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    峽江電站六號機(jī)組定子接地保護(hù)報警分析及處理

    2020-05-22 04:28:02劉佳
    魅力中國 2020年50期

    劉佳

    (國家電投集團(tuán)江西電力有限公司高新清潔能源分公司,江西 吉安 343100)

    由于發(fā)電機(jī)氣隙磁通的非正弦分布,在定子中的感應(yīng)電動勢除基波外,還有各種諧波電動勢,其中主要以3、5、7次諧波為主。這些高次諧波成分將使發(fā)電機(jī)三相電壓偏離正弦波形,因此發(fā)電機(jī)在制造過程中會使用各種辦法抑制這些諧波成分,但由于相電壓中的三次諧波,在線電壓中正好抵消,三次諧波成分不影響線電壓波形,一般不會優(yōu)先考慮,而且鐵心局部飽和也不可避免,因此在發(fā)電機(jī)三相電壓的實測數(shù)據(jù)中,總有或大或小的三次諧波。對于只采用基波零序電壓構(gòu)成的定子接地保護(hù),當(dāng)接地故障發(fā)生在中性點附近時,由于這種保護(hù)原理上的死區(qū),故障可能不會被檢測到,若再發(fā)生第二點接地故障,就會造成實際上的相間或匝間短路,對發(fā)電機(jī)機(jī)組造成嚴(yán)重?fù)p害。

    一、概述

    江西峽江水電站6號機(jī)組為天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組,單機(jī)容量40MW,其保護(hù)裝置采用南京南瑞繼保電氣有限公司的RCS-985SS型發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置。定子接地保護(hù)配有基波零序電壓定子接地保護(hù)、機(jī)端零序電流定子接地保護(hù)、三次諧波電壓比率定子接地保護(hù),構(gòu)成100%保護(hù)區(qū)的定子接地保護(hù),機(jī)端三次諧波電壓取自機(jī)端開口三角零序電壓,中性點側(cè)三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點接地變二次繞組,

    二、現(xiàn)象

    峽江電站6號機(jī)組自2013年9月投產(chǎn)至今,每當(dāng)其負(fù)荷低于20WM時,機(jī)組保護(hù)裝置就發(fā)定子接地保護(hù)報警,而負(fù)荷高于20WM時,報警復(fù)歸。經(jīng)查看現(xiàn)地保護(hù)裝置,報警為三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)報出

    三、原因分析

    (一)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,中性點側(cè)三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點接地變二次繞組。

    三次諧波保護(hù)動作方程:UF0_3W/UN0_3W >K3wzd

    (二)檢查經(jīng)過及分析。二次人員先檢查了6號機(jī)組保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù),并與8號機(jī)組對比,根據(jù)檢查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),機(jī)組所帶負(fù)荷在20MW以下時,機(jī)端與中性點三次諧波電壓的比值UF0_3W/UN0_3W確實超過了整定值(整定值為2.0),數(shù)據(jù)記錄見表1和表2。從數(shù)據(jù)可看出:1)機(jī)端和中性點的三次諧波電壓會隨機(jī)組有功功率的變化而變化;2)9號機(jī)組中性點的三次諧波電壓要明顯小于8號機(jī)組的,而機(jī)端的三次諧波電壓大致相同;3)正常情況下,機(jī)端與中性點三次諧波電壓的比值UF0_3W/UN0_3W應(yīng)該在0.5~0.55之間,乘以可靠系數(shù)1.4后為0.7~0.77,表明目前6號機(jī)組該保護(hù)的定值偏大。

    后來二次人員又在保護(hù)屏后端子上用萬用表測量 UF0與 UN0的大小,發(fā)現(xiàn)萬用表測得UF0與 UN0的大小,與保護(hù)裝置中UF0_3W、UN0_3W的大小幾乎差不多,這也驗證了機(jī)組零序電壓中分量以三次諧波分量為主,基波及其他高次諧波分量的含量微乎其微,同時也表明,機(jī)組保護(hù)裝置的測量回路及其精度沒問題。后來二次人員把目光轉(zhuǎn)向了保護(hù)裝置以外的二次回路上。隨著檢查的深入,二次人員發(fā)現(xiàn)6號機(jī)組中性點接地變壓器二次側(cè)可調(diào)電阻R引出線(見圖2中的R2、R3)的引出位置與其他機(jī)組的略微不同,可調(diào)電阻R由104片電阻片串聯(lián)而成,由歐姆定律知,其引出線R2的位置就直接影響著R2與R3兩端電壓的大小。根據(jù)分析,機(jī)端電壓互感器935TV變比為13.8KV/√3/100V/√3/100V,已知中性點接地變壓器變比為13.8/0.4KV,那么圖2中R2與R3兩端的輸出額定電壓也應(yīng)該為100V,也就是說R2與R3之間的電阻應(yīng)該占總電阻R的1/4,R2引出線應(yīng)該在距R3端第26片電阻片引出,而R2實際是從可調(diào)電阻R的第24片電阻片引出,這正是引起6號機(jī)組中性點三次諧波比其他機(jī)組偏小、引起機(jī)組三次諧波電壓定子接地保護(hù)誤動的原因。

    表1:峽江水電站6號機(jī)組不同負(fù)荷下三次諧波電壓實測結(jié)果

    表2:峽江水電站8號機(jī)組不同負(fù)荷下三次諧波電壓實測結(jié)果

    四、處理過程

    6號機(jī)組申請停機(jī)后,做好相關(guān)安全措施,把引出線R2的位置從可調(diào)電阻的第24片改為第26片引出,然后用變壓器變比測試儀,測得6號機(jī)組中性點接地變壓器一次側(cè)與R2、R3兩端的變比為13.8/0.1,隨后開機(jī)并網(wǎng),將負(fù)荷調(diào)節(jié)到16MW,保護(hù)裝置未發(fā)定子接地信號。

    五、結(jié)論

    (一)發(fā)電機(jī)有功功率影響著發(fā)電機(jī)中性點和機(jī)端三次諧波電壓的比例,無功功率對三次諧波電壓的幅值影響不太明顯。

    (二)正常情況下,水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)端三次諧波電壓總是小于中性點三次諧波電壓。

    (三)三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)的定值整定須結(jié)合實際。

    (四)通過對發(fā)電機(jī)三次諧波電壓定子接地保護(hù)原理、實測數(shù)據(jù)及故障情況分析,我們應(yīng)深刻地認(rèn)識到作為繼電保護(hù)專業(yè)維護(hù)人員,一定要克服“重裝置輕回路”的思想,重點加強(qiáng)對二次接線及基本數(shù)據(jù)的分析理解。

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