電廠繼電保護(hù)故障診斷與現(xiàn)場(chǎng)處理方案探究

陳秀云

（福建省鴻山熱電有限責(zé)任公司，福建 泉州 362712）

電廠繼電保護(hù)故障診斷與現(xiàn)場(chǎng)處理方案探究

陳秀云

（福建省鴻山熱電有限責(zé)任公司，福建 泉州 362712）

電廠運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)至關(guān)重要。實(shí)踐中，我們應(yīng)當(dāng)重視電廠繼電保護(hù)故障診斷與處理，全面把握繼電保護(hù)常見的故障類型、處理原則。本文將對(duì)電廠繼電保護(hù)中的常見故障問題進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上以某電廠為例，就其繼電故障診斷以及現(xiàn)場(chǎng)處理，談一下個(gè)人的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，僅供參考。

繼電保護(hù)；電廠；故障診斷；現(xiàn)場(chǎng)處理；研究

0 引言

正確診斷繼電保護(hù)故障，并進(jìn)行針對(duì)性處理，對(duì)整個(gè)電廠以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行，具有非常重大的意義。通過診斷和處理繼電保護(hù)故障問題，既可以有效促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，又可確保電廠運(yùn)行安全可靠性。

1 電廠繼電保護(hù)中的常見故障問題分析

對(duì)于繼電保護(hù)故障問題而言，常見的類型有干擾、定值、高頻收發(fā)信機(jī)以及插件絕緣和CT飽和等方面的問題，具體分析如下：

第一，干擾問題。對(duì)于這類問題，主要是因微機(jī)保護(hù)能力相對(duì)較差，一旦保護(hù)屏位置有其他通信設(shè)備，必然會(huì)產(chǎn)生干擾影響。比如，這些通信設(shè)備會(huì)造成邏輯元件錯(cuò)誤，或者誤動(dòng)作。

第二，定值問題。對(duì)于定值問題而言，常見的故障問題是人工操作過程中，才用的整定方法不正確；整定計(jì)算過程中的錯(cuò)誤操作，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)誤差。

第三，高頻收發(fā)信機(jī)故障。由于各廠家發(fā)出的收發(fā)信機(jī)存在著質(zhì)量差異，因此通信設(shè)備問題造成高頻收發(fā)信機(jī)故障。

第四，CT飽和。二次系統(tǒng)中，CT的作用非常的大。一旦發(fā)生故障問題，短路電流立即出現(xiàn)加劇現(xiàn)象，導(dǎo)致CT飽和，繼電保護(hù)難以正常運(yùn)行。

第五，插件絕緣。繼電保護(hù)設(shè)備布線緊密，而且集成度比較高。如果保護(hù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，則插件接線的焊點(diǎn)必然會(huì)因靜電作用而出現(xiàn)塵埃大量聚集的問題，以致于焊點(diǎn)間形成通路，最終導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障問題。

2 繼電保護(hù)故障問題常用處理方法

2.1 分析法

在重合閘故障，比如放電閉鎖問題發(fā)生時(shí)，處理人員應(yīng)當(dāng)對(duì)輸入量進(jìn)行全面分析，找出放電原因，再對(duì)輸入量進(jìn)行分析。同時(shí)，在診斷繼電保護(hù)設(shè)備故障問題時(shí)，可采用分析故障報(bào)告。

2.2 電位變化法

二次回路上的節(jié)點(diǎn)電位變化、電壓變化需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后確定故障問題的發(fā)生點(diǎn)，這是電位變化法的機(jī)理。該方法主要適用于以下情況：第一，分閘線路開關(guān)時(shí)，無法正常亮綠燈。第二，基于保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)對(duì)電路開路情況進(jìn)行分析。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，對(duì)主變保護(hù)進(jìn)行檢查，保護(hù)出口回路如圖1所示。

XB為出口壓板、KT代表主變繼電器節(jié)點(diǎn)，33代表跳閘出口回路節(jié)點(diǎn)。萬用表正常工作時(shí)，退出壓板，并測(cè)量節(jié)點(diǎn)1 對(duì)地電位。啟動(dòng)主變保護(hù)，KT會(huì)有出口動(dòng)作，而且XB收到正電位，此時(shí)電壓表正電位出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象；如果不出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，那么繼電保護(hù)工作正常。測(cè)量XB節(jié)點(diǎn)2，如果非負(fù)電位，則說明沒有故障問題，可能故障問題出現(xiàn)在下級(jí)電路之上。

