1 設備概述

某水電廠發(fā)電機為300 Mw混流式機組 ,額定電壓為18kV ,發(fā)變組保護采用wFB-805A微機型發(fā)變組保護裝置 , 發(fā)電機接地方式為經(jīng)消弧線圈接地 ,定子接地保護采用雙頻兩段式保護, 由基波零序電壓保護和三次諧波電壓保護組成?；阈螂妷罕Ｗo可以保護定子繞組的80%左右 ,三次諧波電壓保護實現(xiàn)定子其余部分的保護。

2 定子接地原理

2. 1 基波零序電壓原理

單相接地時的基波零序電壓由機端TV處的開口三角處測得 ,3U0為定子接地時的零序電壓 ,測量零序電壓的接線圖如圖1所示。

圖1 測量零序電壓接線圖

定子單相接地時 ,零序電壓U0 與接地點a的關系如圖2所

示。 圖中a為故障點與中性點距離 ,Eph為相電壓 ,接地故障點離中性點越遠 ,零序電壓越高 ,機端接地時 ,零序電壓等于相電壓 ,故障點離中性點越近 ,零序電壓越低 , 因此在中性點附近有死區(qū)。發(fā)生單相接地及相間短路時無開口電壓 ,保護不動作 。 即:當故障點在機端時 ,設a=100% ,則U0=Eph: 當故障點在中性點時 ,設a=0 ,則U0=0: 當故障點在一相繞組的任一 點a時 ,零序電壓U0=aEph,如圖2所示 , U0與a呈線性關系。

圖2 定子單相接地時U0與a的關系曲線

2.2 三次諧波電壓保護原理

三次諧波電壓的繼電保護是否動作 , 是通過比較中性點三次諧波電壓和機端三次諧波電壓來實現(xiàn)的 ,單相接地時三次諧波電動勢分布等值電路圖如圖3所示 。其中 ,E3為三次諧波電動勢 , Us3為機端三次諧波電壓 , Un3為中性點三次諧波電壓 ,Cf為發(fā)電機對地電容 ,Cw為機端出線及設備對地電容。

正常運行時 , 中性點三次諧波電壓Un3總是大于機端三次諧波電壓Us3 ,保護不動作。當距離中性點50%的范圍內(nèi)發(fā)生接地故障時 ,機端三次諧波電壓大于中性點三次諧波電壓 ,保護動作。 中性點電壓Un3和機端電壓Us3隨故障點a的變化曲線如圖4所示。

3 事件經(jīng)過及處理

3. 1 事件經(jīng)過

機組在并網(wǎng)運行過程中 , 定子接地保護2段(100%)動作跳機 ?，F(xiàn)地檢查發(fā)變組保護上有80%定子接地動作報警和18 kV過電壓(零序) ,這些報警信息都反映了定子接地這一故障 ,基本可以確定該跳機信號是真實的 。跳機時導致甩負荷300 Mw ,造成機組115%過速延時動作 ,水機保護裝置動作 。

3.2 事件處理

為保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行 ,立即將備用機組并網(wǎng)轉(zhuǎn)移負荷 ,并將故障機組隔離以便維護人員對故障進行處理 。事件處理過程如下:

(1)機組跳機后 ,值長立刻將此情況匯報給省電力調(diào)度中心 ,通知檢修維護班組 ,并立即將備用機組并網(wǎng) ,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

(2)斷開機組中地刀閘 ,取下機端1#、2#、3#、4# PT一次保險進行測量 ,發(fā)現(xiàn)3# PTB相保險熔斷 ,更換新配件。

(3)斷開機組出口開關 ,拉開甲刀閘等 ,用搖表2 500 V檔在PT高壓側(cè)或發(fā)電機中性點接地刀閘處搖定子三相絕緣均正常。

(4)經(jīng)檢查發(fā)電機的勵磁變 、出 口PT等外圍設備一 次側(cè)不存在接地點。

4 故障原因分析

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)PT一次保險3# PTB相熔斷 ,發(fā)電機定子的勵磁變 、出 口PT等外圍設備一 次側(cè)不存在接地點 ,可判定不是定子真實接地 , 即排除繞組絕緣降低、絕緣擊穿、機端設備接地等原因引起的定子接地保護動作 。隨后 ,現(xiàn)場對機組的1#、2#、3#、4# PT(圖5)進行伏安特性試驗 ,在對2# PT進行試驗時發(fā)現(xiàn) ,2# PTB相電流突然增大 , 后又對其做了3次試驗進行驗證 ,其中后面兩次均正常 ,將3# PTB相更換至2# PTB相 ,機組經(jīng)零起升壓運行正常 。基于這種現(xiàn)象 ,判斷2# PTB相內(nèi)部為間歇性故障 , 最后又將相同型號的備件更換至3# PTB 相 ,并將4組PT全部投入運行 ,對機組做零起升壓 ,機組運行正常 ,可以確認事故原因系2# PTB相間歇性故障導致的定子接地保護動作。

5 結(jié)語

本次事故信號上位機報100%定子接地 ,現(xiàn)地實際為80%定子接地 ,上位機的信號不能正確反映實際情況 ,應及時校對更改這類信號 。另外 , 由于廠內(nèi)設備已運行多年 ,根據(jù)機組PT 已出現(xiàn)間歇性故障導致跳機的情況 ,今后需對影響機組發(fā)電的重要設備和元件進行定期預防性試驗 , 以盡可能發(fā)現(xiàn)異常 ,一 旦發(fā)現(xiàn)異常要及時更換處理 ,確保發(fā)電設備運行可靠 。 同時 ,應制定相應的應急處置預案 ,定期開展反事故演習活動 ,提高現(xiàn)場人員快速處理事故的能力和水平。