及匝間的專(zhuān)用TV電壓中，其數(shù)值都比定值要大。這些條件都得到滿(mǎn)足后，再進(jìn)行閉鎖縱向零序電壓匝間保護(hù)，然后進(jìn)行推遲10秒后，如果仍然會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，也就是發(fā)出了跳閘信號(hào)。

3 發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障原因

據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，對(duì)其原因的分析是有效解決故障問(wèn)題的關(guān)鍵。對(duì)故障產(chǎn)生原因的分析主要包括兩個(gè)方面，分別是現(xiàn)場(chǎng)檢查與處理情況分析以及動(dòng)作原因分析。下面將分別對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹：

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查與處理情況分析

在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢查與處理情況分析的時(shí)候，首先應(yīng)該將發(fā)電機(jī)一次、二次系統(tǒng)的分析工作做好。相關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)發(fā)電機(jī)一次系統(tǒng)予以系統(tǒng)而仔細(xì)的檢查分析。對(duì)于發(fā)電機(jī)吸收比以及絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量分析，如果測(cè)量分析的結(jié)果顯示合格，然后再測(cè)量發(fā)電機(jī)定子繞組的電阻值，如果結(jié)果也顯示合格，這就能夠排除一次系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性，可以轉(zhuǎn)向下一項(xiàng)檢查工作。進(jìn)行發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置的相關(guān)檢查，也就是二次系統(tǒng)檢查，如果也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象。但是，在發(fā)電機(jī)升壓時(shí)，如果發(fā)電機(jī)的電壓會(huì)從0V起壓時(shí)升到10%UN，這個(gè)時(shí)候發(fā)電機(jī)匝間靈敏度段的保護(hù)動(dòng)作就容易出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)作電壓會(huì)升至3.15V，會(huì)導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)跳滅現(xiàn)象。

在發(fā)電機(jī)一次、二次系統(tǒng)檢查工作結(jié)束之后，應(yīng)該開(kāi)展發(fā)電機(jī)出口TV二次回路的檢查工作。應(yīng)該對(duì)發(fā)電機(jī)出口TV二次回路予以仔細(xì)的檢查，在檢查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，當(dāng)應(yīng)用萬(wàn)用表進(jìn)行2TV開(kāi)口三角形繞組進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)繞組的電阻是0Ω，在這個(gè)時(shí)候應(yīng)該將TV端子箱一直到保護(hù)間的線(xiàn)芯給打開(kāi)，對(duì)2TV開(kāi)口三角形繞組進(jìn)行測(cè)量，可以測(cè)得其電阻值是0Ω，在這個(gè)時(shí)候應(yīng)該對(duì)TV到保護(hù)間線(xiàn)芯的接線(xiàn)正確與否進(jìn)行檢查。而在對(duì)于TV到保護(hù)接線(xiàn)進(jìn)行檢查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)這些接線(xiàn)都很正常，而且沒(méi)有出現(xiàn)接線(xiàn)錯(cuò)誤問(wèn)題，這就證明在TV到線(xiàn)芯之間沒(méi)有故障存在，因此可以展開(kāi)下一步的測(cè)量工作。測(cè)量的有關(guān)絕緣電阻大于500MΩ，而旁邊的TV接線(xiàn)以及保險(xiǎn)線(xiàn)的連接都沒(méi)有錯(cuò)誤。除此之外，還應(yīng)該再?gòu)挠嘘P(guān)故障的錄波曲線(xiàn)進(jìn)行分析，從曲線(xiàn)分析之中我們可以發(fā)現(xiàn)電機(jī)匝間并沒(méi)有可能出現(xiàn)短路故障。因此，之后應(yīng)該對(duì)發(fā)電機(jī)的專(zhuān)用TV進(jìn)行更換，將發(fā)電機(jī)電壓升高到10%UN，這個(gè)時(shí)候會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)匝間靈敏段的動(dòng)作電壓在2.92V，同時(shí)跳滅了磁斷路器的現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)TV側(cè)加壓的方法進(jìn)行TV二次回路檢測(cè)，利用調(diào)壓器進(jìn)行相應(yīng)的2TV一次側(cè)加壓電壓，同時(shí)再測(cè)量2TV開(kāi)口三角電壓。如果再一次側(cè)加壓在400V，然后模擬有關(guān)回路故障，出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定且錯(cuò)誤的現(xiàn)象時(shí)，再通過(guò)檢測(cè)L621w纖芯，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)檢查，然后接到端子，并升電壓工作。如果其三角電壓是0V，就可以確定發(fā)生故障的原因在于L621w出現(xiàn)問(wèn)題，其接觸不良的情況比較突出。然后再檢查二次回路的相關(guān)插件，同樣也出現(xiàn)了不良狀況。

