發電機組繼電保護外部電氣回路故障分析

摘要：文章分析了某市發電廠1號機組和3號機組出現的發電機故障停機的原因，對于出現這種事故的情況進行了分析；以相關機組跳閘事故作為案例，對發電機組繼電保護裝置進行了電氣故障原因分析，最終采取有效措施進行補救；同時對電廠繼電人員的自身素質也做出相關分析，避免再次出現人為電氣回路故障。

關鍵詞：發電機組；繼電保護；電氣回路故障；保護裝置；故障停機；跳閘事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM774 文章編號：1009-2374（2015）35-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.033

對于發電機組的繼電保護以及自動裝置，主要是利用這些發電機組出現了一些故障，同時在運行上遇到了很多不正常現象，這時能夠快速地將故障排除掉，并將不正常的現狀進行有效處理，運用自動化的裝置設備和技術手段進行消除。發電機組繼電保護裝置具有的特點是靈敏性、穩定性、可靠性，這些裝置如果出現了失誤或者是拒動作，都會給發電機組帶來一定程度上的危害。因此，需要對發電機組繼電保護外部電氣回路故障進行詳細的分析，并找出相應的原因。

1 事件分析

某地發電廠于2014年9月14日的1號和3號機組發生了故障信號，在突報發電機故障停機時，3號機組出現了跳閘現象。然后，經過現場分析和調查得出，是在14日的上午10點03分3號機組的兩個保險柜出現了發電機匝間有較為靈敏段情況，由于其出口斷路器出現了跳閘，而且勵磁斷路器也出現了跳閘現象，而汽輪機主汽門也出現了關閉情況。

2 發變組的具體保護裝置

本文所討論的發電廠的發電機變壓器組保護裝置運用的是南通某發電設備裝置有限公司的ND3000型號的發電機保護裝置。這種保護裝置中的NDG300運用了所有的電氣量保護，即一臺發電機的總量保護裝置。而NDC311的裝置則主要集成了高壓變壓器以及主變壓器、勵磁變壓器中的電氣量保護。目前在NDL300的保護裝置上出現了一些問題，即保護失靈問題。同時，在兩個保險柜中的兩套保護裝置中，雙套主保護以及雙套備用保護都分別出現了跳閘現象。

發電機匝的保護原理主要是運用縱向零序電壓保護，而發電機定子繞組的匝間短路時，其保護參數一般選用的是發電機出口專用TV縱向零序電壓數值。這種裝置采用了多項先進技術，主要有數字濾波技術和頻率跟蹤技術以及全周傅氏頻率測量算法等。然后對零序電壓的濾除比應該大于100。同時應對匝間保護次靈敏段，主要按照最大電壓不平衡進行整定。而對于靈敏段，則應該利用電流比率進行縱向零序電壓裝置相關原理，使發電機內部的匝間在短路保護提高其靈敏度。因為應用電流比率制動的重要判據，此時零序電壓定值僅僅需要依照躲過正常運行情況下最大不平衡電壓整定即可，所以這樣能夠使得發電機中匝間短路條件下保護的靈敏度有效提升。通常情況下，匝間保護會使得出口得以短暫的延時，延長的時間約為0.1～0.2秒。

對于縱向零序電壓中的保護出口時，如果出現專用TV斷線的情況，就應該閉鎖零序電壓保護。而閉鎖的有關判斷主要是根據TV電壓負序在8V以下，同時機端TV以及匝間的專用TV電壓中，其數值都比定值要大。這些條件都得到滿足后，再進行閉鎖縱向零序電壓匝間保護，然后進行推遲10秒后，如果仍然會出現故障問題，也就是發出了跳閘信號。

3 發電機組繼電保護外部電氣回路故障原因

據相關調查研究發現，發電機機組繼電保護外部電氣回路故障會對發電機正常運行產生非常嚴重的影響，對其原因的分析是有效解決故障問題的關鍵。對故障產生原因的分析主要包括兩個方面，分別是現場檢查與處理情況分析以及動作原因分析。下面將分別對其進行簡要的介紹：

3.1 現場檢查與處理情況分析

在對現場檢查與處理情況分析的時候，首先應該將發電機一次、二次系統的分析工作做好。相關工作人員應該對發電機一次系統予以系統而仔細的檢查分析。對于發電機吸收比以及絕緣電阻進行測量分析，如果測量分析的結果顯示合格，然后再測量發電機定子繞組的電阻值，如果結果也顯示合格，這就能夠排除一次系統出現故障的可能性，可以轉向下一項檢查工作。進行發電機保護裝置的相關檢查，也就是二次系統檢查，如果也沒有發現故障現象。但是，在發電機升壓時，如果發電機的電壓會從0V起壓時升到10%UN，這個時候發電機匝間靈敏度段的保護動作就容易出現問題，動作電壓會升至3.15V，會導致斷路器出現跳滅現象。

