发电机自动升压并网子组在我厂的应用

1、起发电机定子三次谐波保护误发信的分析和处理曹积慧韦江平（龙滩水电开发有限公司，广西天峨 547300）摘要：通过一起发电机定子三次谐波保护误发信的原因分析和处理，阐明了PT小车推不到位是定子三次谐波保护误发信的人为因素原因之一，并举一反三的总结了此类人为因素的原因和提出了查找思路和运行操作的注意事项。关键词：电压互感器 不到位 定子接地保护三次谐波人为因素0引言广西龙滩电厂一期工程安装7 X 700MW水轮发电机组，机端额定电压为18kV ,发电机保护采用南瑞继保电气公司的RCS-985GW微机型发电机保护装置。定子接地保护 A柜采用外加电源式定子接地保护，B柜采用基波零序过电压判据保护从机端

2、开始85% -95%的定子绕组单相接地故障，采用三次谐波电压比率和差动判据保护发电机中性点附近的定子绕组 单相接地故障，机端三次谐波电压取自机端813PT开口三角零序电压，中性点侧三次谐波电压取自发电机中性点 1ZB的PT,见图1。为了防止机端 PT 一次断线导致定子接地保护 误动，保护检出机端 PT 一次断线后选择闭锁定子三次谐波电压差动保护的配置方案。 (eursiiPTSB定子接地棵护POOP800800008FPT 4 U g1T.R8888880010 T 1ZE图1发电机PT 一次接线图1事件经过2008年10月13日07 : 21监控简报发：“ 1) 1号发电机保护B套定子接地报

3、警；2) 1号机电气保护B套动作；3)1号机电气保护系统异常”，监控光字有：“ 1)1号机发电 机保护B套装置报警；2)1号机发电机保护 B套PT断线；3)1号机发电机保护 B套定子 接地报警。”运行现场检查 1号发电机保护B套：“ 1)机端PT断线；2)机端PT 一次断 线闭锁三次谐波；3)三次谐波电压比率信号” ，当时发电机从 7点13分开始开机升压并 网一直到7点21分带负荷有功330MW，无功-30.1Mvar。1号发电机出口 PT二次电压除了813PT C相的17、18号保险二次电压为 42V夕卜，其余的全部都是 58 V。通过保护采样和故 障录波器启动报告显示，见图2、图3、图4,

4、两装置上采样数据一样，具体数据如下：发电机A相电压：57.5745 Z -58.30 V，发电机B相电压：57.3288 Z -178.91 V，发电 机C相电压：42.4716/ 67.16 0V，发电机机端零序电压：10.3076V ,发电机中性点零序电 压：0.05V，机端开口三角三次谐波电压：4.56V，中性点三次谐波电压：1.52V，三次谐波电压差值：1.82V。/f tiff Sl-lflKHXi UIJJfetUflfc口FT*科百定了赣埔JkSF朮丈#1感电飒民旷11壬3!:蛙文件Xcpu.dot_ 9 XAIV门I1 l7AA八V申耕岖(V)爪端三欢谧建电压阿中性点三说酗电压

5、IM三坎退械电圧里、社卜却寸帀：C7咚:兰帕时匪.叩当啊|可：DL：归乱图2发电机升压时保护装置录波图19.89S友电删电刑1 1DL DG94V创957【L=bTW帥幻“4L唧S2S5VL=5Bu SDSBTjj.Q丹眦77L=8T9IE 幻*总SOV068V1= U6fiOTnrOJlV0.4LAL= 0坨 Ul*joblaO.At L= 0. 0D23A4.CDA& E-W主戛怅區檢电lEua6 6 I*主變征压何电匝lib7 7-M主痪:低辰檢电lk1 4”倉电肌机坍电咗3Lha a 主變很压R,电(iKb9 9-10敢电机fIjK电孤laA丈弓主件 當辂 査堪凶 盘3L印 工口 d)

6、舛靳 冑口 11)fthi3：iE5卜L司T.贺轴町広丸? 2JP址电肌叽锻电！EntL=5T. 32887. (R=?3 AM近电机机推电匡叱L=q2r47im 店詞4发电肌叽睛电庇兀13 LrjBulOTST, R=&卜M主变低匝柄蚯lb叭花駅BCThlM6 E M主LsSKSTiffVL. (R=f?主变厳匝桶电匡临tUSTMSra.DM3 BM主SjttME30o 1= L.fiSDLV, ItP AM境电机机推电海斑L= dP403QAJf D=LO iD 1单塗电机肌细电再Th L= 0. 4.J3SA), (E|岂Hf町剧l：5：=252Nr右別一生“章大=12 左右光杯时间差：

