亭子口電站三次諧波定子接地保護動作原因分析處理

趙國亞

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

亭子口電站三次諧波定子接地保護動作原因分析處理

趙國亞

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

針對亭子口水電站3號發電機三次諧波定子接地保護動作的情況,對其原因進行了分析和查找，發現是由于定值設置不合理造成的。通過重新核算定值并整定后恢復正常運行。

三次諧波定子接地保護；動作；檢查分析與處理；定值設置；水電站

1　概述

發電機定子繞組單相接地，是發電機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生的電弧可能燒壞定子鐵芯，從而進一步造成匝間短路或相間短路，使發電機遭受更為嚴重的破壞。因此，擁有一套可靠而靈敏的單相接地保護裝置，成為消除這種電氣故障的關鍵。

三次諧波電壓式定子接地保護反映發電機中性點及中性點向機內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聯合構成100%的定子接地保護。

2　三次諧波電壓式定子接地保護原理

我廠發電機保護裝置采用的是許繼電氣WFB-801A型數字式發電機保護裝置，其三次諧波定子接地保護的原理為比較發電機中性點及機端三次諧波電壓的大小和相位構成，動作后果為發信號。機端三次諧波電壓取自發電機機端TV開口；中性點三次諧波電壓取自發電機中性點接地變壓器,其交流接入回路見圖1。

在WFB-801A發電機保護系列裝置中，可提供兩種方案的三次諧波定子接地保護，我廠采用的是比較發電機中性點及機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，其動作方程為：

式中：U˙3s和U˙3n分別為發電機機端TV開口三角繞組和中性點TV輸出中的三次諧波分量；Kp′為機端和中性點TV的變比調整系數，由裝置根據用戶輸入的TV設備參數自動計算，用戶不需要整定。K′為“諧波比系數”，有“并網前諧波比系數”、“并網后諧波比系數”兩套定值，根據機組并網前和并網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號機做溫升及效率試驗時，當有功負荷272MW，無功負荷130Mvar，持續1 h后，11∶28∶10，3號發電機保護B屏報“三次諧波定子接地保護”動作，信號燈亮，隨即停止溫升及效率試驗。現地檢查，3號發電機保護B屏“三次諧波定子接地保護”動作。查看裝置采樣，機端三次諧波電壓U3T為1.535∠188 V，中性點三次諧波電壓U3N為1.206∠173 V，停機后對機端電壓回路及中性點接地變二次回路檢查，未發現明顯異常，再次開機后機組運行正常，三次諧波定子接地保護未動作。

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

4　檢查分析與處理

斷開3號發電機保護B屏機端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，根據許繼WFB-801A保護裝置三次諧波定子接地保護原理，U3T/U3N＞K（我廠3號機并網后諧波比系數定值為1.2），計算得出U3T/U3N=1.27大于其定值1.2，保護動作正確。根據以上的數據進行檢查分析，可以得出保護裝置機端三次諧波通道采樣沒有問題的結論，而問題可能出在機端開口二次回路或者中性點零序電壓回路。

在機端TV現地端子箱處，斷開端子X1∶17，X1∶22處測得直流電阻仍為45 kΩ。聯系運行拉出PT，測得PT柜內電壓二次保險兩側電阻值∶A相0.3Ω、B相0.2Ω、C相0.3Ω。由測得的數據可知，正常情況下（二次保險無熔斷或接觸不良），在PT柜內電壓二次保險兩側測出的電阻均為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,發現彈簧片壓力足夠。首先排除了機端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行檢查，經檢查未發現中性點接地變二次回路接線松動和斷線現象。

由此得出，我廠3號機并網后諧波比系數定值K'偏小。

圖2　三次諧波保護電壓接線圖

根據WFB-801A保護裝置三次諧波定子接地保護整定原理，該保護并網前諧波比系數、并網后諧波比系數定值分別是在機組空載和機組滿負荷工況下整定得出，由于3號機組投產時，水位不高，水頭較低，發電機輸出最大功率為220MW左右，難以滿足滿負荷三次諧波電壓最大的要求。

在3號機滿負荷275MW工況下，測得機端三次諧波電壓U3T為1.55 V，中性點三次諧波電壓U3N為1.26 V，計算得到并網后諧波比系數值為1.47，經廠領導同意，對該定值進行調整。再次開機，進行溫升效率試驗時，三次諧波定子接地保護未動作。

5　結論

按照對3號機三次諧波電壓式定子接地保護動作原因檢查分析和處理方法，找出了并網后諧波比系數值整定不合理是引起三次諧波電壓式定子接地保護動作的主要原因，現這一問題已得到解決。同時，這個問題的發現，提醒相關人員在保護定值整定方面要進一步核算,尤其是需要根據現場實際情況進行整定的一些定值，要多加注意當時運行工況是否滿足整定要求。

[1]DLT 684-2012大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則[S].

[2]許繼電氣.WFB-802A/F型微機保護裝置原理說明書[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備維護檢修工作。