在發電機一次、二次系統檢查工作結束之后，應該開展發電機出口TV二次回路的檢查工作。應該對發電機出口TV二次回路予以仔細的檢查，在檢查的時候發現，當應用萬用表進行2TV開口三角形繞組進行測量時，發現繞組的電阻是0Ω，在這個時候應該將TV端子箱一直到保護間的線芯給打開，對2TV開口三角形繞組進行測量，可以測得其電阻值是0Ω，在這個時候應該對TV到保護間線芯的接線正確與否進行檢查。而在對于TV到保護接線進行檢查的時候發現這些接線都很正常，而且沒有出現接線錯誤問題，這就證明在TV到線芯之間沒有故障存在，因此可以展開下一步的測量工作。測量的有關絕緣電阻大于500MΩ，而旁邊的TV接線以及保險線的連接都沒有錯誤。除此之外，還應該再從有關故障的錄波曲線進行分析，從曲線分析之中我們可以發現電機匝間并沒有可能出現短路故障。因此，之后應該對發電機的專用TV進行更換，將發電機電壓升高到10%UN，這個時候會出現發電機匝間靈敏段的動作電壓在2.92V，同時跳滅了磁斷路器的現象。

通過對TV側加壓的方法進行TV二次回路檢測，利用調壓器進行相應的2TV一次側加壓電壓，同時再測量2TV開口三角電壓。如果再一次側加壓在400V，然后模擬有關回路故障，出現電壓不穩定且錯誤的現象時，再通過檢測L621w纖芯，對其進行詳細檢查，然后接到端子，并升電壓工作。如果其三角電壓是0V，就可以確定發生故障的原因在于L621w出現問題，其接觸不良的情況比較突出。然后再檢查二次回路的相關插件，同樣也出現了不良狀況。

3.2 動作原因分析

導致發電機機組繼電保護外部電氣回路故障的原因不僅包括施工現場與處理情況，同時也包括動作原因。對動作原因進行的分析有助于解決故障問題。在開展動作分析的時候，由于發電機的內部故障，使得機端對中性點三相電壓出現了不平衡情況，從而導致縱向基波零序電壓在3Uo。通過詳細的分析，對這次發電機組繼電保護外部電氣回路故障中，匝間靈敏段保護動作原因在于專用二次插件的接觸出現不良情況，而且2TV的有關三角繞組到地端子箱的電纜芯也出現了接觸不良等問題。重視使得電壓輸出不平衡，導致匝間保護值的整定值達到3V，最終使用保護誤動作。

4 發電機組繼電保護外部電氣回路故障的措施

通過對上文發電機組機電保護外部電氣回路故障產生的原因分析，發電廠應該針對性地采取一些措施予以及時的處理，從而使得發電機得以正常地運行，采取的措施主要包括以下內容：開展停機檢修工作，重點對發電機TV二次回路予以仔細的分析以及檢查，從而找出一些故障問題。除此之外，還應該對發電機相關設備予以仔細的檢查，從而有效避免類似故障問題的出現。在檢查工作結束之后，應該對一些接觸失效或者出現接觸不良問題的相應設備以及端子等予以及時的更換，尤其是針對一些TV開三角回路等，更應該對其故障設備予以及時的更換。其次，應該對這次停機檢修的機會予以充分的利用，不斷增強對另外機組發變組保護的側加壓。與此同時，還應該再次進行相關回路斷相故障的模擬工作，從而對二次接線以及回路接線等問題的正確與否進行檢查，為發電機組機電保護的正常運行提供重要

保證。

對于這次回路故障事故分析，一定要對故障發生的原因以及處理的結果予以及時分析與總結，因為這次故障主要是由于發電機組繼電保護外部電氣回路故障裝置的保護誤動所導致的，所以在這次故障事故中有許多接觸不良現象的出現，而且還存在許多導通性能降低的各種故障問題，再加之一些其他方面的原因，致使故障的檢查與分析工作的開展難度較高。對于本次故障問題，應該不斷增強對外部二次回路維護的工作，及時有效地做好二次回路維護狀態檢修工作。通過對發電機組繼電保護外部電氣回路故障進行原因分析可以發現，主要在于運行的電纜線路出現不良以及繼電保護的有關管理人員的操作錯誤，加上管理運行人員在保護壓板出現誤投以及端子出現鐵銹或者是由于電纜的絕緣性能下降等。

5 結語

在檢修時，一定要重點檢查繼電保護裝置的狀態檢修工作，如果保護裝置沒有出現警告響聲，同時在運行上比較正常，就不要進行多次檢修。只在必要時對其進行清掃裝置，并將端子進行緊固等一系列工作。除此之外，還應該不斷增強對相關工作人員的教育與培訓工作，使得繼電保護工作人員的綜合素質水平得以有效

提升。

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作者簡介：萬偉亮（1977-），男，江西中電電力工程有限責任公司工程師，研究方向：電氣繼電保護及自動裝置檢修調試。

（責任編輯：陳 潔）