7、332-“当丽乎徉点：左=1口爲右=100, E丈=6心彌| 1-10爻电机fl媒电IE归匚32DDD念科水电紬Dt%裁堀啟即誌茜看_2QQ8年1叮11了日OTH 3S21挣；血戢国口Jd*N -|X|H1 I 尸1 列f Jsril尽号 iSjSK立惑13比诘苗4次關殴s 古ia*1 E JtiSiffI T辻闍苗1 A诙诸苗1 fl，谐苗1 ID ISiSiS 亠1-l唸鹿社吐菇0 KB 0122.删lOCt0 1S4L*0 TTB與0.027胆0* 0&L0 0H(rt0： 013tmn.ooeata.ctMmt2虻Li岂阴曲巾冊21贮.殴900K直 34*5& 53B210 144L3

8、I-血删U*o.m01n.osd黑D.ffins-o.aaX-3AL珠电机曲liD ES 514 JODIL 披 114 BCT扎10 EEL 22X2 5S3KHt0知LEM,1“ 2119 2fl*D 3EE S4EL9N-i II 11-冲汝电机Sljl电潦昭L= 0.001CJlAlLUUJ图3发电机升压时故障录波器录波图丈弓it*号週血瞪立羁12成谐敲学戈诸聲S畑曲fi JTiSiffT沁苗A y-jfiif1 fl，谐苗in衣曲谀亠11-l唸鹿社吐菇0 D605?. STLlOCta Hfl0*aoL*Q.022at0ll5Gt0.047a*O.OOTO.0&0%O.OQT2A 0

9、39BT.3l900K眞血L ftn曲tK.OBLOXO.ZL01n.04a黑0.012：n.az?D.OQ7X3AL珠电机曲lid ns11 S?Ba amD B4E231B 3&3LBK0 4941%2 EE4TilD.22LI*D . HEn 3&7n*n.TOL 341OK4曹叫壻归;nun益Q K30揺ICO*0 5Me*活L広讥34L T3LLWO 13L1*Q.OW1*Q.函1黑Q.435Qg1严tJUUMO图4发电机带负荷330MW时故障录波器录波图2原因分析2.1定子三次谐波保护原理2.1.1三次谐波电压比率定子接地保护三次谐波电压比率判据只保护发电机中性点25%左右的定子接

10、地，机端三次谐波电压取自机端开口三角零序电压，中性点侧三次谐波电压取自发电机中性点PT。三次谐波保护动作方程：U3T / U3N K3wzd式中：U3T、U3N为机端和中性点三次谐波电压值，K3wzd为三次谐波电压比值整定值。机组并网前后，机端等值容抗有较大的变化，因此三次谐波电压比率关系也随之变化，本装置在机组并网前后各设一段定值，随机组出口断路器位置接点变化自动切换。三次谐波电压比率判据可选择动作于跳闸或信号。2.1.2三次谐波电压差动定子接地保护三次谐波电压差动判据： U jt kt xt/jjv kre x 式中 为中性点、. 机端三次谐波电压向量，为自动跟踪调整系数向量，kre为三次

11、谐波差动比率定值。本判据在机组并网后且负荷电流大于 0.2le(发电机额定电流)时自 动投入。三次谐波电压差动判据动作于信号。2.1.3机端PT断线原理机端PT断线报警动作判据：(1) 正序电压小于18V，且任一相电流大 0.041 n ;(2) 负序电压3U2大于8V。满足以上任一条件延时10S发相应PT断线报警信号，异常消失，延时10s后信号自动返回。2.1.4机端PT断线和机端PT一次断线闭锁原理机端PT一次断线时机端零序电压基波分量增加，三次谐波分量减小，不会导致基波零 序电压保护、三次谐波比率判据误动，但会导致三次谐波电压差动误动，因此，在机端PT一次断线时闭锁三次谐波电压差动保护。

