發(fā)電機(jī)定子三次諧波保護(hù)誤發(fā)信的處理

呂亞?wèn)|

摘要

介紹了常用的三次諧波電壓定子接地保護(hù)的工作原理，從原理和人為因素兩方面討論了現(xiàn)階段三次諧波電壓定子接地保護(hù)誤動(dòng)作的原因，分析認(rèn)為：現(xiàn)階段三次諧波電壓定子接地保護(hù)誤動(dòng)可能是由于人為因素原因造成的，通過(guò)對(duì)一起發(fā)電機(jī)定子三次諧波保護(hù)誤發(fā)信的原因分析和處理，闡明了PT開口三角二次回路接觸不良是定子三次諧波保護(hù)誤發(fā)信的人為因素原因之一，并舉一反三的總結(jié)了此類人為因素的原因，提出了查找思路和運(yùn)行操作等注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】電壓互感器 接觸不良 定子接地保護(hù) 三次諧波 人為因素

1 機(jī)組概況

赤峰能源機(jī)組容量為2×135MW汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)端額定電壓為15.75kV，發(fā)電機(jī)保護(hù)采用雙重化配置，A、B套保護(hù)均采用南瑞繼保的RCS-985C微機(jī)型發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置。

2 發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)

2.1 零序電壓定子接地保護(hù)原理

定子接地保護(hù)采用基波零序電壓，保護(hù)發(fā)電機(jī)85～95%的定子繞組單相接地，基波零序電壓保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)零序電壓大小。由于保護(hù)采用了頻率跟蹤、數(shù)字濾波及全周傅氏算法，使得零序電壓對(duì)三次諧波的濾除比達(dá)100以上，保護(hù)只反應(yīng)基波分量。

2.2 三次諧波定子保護(hù)原理

2.2.1 三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)

三次諧波電壓比率判據(jù)只保護(hù)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)25%左右的定子接地，機(jī)端三次諧波電壓取自機(jī)端開口三角零序電壓，中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器。

三次諧波保護(hù)動(dòng)作方程：U3T/U3N>K3wzd

式中：U3T、U3N為機(jī)端和中性點(diǎn)三次諧波電壓值，K3wzd為三次諧波電壓比率整定值。機(jī)組并網(wǎng)前后，機(jī)端等值容抗有較大的變化，因此三次諧波電壓比率關(guān)系也隨之變化，RCS-985C微機(jī)型發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置在機(jī)組并網(wǎng)前后各設(shè)一段定值，隨機(jī)組出口斷路器位置接點(diǎn)變化自動(dòng)切換。三次諧波電壓比率判據(jù)可選擇動(dòng)作于跳閘或信號(hào)。

2.2.2 三次諧波電壓差動(dòng)定子接地保護(hù)三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)：

式中為中性點(diǎn)、機(jī)端三次諧波電壓向量，為自動(dòng)跟蹤調(diào)整系數(shù)向量，kre為三次諧波差動(dòng)比率定值。本判據(jù)在機(jī)組并網(wǎng)后且負(fù)荷電流大于0.2Ie（發(fā)電機(jī)額定電流）時(shí)自動(dòng)投入。三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)動(dòng)作于信號(hào)。

2.2.3 機(jī)端PT斷線原理

機(jī)端PT斷線報(bào)警動(dòng)作判據(jù)：

（1）正序電壓小于18V，且任一相電流大0.04In;

（2）負(fù)序電壓3U2大于8V。

滿足以上任一條件延時(shí)10s發(fā)相應(yīng)PT斷線報(bào)警信號(hào)，異常消失，延時(shí)los后信號(hào)自動(dòng)返回。

3 事件經(jīng)過(guò)

2011年9月15日22時(shí)21分，赤峰能源#1機(jī)組DCS報(bào)發(fā)變組B套保護(hù)裝置告警，經(jīng)查#1發(fā)變組B套保護(hù)裝置“三次諧波電壓差動(dòng)”報(bào)警。

對(duì)#1發(fā)變組A、B套保護(hù)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)B套保護(hù)裝置機(jī)端零序電壓偏大，機(jī)端三次諧波偏小，三次諧波差電壓增大，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