3.2 動(dòng)作原因分析

導(dǎo)致發(fā)電機(jī)機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障的原因不僅包括施工現(xiàn)場(chǎng)與處理情況，同時(shí)也包括動(dòng)作原因。對(duì)動(dòng)作原因進(jìn)行的分析有助于解決故障問(wèn)題。在開(kāi)展動(dòng)作分析的時(shí)候，由于發(fā)電機(jī)的內(nèi)部故障，使得機(jī)端對(duì)中性點(diǎn)三相電壓出現(xiàn)了不平衡情況，從而導(dǎo)致縱向基波零序電壓在3Uo。通過(guò)詳細(xì)的分析，對(duì)這次發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障中，匝間靈敏段保護(hù)動(dòng)作原因在于專(zhuān)用二次插件的接觸出現(xiàn)不良情況，而且2TV的有關(guān)三角繞組到地端子箱的電纜芯也出現(xiàn)了接觸不良等問(wèn)題。重視使得電壓輸出不平衡，導(dǎo)致匝間保護(hù)值的整定值達(dá)到3V，最終使用保護(hù)誤動(dòng)作。

4 發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障的措施

通過(guò)對(duì)上文發(fā)電機(jī)組機(jī)電保護(hù)外部電氣回路故障產(chǎn)生的原因分析，發(fā)電廠應(yīng)該針對(duì)性地采取一些措施予以及時(shí)的處理，從而使得發(fā)電機(jī)得以正常地運(yùn)行，采取的措施主要包括以下內(nèi)容：開(kāi)展停機(jī)檢修工作，重點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)TV二次回路予以仔細(xì)的分析以及檢查，從而找出一些故障問(wèn)題。除此之外，還應(yīng)該對(duì)發(fā)電機(jī)相關(guān)設(shè)備予以仔細(xì)的檢查，從而有效避免類(lèi)似故障問(wèn)題的出現(xiàn)。在檢查工作結(jié)束之后，應(yīng)該對(duì)一些接觸失效或者出現(xiàn)接觸不良問(wèn)題的相應(yīng)設(shè)備以及端子等予以及時(shí)的更換，尤其是針對(duì)一些TV開(kāi)三角回路等，更應(yīng)該對(duì)其故障設(shè)備予以及時(shí)的更換。其次，應(yīng)該對(duì)這次停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)予以充分的利用，不斷增強(qiáng)對(duì)另外機(jī)組發(fā)變組保護(hù)的側(cè)加壓。與此同時(shí)，還應(yīng)該再次進(jìn)行相關(guān)回路斷相故障的模擬工作，從而對(duì)二次接線(xiàn)以及回路接線(xiàn)等問(wèn)題的正確與否進(jìn)行檢查，為發(fā)電機(jī)組機(jī)電保護(hù)的正常運(yùn)行提供重要

保證。

對(duì)于這次回路故障事故分析，一定要對(duì)故障發(fā)生的原因以及處理的結(jié)果予以及時(shí)分析與總結(jié)，因?yàn)檫@次故障主要是由于發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障裝置的保護(hù)誤動(dòng)所導(dǎo)致的，所以在這次故障事故中有許多接觸不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且還存在許多導(dǎo)通性能降低的各種故障問(wèn)題，再加之一些其他方面的原因，致使故障的檢查與分析工作的開(kāi)展難度較高。對(duì)于本次故障問(wèn)題，應(yīng)該不斷增強(qiáng)對(duì)外部二次回路維護(hù)的工作，及時(shí)有效地做好二次回路維護(hù)狀態(tài)檢修工作。通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)外部電氣回路故障進(jìn)行原因分析可以發(fā)現(xiàn)，主要在于運(yùn)行的電纜線(xiàn)路出現(xiàn)不良以及繼電保護(hù)的有關(guān)管理人員的操作錯(cuò)誤，加上管理運(yùn)行人員在保護(hù)壓板出現(xiàn)誤投以及端子出現(xiàn)鐵銹或者是由于電纜的絕緣性能下降等。

5 結(jié)語(yǔ)

在檢修時(shí)，一定要重點(diǎn)檢查繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修工作，如果保護(hù)裝置沒(méi)有出現(xiàn)警告響聲，同時(shí)在運(yùn)行上比較正常，就不要進(jìn)行多次檢修。只在必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行清掃裝置，并將端子進(jìn)行緊固等一系列工作。除此之外，還應(yīng)該不斷增強(qiáng)對(duì)相關(guān)工作人員的教育與培訓(xùn)工作，使得繼電保護(hù)工作人員的綜合素質(zhì)水平得以有效

提升。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)偉亮（1977-），男，江西中電電力工程有限責(zé)任公司工程師，研究方向：電氣繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置檢修調(diào)試。

（責(zé)任編輯：陳 潔）