趙國亞

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口電站三次諧波定子接地保護(hù)動作原因分析處理

趙國亞

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

針對亭子口水電站3號發(fā)電機(jī)三次諧波定子接地保護(hù)動作的情況,對其原因進(jìn)行了分析和查找，發(fā)現(xiàn)是由于定值設(shè)置不合理造成的。通過重新核算定值并整定后恢復(fù)正常運行。

三次諧波定子接地保護(hù)；動作；檢查分析與處理；定值設(shè)置；水電站

1　概述

發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地，是發(fā)電機(jī)最常見的一種電氣故障。定子繞組單相接地的危害性主要是流過故障點的電容電流產(chǎn)生的電弧可能燒壞定子鐵芯，從而進(jìn)一步造成匝間短路或相間短路，使發(fā)電機(jī)遭受更為嚴(yán)重的破壞。因此，擁有一套可靠而靈敏的單相接地保護(hù)裝置，成為消除這種電氣故障的關(guān)鍵。

三次諧波電壓式定子接地保護(hù)反映發(fā)電機(jī)中性點及中性點向機(jī)內(nèi)20%～25%定子繞組單相接地故障，與基波零序電壓式定子接地保護(hù)聯(lián)合構(gòu)成100%的定子接地保護(hù)。

2　三次諧波電壓式定子接地保護(hù)原理

我廠發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置采用的是許繼電氣WFB-801A型數(shù)字式發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置，其三次諧波定子接地保護(hù)的原理為比較發(fā)電機(jī)中性點及機(jī)端三次諧波電壓的大小和相位構(gòu)成，動作后果為發(fā)信號。機(jī)端三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開口；中性點三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點接地變壓器,其交流接入回路見圖1。

在WFB-801A發(fā)電機(jī)保護(hù)系列裝置中，可提供兩種方案的三次諧波定子接地保護(hù)，我廠采用的是比較發(fā)電機(jī)中性點及機(jī)端三次諧波電壓的大小和相位原理的三次諧波定子接地保護(hù)，其動作方程為：

式中：U˙3s和U˙3n分別為發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開口三角繞組和中性點TV輸出中的三次諧波分量；Kp′為機(jī)端和中性點TV的變比調(diào)整系數(shù)，由裝置根據(jù)用戶輸入的TV設(shè)備參數(shù)自動計算，用戶不需要整定。K′為“諧波比系數(shù)”，有“并網(wǎng)前諧波比系數(shù)”、“并網(wǎng)后諧波比系數(shù)”兩套定值，根據(jù)機(jī)組并網(wǎng)前和并網(wǎng)后裝置實測的最大三次諧波電壓比分別整定，采用斷路器輔助接點自動切換定值。

3　動作情況簡介

2014年7月23日早上，在3號機(jī)做溫升及效率試驗時，當(dāng)有功負(fù)荷272MW，無功負(fù)荷130Mvar，持續(xù)1 h后，11∶28∶10，3號發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏報“三次諧波定子接地保護(hù)”動作，信號燈亮，隨即停止溫升及效率試驗。現(xiàn)地檢查，3號發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏“三次諧波定子接地保護(hù)”動作。查看裝置采樣，機(jī)端三次諧波電壓U3T為1.535∠188 V，中性點三次諧波電壓U3N為1.206∠173 V，停機(jī)后對機(jī)端電壓回路及中性點接地變二次回路檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，再次開機(jī)后機(jī)組運行正常，三次諧波定子接地保護(hù)未動作。

2014年7月27日下午，繼續(xù)3號機(jī)做溫升及效率試驗，當(dāng)時有功負(fù)荷272MW，無功負(fù)荷130Mvar，持續(xù)1 h后，14∶21∶52，3號發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏報“三次諧波定子接地保護(hù)”動作，信號燈亮，查看裝置采樣，機(jī)端三次諧波電壓U3T為1.551∠97 V，中性點三次諧波電壓U3N為1.217∠80 V，再次停機(jī)檢查。

