峽江電站六號機組定子接地保護報警分析及處理

2020-05-22 04:28:02劉佳

魅力中國 2020年50期

劉佳

（國家電投集團江西電力有限公司高新清潔能源分公司，江西吉安 343100）

由于發(fā)電機氣隙磁通的非正弦分布，在定子中的感應電動勢除基波外，還有各種諧波電動勢，其中主要以3、5、7次諧波為主。這些高次諧波成分將使發(fā)電機三相電壓偏離正弦波形，因此發(fā)電機在制造過程中會使用各種辦法抑制這些諧波成分，但由于相電壓中的三次諧波，在線電壓中正好抵消，三次諧波成分不影響線電壓波形，一般不會優(yōu)先考慮，而且鐵心局部飽和也不可避免，因此在發(fā)電機三相電壓的實測數(shù)據(jù)中，總有或大或小的三次諧波。對于只采用基波零序電壓構成的定子接地保護，當接地故障發(fā)生在中性點附近時，由于這種保護原理上的死區(qū)，故障可能不會被檢測到，若再發(fā)生第二點接地故障，就會造成實際上的相間或匝間短路，對發(fā)電機機組造成嚴重損害。

一、概述

江西峽江水電站6號機組為天津阿爾斯通水電設備有限公司生產(chǎn)的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，單機容量40MW，其保護裝置采用南京南瑞繼保電氣有限公司的RCS-985SS型發(fā)電機保護裝置。定子接地保護配有基波零序電壓定子接地保護、機端零序電流定子接地保護、三次諧波電壓比率定子接地保護，構成100%保護區(qū)的定子接地保護，機端三次諧波電壓取自機端開口三角零序電壓，中性點側三次諧波電壓取自發(fā)電機中性點接地變二次繞組，

二、現(xiàn)象

峽江電站6號機組自2013年9月投產(chǎn)至今，每當其負荷低于20WM時，機組保護裝置就發(fā)定子接地保護報警，而負荷高于20WM時，報警復歸。經(jīng)查看現(xiàn)地保護裝置，報警為三次諧波電壓比率定子接地保護報出

三、原因分析

（一）三次諧波電壓比率定子接地保護。三次諧波電壓比率判據(jù)只保護發(fā)電機中性點25%左右的定子接地，機端三次諧波電壓取自機端開口三角零序電壓，中性點側三次諧波電壓取自發(fā)電機中性點接地變二次繞組。

三次諧波保護動作方程：UF0_3W／UN0_3W ＞K3wzd

（二）檢查經(jīng)過及分析。二次人員先檢查了6號機組保護裝置的采樣數(shù)據(jù)，并與8號機組對比，根據(jù)檢查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，機組所帶負荷在20MW以下時，機端與中性點三次諧波電壓的比值UF0_3W／UN0_3W確實超過了整定值（整定值為2.0），數(shù)據(jù)記錄見表1和表2。從數(shù)據(jù)可看出：1）機端和中性點的三次諧波電壓會隨機組有功功率的變化而變化；2）9號機組中性點的三次諧波電壓要明顯小于8號機組的，而機端的三次諧波電壓大致相同；3）正常情況下，機端與中性點三次諧波電壓的比值UF0_3W／UN0_3W應該在0.5～0.55之間，乘以可靠系數(shù)1.4后為0.7～0.77，表明目前6號機組該保護的定值偏大。

后來二次人員又在保護屏后端子上用萬用表測量 UF0與 UN0的大小，發(fā)現(xiàn)萬用表測得UF0與 UN0的大小，與保護裝置中UF0_3W、UN0_3W的大小幾乎差不多，這也驗證了機組零序電壓中分量以三次諧波分量為主，基波及其他高次諧波分量的含量微乎其微，同時也表明，機組保護裝置的測量回路及其精度沒問題。后來二次人員把目光轉向了保護裝置以外的二次回路上。隨著檢查的深入，二次人員發(fā)現(xiàn)6號機組中性點接地變壓器二次側可調電阻R引出線（見圖2中的R2、R3）的引出位置與其他機組的略微不同，可調電阻R由104片電阻片串聯(lián)而成，由歐姆定律知，其引出線R2的位置就直接影響著R2與R3兩端電壓的大小。根據(jù)分析，機端電壓互感器935TV變比為13.8KV/√3/100V/√3/100V，已知中性點接地變壓器變比為13.8/0.4KV，那么圖2中R2與R3兩端的輸出額定電壓也應該為100V，也就是說R2與R3之間的電阻應該占總電阻R的1/4，R2引出線應該在距R3端第26片電阻片引出，而R2實際是從可調電阻R的第24片電阻片引出，這正是引起6號機組中性點三次諧波比其他機組偏小、引起機組三次諧波電壓定子接地保護誤動的原因。