一起发电机定子匝间保护误动事件分析

2014-01-31杨松

机电信息 2014年15期

杨松

（广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳515223）

0 引言

2014年2月8日6：00，某电厂1 000 MW发电机组已冲转至3 000 r，准备零起升压，该机组采用自并励励磁系统，此时，励磁系统处于自动控制方式，发变组保护及发电机励磁系统均无故障和告警信号，发电机双套定子匝间保护压板均为投入状态，500kV系统运行正常，主变高压侧5022、5023断路器处于分闸位置。电气主接线图如图1所示。06：18：50，发电机组自动方式下零起升压，建压过程中发电机定子匝间保护动作灭磁，关闭主汽门。

图1 电气主接线图

1 定子匝间保护原理

现代大型发电机的定子一般采用棒式绕组，每相都有2个及以上的并联分支，定子绕组中同槽同相的槽数也占有相当大的比重。因此，由于机械振动导致的绝缘损坏、绝缘老化和绑线脱落等会引起匝间短路。特别是现代大型发电机组通常采用水内冷的冷却方式，当中性点附近因漏水使绝缘降低或发生一点接地而未能及时发现，如果此时该相绕组再发生另一点接地，则会形成匝间短路接地。在发生匝间短路时，短路匝内的短路电流很大，而在发电机引出端上电流变化并不明显，因此，一般纵差保护不能起到保护作用，故发电机应装设定子匝间短路保护。除此之外，发电机定子绕组还可能发生开焊故障，可能扩大事故范围，造成机组严重损伤，只能用匝间短路保护来防范该问题。

定子匝间短路保护一般有3种，单元件横差保护要求发电机有2个中性点，不完全纵差保护要求中性点引出三相6端子，因该电厂发电机只有1个中性点，单元件横差、不完全纵差保护均不可能装设，只能装设负序方向闭锁纵向基波零序电压构成的保护。纵向零序电压保护原理接线图如图2所示。发电机定子绕组发生匝间短路时，发电机机端三相对中性点不平衡，将出现纵向零序电压，发电机正常运行和外部相间短路时，纵向零序电压为0，发电机内部或外部发生单相接地故障时，虽然一次系统出现对地零序电压，发电机中性点电位升高为相电压，因3PT一次侧中性点是接在发电机中性点上，因此开口三角绕组输出的3U0仍为0。匝间短路及分支开焊均为不对称故障，在发电机端有负序电压和负序电流出现，负序功率由发电机流出，当外部发生故障或不对称运行时，负序功率势必由系统流入发电机，因此，可通过负序功率方向来判断发电机发生匝间短路或分支开焊等内部故障。

图2 纵向零序电压保护原理接线图

该电厂发电机定子匝间保护通过GE公司G60保护装置实现，采用纵向零序电压为判据，保护逻辑如图3所示，发电机纵向零序电压取自与发电机中性点直接连接的专用电压互感器3YH，在发电机并网前，即5022、5023常闭接点均闭合且发电机无电流，纵向零序电压经专用PT断线闭锁，当发电机并网后，纵向零序电压同时经专用PT断线闭锁和负序功率方向闭锁，定值整定为3 V，保护动作于全停Ⅰ。

图3 定子匝间保护逻辑图

2 保护动作录波分析

发变组保护装置录波图中，1YH、2YH三相电压正常，相电压一次有效值为1 430 V，且三相对称，定子匝间保护专用3YH（变比为相电压和1YH、2YH电压一致，电压幅值、相位均正常，B相电压一次值为0。双套保护装置录波如图4所示，纵向零序电压折算到二次值为3.1 V，大于定子匝间保护定值，又因为发变组零起升压时主变高压侧断路器5022、5023为断开位置，符合并网前匝间保护动作条件，故定子匝间保护动作。