4　檢查分析與處理

斷開3號發(fā)電機(jī)保護(hù)B屏機(jī)端TV開口端子2X：9、2X：11，中性點零序電壓端子2X：21、2X：23（圖2），用萬用表測得電壓分別為1.55 V、1.22V，根據(jù)許繼WFB-801A保護(hù)裝置三次諧波定子接地保護(hù)原理，U3T/U3N＞K（我廠3號機(jī)并網(wǎng)后諧波比系數(shù)定值為1.2），計算得出U3T/U3N=1.27大于其定值1.2，保護(hù)動作正確。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查分析，可以得出保護(hù)裝置機(jī)端三次諧波通道采樣沒有問題的結(jié)論，而問題可能出在機(jī)端開口二次回路或者中性點零序電壓回路。

在機(jī)端TV現(xiàn)地端子箱處，斷開端子X1∶17，X1∶22處測得直流電阻仍為45 kΩ。聯(lián)系運行拉出PT，測得PT柜內(nèi)電壓二次保險兩側(cè)電阻值∶A相0.3Ω、B相0.2Ω、C相0.3Ω。由測得的數(shù)據(jù)可知，正常情況下（二次保險無熔斷或接觸不良），在PT柜內(nèi)電壓二次保險兩側(cè)測出的電阻均為0.2Ω。

由于PT回路串了保險，為了排除二次保險熔斷的可能，將機(jī)端TV三相二次保險取下用萬用表測其電阻值為0Ω，排除二次保險熔斷的可能,檢查緊固二次保險兩邊的彈簧片,發(fā)現(xiàn)彈簧片壓力足夠。首先排除了機(jī)端TV二次回路的異常。然后再對中性點接地變壓器二次回路進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)中性點接地變二次回路接線松動和斷線現(xiàn)象。

由此得出，我廠3號機(jī)并網(wǎng)后諧波比系數(shù)定值K'偏小。

圖2　三次諧波保護(hù)電壓接線圖

根據(jù)WFB-801A保護(hù)裝置三次諧波定子接地保護(hù)整定原理，該保護(hù)并網(wǎng)前諧波比系數(shù)、并網(wǎng)后諧波比系數(shù)定值分別是在機(jī)組空載和機(jī)組滿負(fù)荷工況下整定得出，由于3號機(jī)組投產(chǎn)時，水位不高，水頭較低，發(fā)電機(jī)輸出最大功率為220MW左右，難以滿足滿負(fù)荷三次諧波電壓最大的要求。

在3號機(jī)滿負(fù)荷275MW工況下，測得機(jī)端三次諧波電壓U3T為1.55 V，中性點三次諧波電壓U3N為1.26 V，計算得到并網(wǎng)后諧波比系數(shù)值為1.47，經(jīng)廠領(lǐng)導(dǎo)同意，對該定值進(jìn)行調(diào)整。再次開機(jī)，進(jìn)行溫升效率試驗時，三次諧波定子接地保護(hù)未動作。

5　結(jié)論

按照對3號機(jī)三次諧波電壓式定子接地保護(hù)動作原因檢查分析和處理方法，找出了并網(wǎng)后諧波比系數(shù)值整定不合理是引起三次諧波電壓式定子接地保護(hù)動作的主要原因，現(xiàn)這一問題已得到解決。同時，這個問題的發(fā)現(xiàn)，提醒相關(guān)人員在保護(hù)定值整定方面要進(jìn)一步核算,尤其是需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行整定的一些定值，要多加注意當(dāng)時運行工況是否滿足整定要求。

[1]DLT 684-2012大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則[S].

[2]許繼電氣.WFB-802A/F型微機(jī)保護(hù)裝置原理說明書[Z].許昌，2012.

TM862

B

1672-5387（2016）11-0032-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.011

2016-09-09

趙國亞（1984-），男，助理工程師，從事水電站電氣二次設(shè)備維護(hù)檢修工作。