发电机定子接地保护出口拒动分析与改进

刘 健

（华能国际电力股份有限公司玉环电厂，浙江 玉环 317604）

1 定子接地保护工作原理

工作原理图如图1所示。

图1 发电机定子接地保护工作原理框图

某厂使用的是两台哈尔滨电机厂生产的QFSN-200-2型汽轮发电机组，其采用三机励磁系统励磁，发变组保护于某年某月换型为许继产WFB-120微机发变组保护，这套发电机定子接地保护是基于基波零序电压和零序3次谐波电压两部分而共同组成发电机100%定子接地保护的，由机端3TV电压互感器开口三角产生的基波零序电压，当其达到定值20.8V并当3TV断线保护不闭锁时，经过6s延时动作于发电机全停，而由中性点端TV零序互感器产生的三次谐波动作电压与机端三次谐波制动电压之比大于或等于1.2倍时，经过1s延时动作于发电机全停。发电机全停动作于跳开发电机出口ABB公司的HEC-3型开关后，跳开主励磁机转子回路灭磁开关，发关闭主汽门命令并至相关热工保护。

2 保护动作及查对情况

某年某月某日6时18分，＃1机发变组保护A柜发“3TV断线”、“＃1主变低压侧接地”动作信号，但保护被闭锁不能出口，事后确认为#1发电机一次B相机端接地。当日上午，电气公司组织继保、高试人员检查，判断发电机B相定子接地，测得高压侧电压分别为A相：14.96kV对地、B相：1.052kV对地、C相对地：14.93kV。二次侧电压分别为A相对地：94V、B相对地：6V、C相对地：96V；AB线电压100V、BC线电压100V、CA线电压100V。

3 拒动分析

1）发电机机端零序电压定值为20.8V，只能保护从机端到中性点的80%左右的保护范围，接地点越接近于发电机出线端，其灵敏度越高；发电机三次谐波电压最大保护范围为从中性点到机端方向的50%；接地点越接近于中性点，其灵敏度越高。

2）发电机定子接地保护中的PT断线判据是：

3）当发电机任一相发生定子接地，其相量图如图2所示。中性点N点电位升高，而电压变换器n’由于未与N相连，经电压变换器电压中性n’点的电位不能跟随3TV二次侧电压中性N点电位的位移而位移，故其采样Ua+Ub+Uc=0或很小的数值，由于判据：

大于USET＝30V，则3TV误发断线信号，闭锁了基波零序定子接地保护，而只能由定子接地三次谐波50%切除故障；

图2 3TV二次相量图

4）当中性点N与n’相连时，，当3TV一次侧熔断器一相或两相熔断时，由于判据：

小于USET＝30V，发变组保护不发3TV断线信号，则当此时发生定子接地故障时，不会闭锁定子接地保护，定子接地保护将误动。

综上所述：发电机一次B相机端接地时，定子接地保护中基波段受3TV断线保护闭锁而不出口，三次谐波段因故障不在其保护范围而不出口，所以此次发电机定子接地保护将拒动。

4 改进方案

由上述分析可知，发电机定子接地保护出口拒动主要是因为这套保护的TV断线程序闭锁了保护出口，为此要重新更改3TV断线保护程序，实施如下：

1）将发变组保护CPU4模块中定子接地保护芯片寄到许继生产厂家，重新更改程序，更改后和定子接地断线保护的原理如图3所示。

图3 双TV断线保护原理框图

2）将#1发电机小室3TV中性点引出与集控室3TV用电压变换器中性点相连。

3）在芯片返厂后，继保人员对定子接地保护进行了重新调试、安装。将原1TV的电压量引入CPU4中，和原3TV的电压量组成双TV断线保护程序。在实际接线中，虽然1TV的中性点是与发电机的中性点相连接的，而3TV的中性点是不接地的，但是在发电机发生单相接地时，它们的线电压依然是对称且平衡的，不会误报TV断线，只有当TV一次或二次断线时，才报相应TV断线。

5 几点建议

从很多电厂的定子接地保护拒动这一现象，结合本厂这次保护拒动的分析，为了防止发电机定子接地保护拒动，宜采取下述措施。

1）WFB-120发变组定子接地保护中零序3次谐波电压易误动，建议将基波零序电压和零序3次谐波电压两部分出口分开。基波零序电压部分出口动作于跳闸，零序3次谐波电压部分出口动作于信号。

2）很多发电厂的零序电压型发电机定子接地保护设计有交流电压回路断相闭锁，但整个回路如配合不当，将会造成保护出口拒动，需认真考虑。如需采用断线闭锁，则建议采用上述双TV断线保护程序并注意TV接线方式的正确，则可保障其动作的可靠性。

3）建议结合系统合理选择发变组定子接地保护定值，使之更加趋于合理。

6 结论

本人通过近年来对发变组保护的调试及维护，有下列体会与大家一起分享。

1）在进行发变组保护的调试时，一定要按调试大纲、厂家技术说明书和本单位的作业指导书及过去一年的试验报告等认真地做好每一个模块中的保护定值，每一个出口继电器的校验及每一个信号的核对等，发现问题要及时提出，集思广议并通过科学的试验方法解决问题。

2）根据竣工图纸，结合机组大、中、小修和技术改造，清理保护装置的接线和回路，及时改正错误接线并使其规范，从而保证接线正确，以保证机组的安全发电。

3）干扰对微机保护的影响很大，因此，抗干扰的首要任务是切断各种干扰的耦合途径，防止干扰进入微机保护装置。在微机保护中运用正确合理的接地是抑制干扰的主要方法。对运行单位来讲，只要按颁布的《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》和有关技术规范要求，完善接地系统并保证接地可靠，就能有效地解决好外部干扰的窜入，保证微机保护装置可靠稳定运行。

4）根据实际情况，合理计算和整定保护范围并满足保护的可靠性、选择性、快速性和灵敏性，这对保护装置的正确工作是十分重要的。

5）要保证微机保护装置工作可靠，必须要具备一支高素质的维护队伍。通过大修、中修、小修和技术改造，锻炼我们的职工队伍，提高专业技术人员的业务水平和实际动手能力，这是保证保护装置动作可靠的重要前提之一。

6）加强对发变组保护的巡检和定期保养，并形成制度，全面当好设备的保健医生。

[1] 王维俭编著.电气主设备继电保护原理与应用[M].2版.北京:中国电力出版社,2002.

[2] 贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].3版.北京:中国电力出版社,1994.