發電機3ω定子接地誤動作故障分析

摘要：發電機單相接地，表面上看構不成回路，但是由于帶電體與處于地電位的鐵芯間有電容存在，發生一相接地，接地點就會有電容電流流過，當接地電流大于一定電流值時，就有燒壞鐵芯的危險；發電機頻繁誤報定子接地保護動作，影響專業人員正常判斷，存在極大的安全風險。

關鍵字：發電機；3ω定子接地保護；誤動作

0 前言

該電廠為上游電廠反調節電廠，距上游電廠僅20公里，采用燈泡頭貫流式機組，單機容量為18MW，采用單元接線方式，發電機保護裝置2012年后采用的是國電南自DGT801系列發變組綜合保護裝置，裝置由主保護和后備保護兩臺主機組成，運行情況統計表明，該電廠發電機三次諧波定子接地保護在機組運行時動作次數較多。

1 保護原理

三次諧波定子接地保護，反應發電機機端和中性點側三次諧波電壓的矢量關系（大小和相位），保護具有較高的靈敏度，具有較高的基波分量濾過比。

三次諧波電壓式定子接地保護范圍是：反映發電機中性點向機內20%左右定子繞組或機端附近定子繞組單相接地故障，與零序基波電壓式定子接地保護聯合構成100%的定子接地保護。

三次諧波電壓式定子接地保護，按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。其交流接入回路如下圖1：

DGT801 保護裝置提供矢量比較式（大小和相位）接地保護和絕對值比較式接地保護2種原理的三次諧波定子接地保護。

（1）絕對值比較式接地保護動作方程為：

∣K1U3t∣>K3U3n+ΔU

（2）矢量比較式定子接地保護動作方程為：

∣K1U3t+ K2U3n∣>K3U3n

式中：K1、K2、K3分別為三次諧波式定子接地保護調整系數定值，ΔU為浮動電壓門檻，U3t、U3n為發電機機端及中性點三次諧波電壓。

DGT801發電機組三次諧波定子接地保護裝置在調試階段，當發電機空載或帶20%負荷時，通過自動整定軟件確定K1、K2 （使動作量為零或盡量小），并最終寫入保護CPU 中，作為定子接地保護投入后程序判別的定值。

（3）三次諧波定子接地保護的邏輯框圖如下圖2：

2 原因分析

發電機組三次諧波定子接地保護機組運行中的動作告警主要有三類情況：

（1）機組相關的電氣設備無缺陷且運行正常，三次諧波定子接地保護動作告警；報文是：

發電機3ω（三次諧波）定子接地—并網前

這類告警#1—#4機組均多次發生，主要原因是待并網機組與系統功角變化有關。

（2）機組相關的電氣設備存在缺陷，三次諧波定子接地保護動作告警，報文是：

發電機3ω（三次諧波）定子接地—并網后

這類告警在#3機組發生時，對機組相關的電氣設備檢查后發現并進行了處理；主要原因是機組的接地變壓器隔離刀閘位置不適導致接觸不良，從而引起中性點電壓互感器輸出值偏離正常運行值有關。

（3）機組相關的電氣設備可能存在缺陷，主要原因未明；三次諧波定子接地保護動作告警，報文是：

發電機3ω（三次諧波）定子接地—并網后

DGT801發電機組三次諧波定子接地保護裝置在運行中受負荷變化時的影響較大，容易誤發動作信號（目前國內該保護均只投入告警）。無論何種情況告警，都需及時核查電氣設備的狀態是否正常，尤其是機組檢修完畢的第一次并網出現告警，首先檢查接地變壓器的設備。

3 處理情況

3.1保護裝置內部K1、K2系數設置不合理。2016年1月23日，1號機組在空載狀態下，通過裝置重新整定K1、K2系數，誤告警信號頻次減小，但是未徹底消除；

3.2經現場查看1（2）號機組報3ω定子接地誤告警信號機組狀態為：1號機在開機過程中，共10.5KV母線的另一臺機若在開機運行狀態下，可能會出3ω定子接地誤告警信號。將此情況詢問南自廠家技術人員，廠家回復：保護裝置未配置雙機保護功能，即未考慮兩臺機共一段母線的情況。解決辦法：將另一臺機的斷路器位置接點引入本機保護裝置、對保護裝置配置雙機保護功能，并進行適當優化。

4 結束語

發電機三次諧波定子接地保護主要保護距發電機中性點5%-15%左右范圍內的定子繞組接地故障，當告警信息頻繁誤報時，極大影響了專業人員的判斷，如果發電機真的發生單相接地故障，而專業人員又無法確認采取措施時，其后果將會是非常嚴重的，因此現場專業人員應根據實際情況，保證三次諧波定子接地保護動作的可靠性，避免發電機定子接地保護不能正確動作而導致接地故障轉化為相間短路及匝間短路，擴大故障范圍，造成重大損失。

參考文獻：

[1]現場運行人員機電保護實用技術廖小君，楊先義中國電力出版社，2011.8

[2]電力主設備繼電保護的理論實踐及運行案例華電集團電氣及熱控技術研究中心水利水電出版社，2009.4

[3]電力系統繼電保護原理及運行張沛云中國電力出版社 2011.11

[4]DGT801系列數字式發電機變壓器組保護裝置技術說明書V1.3.0 國電南京自動化有限公司.2008.10

作者簡介：莫芳（1987.01-），女，湖南省常德，漢族，職稱：助理工程師，學歷：本科。研究方向：繼電保護。