4 原因分析

4.1 引起三次諧波誤動(dòng)的因素一般有以下幾個(gè)方面：

（1）保護(hù)配有多余的移相回路。

（2）電壓互感器斷線。

（3）冷卻水水質(zhì)不良。

（4）電壓互感器熔斷器問(wèn)題。

（5）同期回路影響。

（6）干擾問(wèn)題。

（7）二次回路中Us與Un極性接反。

（8）保護(hù)裝置自身問(wèn)題。

4.2 因?yàn)?1機(jī)組已運(yùn)行十個(gè)月，以前未發(fā)生異?，F(xiàn)象，分析應(yīng)該為（2）或（4）或（8）原因引起，進(jìn)一步細(xì)化為以下五種原因引起.

（1）電壓互感器二次回路接觸不良。

（2）電壓互感器熔斷器沒(méi)有壓緊。

（3）電壓互感器熔斷器熔絲問(wèn)題。

（4）電壓互感器小車未推到位引起。

（5）保護(hù)裝置采集板件問(wèn)題。

4.3 保護(hù)動(dòng)作情況分析

4.3.1 機(jī)端PT斷線

機(jī)端PT斷線判據(jù)和機(jī)端PT一次斷線判據(jù)均不成立，所以保護(hù)裝置未發(fā)PT斷線，也不閉鎖三次諧波差動(dòng)信號(hào)。

4.3.2 三次諧波差動(dòng)信號(hào)

根據(jù)三次諧波差動(dòng)原理：A套保護(hù)裝置三次諧波電壓差值0.03小于三次諧波差動(dòng)比率定值與中性點(diǎn)三次諧波乘積1.12×3.24=3.62，不符合三次諧波差動(dòng)信號(hào)方程，所以三次諧波差動(dòng)信號(hào)不動(dòng)作;B套保護(hù)裝置三次諧波電壓差值3.81大于三次諧波差動(dòng)比率定值與中性點(diǎn)三次諧波乘積1.12×3.33=3.73，符合三次諧波差動(dòng)信號(hào)方程，所以三次諧波差動(dòng)信號(hào)動(dòng)作正常。

4.3.3 三次諧波電壓比率信號(hào)

根據(jù)三次諧波比率原理：A套保護(hù)裝置機(jī)端三次諧波/中性點(diǎn)三次諧波=2.37/3.24=0.73，小于三次諧波比率定值1.12，所以三次諧波電壓比率信號(hào)不動(dòng)作;B套保護(hù)裝置機(jī)端三次諧波/中性點(diǎn)三次諧波=0.4/3.33=0.12，小于三次諧波比率定值1.12，所以三次諧波電壓比率信號(hào)不動(dòng)作。

5 檢查及處理

5.1 通過(guò)眼觀的形式

對(duì)PT一次熔斷器壓片進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有未壓緊現(xiàn)象，對(duì)PT小車觸頭進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)觸頭有接觸不良的現(xiàn)象，基本上排除了PT一次熔斷器及小車未推到位問(wèn)題引起異常的可能

5.2 同時(shí)考慮發(fā)變組A套保護(hù)裝置采集數(shù)據(jù)正確，發(fā)變組B套保護(hù)裝置采集數(shù)據(jù)不正確，所以可以確切的排除（2）、（3）、（4）原因，并且保護(hù)裝置采集的中性點(diǎn)數(shù)據(jù)正常，初步鎖定為以下兩條原因：