2.3 經(jīng)驗(yàn)判斷法

在綜合分析多種繼電保護(hù)問題以后，對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，全面了解設(shè)備工作狀態(tài)。工作人員憑借個(gè)人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)部分繼電保護(hù)問題進(jìn)行判斷，然后處理各種可能的故障問題。比如，分閘開關(guān)狀態(tài)下，紅綠燈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失靈現(xiàn)象，對(duì)此可憑借主觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)造成該問題的原因進(jìn)行分析。常見的原因是：開關(guān)機(jī)構(gòu)操作死點(diǎn)；輔助節(jié)點(diǎn)滯后影響機(jī)構(gòu)分合變化。

3 電廠繼電保護(hù)故障案例分析

某抽水蓄能電站以原水庫作為下庫，采用人工方式修建了上庫，其裝機(jī)容量800MW，可以說是電網(wǎng)主力調(diào)頻之必須。該電廠建于上世紀(jì)90年代，三年后首臺(tái)機(jī)組完成了并網(wǎng)，次年四臺(tái)機(jī)組建成投產(chǎn)。該電廠自調(diào)試應(yīng)用至今，無論是10kV用電還是220kV電廠線路，都先后出現(xiàn)過程度不同的電氣故障問題。

3.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)接地故障問題

一號(hào)機(jī)組發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)組轉(zhuǎn)子出現(xiàn)接地動(dòng)作報(bào)警。對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子而言，其接地保護(hù)采用的是在轉(zhuǎn)子回路上，重疊15V方波交流電壓，然后對(duì)轉(zhuǎn)子的對(duì)地絕緣水平組成進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)發(fā)生故障問題后，立即停機(jī)進(jìn)行檢查，轉(zhuǎn)子回路絕緣情況良好。在此過程中，利用電阻箱人為將接地保護(hù)回路進(jìn)行接地動(dòng)作，然后對(duì)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)繼電器是否正常工作進(jìn)行檢查。對(duì)機(jī)組采用手動(dòng)方式進(jìn)行開機(jī)，空轉(zhuǎn)狀態(tài)下不加勵(lì)磁電流，借助搖表對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣進(jìn)行測(cè)量，轉(zhuǎn)子對(duì)地的絕緣電阻顯示為零。針對(duì)這一問題，建議采用電橋法對(duì)接地點(diǎn)在轉(zhuǎn)子回路即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子六號(hào)磁極進(jìn)行檢查。將機(jī)組停下來，并將機(jī)組的六號(hào)磁極相應(yīng)蓋板以及擋板打開檢查，發(fā)現(xiàn)六號(hào)、七號(hào)磁極是由多層軟銅片轉(zhuǎn)子磁極外連接銅片的一頭開焊；機(jī)組在開機(jī)時(shí)，因離心力的影響，軟銅片、擋板之間的接觸會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地，結(jié)果機(jī)組轉(zhuǎn)子的實(shí)際接地保護(hù)動(dòng)作沒有出現(xiàn)故障問題。根據(jù)這一表征，檢查所有的轉(zhuǎn)子磁極外連接情況，并與發(fā)電機(jī)廠家專家共同進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極存在著不同程度的軟連接松動(dòng)問題，電廠和專家對(duì)檢查過程中發(fā)現(xiàn)的這些問題，采取擴(kuò)大預(yù)防的方法進(jìn)行處理，有效低避免了另外一些機(jī)組轉(zhuǎn)子再出現(xiàn)類似的接地故障問題。

3.2 發(fā)電機(jī)存在軸電流故障問題

該電廠二號(hào)機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過程中需，出現(xiàn)了軸電流保護(hù)跳閘停機(jī)現(xiàn)象。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)因磁場(chǎng)存在著不平衡問題而導(dǎo)致大軸兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓。對(duì)于大軸而言，其接地刷接地，確保了對(duì)地電位，上導(dǎo)軸承軸領(lǐng)絕緣。實(shí)踐中，如果上導(dǎo)軸承絕緣出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，在大軸、軸承以及接地刷間會(huì)產(chǎn)生一定的電流，導(dǎo)致導(dǎo)瓦放電，可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱甚至損壞現(xiàn)象。在大軸上適當(dāng)布設(shè)軸電流CT，形成軸電流保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，必然會(huì)在發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承上形成接地點(diǎn)。拆開并檢查發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承，發(fā)現(xiàn)油盆中的擋油圈出現(xiàn)了開焊脫落問題，因接觸發(fā)電機(jī)大軸而導(dǎo)致軸電流出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)而引起跳閘停機(jī)。根據(jù)此情況，建議在機(jī)組檢修過程中，焊接加固所有上導(dǎo)油盆擋油圈，以免出現(xiàn)同類故障問題，確保了機(jī)組的運(yùn)行安全可靠性。