12、动作判据：(1) 中性点负序电压 3U2 8V(3) PT1开口三角零序电压 3U0 8V(4) PT1自产零序电压 3U0 8V同时满足以上条件经10s发PT 一次断线报警信号，并闭锁三次谐波电压差动定子接地保护。2.2动作情况分析2.2.1机端PT断线和机端PT一次断线正确动作(1) 中性点负序电压几乎为零，3U2 8V,条件成立。(3) 机端开口三角零序电压3U0 =10.3067V 8V，条件成立，(4) 机端PT自产零序电压3U0 =3(1/3( UA+UB +UC)=3(1/3 ( 57.5745Z -58.30+57.3288 / -178.91 +42.4716 / 67.16

13、 )=15.207V 8V，条件成立，以上条件满足，机端PT 一次断线判据成立，机端PT 一次断线动作。同时机端PT断线条件之一机端PT负序电压3U28V ,条件成立，机端PT断线判据成立，机端PT断线动作。所以PT出现两相电压正常，另一相电压异常现象，保护装置正确反映此异常现象。2.2.2三次谐波差动信号不动作根据三次谐波差动原理，三次谐波电压差值1.82大于三次谐波差动比率定值与中性点三次谐波乘积0.3 X 1.52。符合三次谐波差动信号方程，但机端PT 一次断线闭锁三次谐波差动信号，所以三次谐波差动信号不动作。2.2.3三次谐波电压比率信号动作根据三次谐波比率原理，机端三次谐波/中性点三

14、次谐波=4.56/1.52=3，大于整定值1.5,但机端PT一次断线不闭锁三次谐波电压比率信号，所以三次谐波电压比率信号动作。2.2为什么此时机端PT 一次断线时机端开口三角绕组含有大量的三次谐波电压 分量呢？并引起三次谐波电压比率信号动作？根据纯理论，机端PT 一次断线时，机端三次谐波减少，可能会引起三次谐波差动信号误动，三次谐波电压比率信号不会动作。但从此异常情况上看，恰恰相反。理论上说的出现机端PT 一次断线是稳态，完全断线现象。而从图 2、3、4来看我们注意到一个特点：发 电机在逐渐升压时，发电机出口电压C相的波形从零到间断的小突变，再到连续的非50Hz正弦波，此后波形一直是发生畸变。

15、经现场检查确认，认为原因为本次机端PT一次断线异常是过度稳态，或是暂态过程，是一次部分的动触头和静触头接触不良引起动、静触头间放电，两者经电弧连接，从而引起C相电压波形有点畸变，并存在大量三次谐波分量，同时开口三角形也感应出大量的三次谐波分量。因此三次谐波电压增加，引起三次谐波电压比率信号动作。2.3机端PT检查和处理根据现象结合继电保护原理，马上对1号发电机机端PT检查，现场发现1号发电机机端813PTC相PT位置差2-3厘米的位置才到位，动静头触头间看到小的放电现象。此时问 题的现象和原因已经很明确，决定把1号机组停机下来，检查1号发电机机端813PTC相PT的动静头触头情况良好后小车推到

16、位，开机升压并网运行后，发电机机端电压值正常， 保护运行正常。3结束语本次由机端PT小车推不到位导致保护异常报警信号的事件引起我们深入的思考：（1）保护和故障录波器装置，能正确反映故障现象，装置原理正常，装置良好。（2）对于三次谐波电压比率信号出现，并不一定表明中性点附近有接地现象，它受机端PT的测量影响很大，尤其是 不良引起动、静触头间放电，或 现畸变，存在大量三次谐波分量,PT出现问题，例如本次的一次部分的动触头和静触头接触PT绕组有匝间短路的异常问题等引起机端 PT测量波形出 开口三角形也感应出大量的三次谐波分量。这特征为我们以后查找问题积累经验。（3）归根结底，本次异常事件原因为人为因素。从人为因素方面分析，在发电机调试和运行过程中，很多三次谐波定子接地保护误发信不是由于原理本身的问题，而是人为因素造成的，包括设计不合理、定值设定不合理、调试和维护不良等。常见的人为因素有保护配 有多余的移相回路； 电压互感器断线误闭锁， 使得保护拒动；冷却水水质不良；电压互感器 相熔断器没有压紧； 同期回路的影响；干扰问题； 二次回路中的极性接反等等。本次事件中 机端PT小车推不到位和电压互感器相熔断器没有压紧为同出一辙。（4） 当发电机出现三次谐波定子接地