（1）引至發(fā)變組B保護(hù)裝置機(jī)端PT二次線接觸不良。

（2）發(fā)變組B保護(hù)裝置采集板件問(wèn)題。

5.3 機(jī)端PT二次回路檢查

對(duì)涉及發(fā)變組PT二次回路的端子排從發(fā)變組保護(hù)屏、4.5米發(fā)變組端子箱、0米發(fā)電機(jī)小室PT柜進(jìn)行全面檢查，未發(fā)現(xiàn)有端子松動(dòng)現(xiàn)象。用示波器和高等級(jí)萬(wàn)用表對(duì)發(fā)變組二次回路在端子排處進(jìn)行分段檢測(cè)、錄波、測(cè)量。先對(duì)0米發(fā)電機(jī)小室PT根部二次進(jìn)行檢測(cè)，輸出正常，進(jìn)一步排除PT一次設(shè)備存在異常。后對(duì)45米發(fā)變組端子箱二次進(jìn)行檢測(cè)，輸出正常，又對(duì)發(fā)變組保護(hù)屏二次進(jìn)行檢測(cè)，A柜正常，B柜機(jī)端零序電壓及三次諧波數(shù)據(jù)存在偏差，排除了保護(hù)裝置采集板件問(wèn)題，同時(shí)初步判斷為4.5米至保護(hù)B柜PT二次線存在問(wèn)題，根據(jù)圖紙對(duì)保護(hù)B柜至4.5米PT二次線——進(jìn)行校對(duì)檢查，發(fā)現(xiàn)4.5米端子箱內(nèi)PT二次線輸出用端子排連接片（線芯編號(hào)為L(zhǎng)613）接觸不良，造成至B套保護(hù)采集PT二次信號(hào)存在偏差，對(duì)連接片進(jìn)行處理后，B套保護(hù)機(jī)端零序電壓及三次諧波數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，三次諧波差動(dòng)告警消失。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次對(duì)機(jī)端PT二次回路中一連接片接觸不良導(dǎo)致保護(hù)裝置異常報(bào)警信號(hào)的分析查找，為今后處理類似事件積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也引起專業(yè)人員深思、吸取工作教訓(xùn)。

（1）目前發(fā)變組保護(hù)裝置已經(jīng)很成熟，所以一般不要懷疑保護(hù)裝置誤動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)首先排除其它人為因素。

（2）對(duì)于三次諧波電壓比率信號(hào)出現(xiàn)，并不一定表明中性點(diǎn)附近有接地現(xiàn)象，它受機(jī)端PT的測(cè)量影響很大，尤其是PT出現(xiàn)問(wèn)題，例如一次部分的動(dòng)觸頭和靜觸頭接觸不良引起動(dòng)、靜觸頭間放電，或PT繞組有匝間短路的異常問(wèn)題等引起機(jī)端PT測(cè)量波形出現(xiàn)畸變，存在大量三次諧波分量，開口三角形也感應(yīng)出大量的三次諧波分量。

（3）對(duì)于三次諧波電壓差動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)，并不一定是一次設(shè)備引起的，多數(shù)情況下是PT二次回路接觸不良影響，因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置直接采集PT開口三角的電壓量，所以開口三角二次線接觸不良極易引起三次諧波差壓分量，特別是兩套保護(hù)中只有一套三次諧波分量異常，基本上可判斷為PT二次回路接觸不良。

（4）三次諧波異常事件原因多為人為因素，從人為因素方面分析，在發(fā)電機(jī)調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中，很多三次諧波定子接地保護(hù)誤發(fā)信不是由于原理本身的問(wèn)題，而是人為因素造成的，包括設(shè)計(jì)不合理、定值設(shè)定不合理、調(diào)試和維護(hù)不良等。常見的人為因素有保護(hù)配有多余的移相回路;電壓互感器斷線誤閉鎖，使得保護(hù)拒動(dòng);冷卻水水質(zhì)不良;電壓互感器相熔斷器沒(méi)有壓緊;同期回路的影響;干擾問(wèn)題;二次回路中的極性接反等等。

（5）當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)三次諧波定子接地保護(hù)誤發(fā)信時(shí)，可以首先檢查一下以上常見的與原理無(wú)關(guān)的人為因素，這樣可以為快速找到事故的根源提供捷徑。

（6）定子三次諧波誤發(fā)信號(hào)是發(fā)電機(jī)易出現(xiàn)的故障之一，保證二次測(cè)量接線正確、一次PT操作到位是重要的反事故措施?；謴?fù)PT時(shí)應(yīng)注意仔細(xì)檢查PT的一次小車位置、一次保險(xiǎn)情況、二次空開情況、二次線及端子排緊固情況，就可以避免此類故障。

參考文獻(xiàn)

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