3.3 主短路器觸頭出現(xiàn)放電故障問題

在電廠一號(hào)機(jī)組啟動(dòng)變頻器抽水時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速上升到額定的轉(zhuǎn)速，而且機(jī)端電壓已經(jīng)上升到了額定電壓，自動(dòng)同期設(shè)備工作尋找同期點(diǎn)然后進(jìn)行并網(wǎng)。在此過程中，一號(hào)機(jī)組發(fā)變組單元差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)了瞬時(shí)動(dòng)作，而且保護(hù)動(dòng)作跳一號(hào)號(hào)機(jī)220kV主開關(guān)，先是滅磁，最后停機(jī)。與此同時(shí)，一號(hào)機(jī)組220kV主斷路器開關(guān)失靈保護(hù)動(dòng)作，再跳一號(hào)機(jī)220kV主開關(guān)，經(jīng)延時(shí)由光纖差動(dòng)保護(hù)直跳線路對(duì)側(cè)開關(guān)；跳一號(hào)廠高變開關(guān)，跳二號(hào)機(jī)主開關(guān)（原來二號(hào)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)）。當(dāng)發(fā)生故障問題以后，檢查和實(shí)驗(yàn)發(fā)電機(jī)以及主變壓器，沒有發(fā)現(xiàn)問題；斷開開關(guān)、母線隔離刀時(shí)，變壓器、發(fā)電機(jī)零起升壓，直至額定電壓正常；此時(shí)，對(duì)一號(hào)主開關(guān)保護(hù)跳閘，并進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，使其保持正常開關(guān)動(dòng)作。在故障問題分析過程中，電流、電壓錄波數(shù)據(jù)非常中藥。一旦發(fā)現(xiàn)故障問題，220kV電力系統(tǒng)中的B相對(duì)地電壓就會(huì)歸零。一號(hào)主變壓器的B相產(chǎn)生故障電流，結(jié)合故障發(fā)生情況，在開關(guān)并網(wǎng)之前，初步對(duì)故障進(jìn)行分析，比如開關(guān)并網(wǎng)之前的B相動(dòng)，或者靜觸頭間擊穿，然后經(jīng)GIS外殼放電。實(shí)踐中可以看到，開關(guān)是GIS全封閉的組合電器，只從外部觀看是無法看到故障痕跡的。建議電廠要求外方到現(xiàn)場(chǎng)解體檢查，結(jié)果開關(guān)B相動(dòng)，而且靜觸頭間擊穿且對(duì)地放電，較之于先前的分析基本一致。對(duì)于主開關(guān)而言，因受到發(fā)變組的差動(dòng)保護(hù)而使得發(fā)變組出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。因開關(guān)故障問題發(fā)生時(shí)，尚未并網(wǎng)，所以雖然出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)滅磁以及停機(jī)等現(xiàn)象，但是220kV電力系統(tǒng)仍可以通過開關(guān)故障相進(jìn)行接地。由于一號(hào)主變壓器高壓側(cè)的中性點(diǎn)運(yùn)行過程中出現(xiàn)接地問題，因此主變高壓側(cè)存在著故障電流，此時(shí)啟動(dòng)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作失靈。在對(duì)該故障問題進(jìn)行分析和處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，無論進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)的GIS全封閉組合開關(guān)，都可能會(huì)發(fā)生擊穿故障。同時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)的是必須對(duì)其進(jìn)行定期的試驗(yàn)檢查，并做好日常巡檢工作?；诖?，筆者建議電廠在外方專家的通力配合下，對(duì)所有的開關(guān)進(jìn)行解體大檢查，并做預(yù)防試驗(yàn)，對(duì)絕緣氣體進(jìn)行定期試驗(yàn)和檢查，以免發(fā)生類似故障問題。

4 結(jié)束語

通過以上對(duì)某電廠自投產(chǎn)至今發(fā)生的主要繼電保護(hù)故障、自動(dòng)設(shè)備動(dòng)作問題分析可知，所發(fā)生的多數(shù)故障問題集中表現(xiàn)為廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題、設(shè)備施工安裝質(zhì)量問題以及電纜長(zhǎng)期服役過程中絕緣性能降低問題等。無論那種問題和成因，電廠方應(yīng)當(dāng)采取多元化的方法和措施進(jìn)行檢查和試驗(yàn)，并盡可能擴(kuò)大巡查的范圍，有效避免了上述故障問題的二次發(fā)生。此外，繼電保護(hù)動(dòng)作正常與否，是否能夠及時(shí)準(zhǔn)確地切除故障，關(guān)系著整個(gè)電廠電力設(shè)備運(yùn)行安全可靠性。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.127