1 000 MW机组发电机定子接地保护误动分析

杜宁宁，邢涛

（1.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南250014；2.华电国际电力股份有限公司山东分公司，济南250014）

1 000 MW机组发电机定子接地保护误动分析

杜宁宁1，邢涛2

（1.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南250014；2.华电国际电力股份有限公司山东分公司，济南250014）

对一起1 000 MW火力发电机组跳闸事故进行分析，发现是由发电机定子接地保护误动引起的。通过故障录波分析，检查一次设备故障情况，确定保护误动原因，并提出相应处理措施，为类似问题的处理提供借鉴。

TV断线；定子接地保护；误动原因分析；继电保护；定值管理

0 引言

大型汽轮发电机定子接地故障为常见故障形式，发电机定子接地保护是发电机定子绕组的主保护之一。根据GB／T 14285—2006《继电保护及安全自动装置技术规程》要求［1］，100 MW及以上大型发电机变压器组应装设100%保护范围的定子绕组单相接地保护。目前广泛采用的100%保护范围的定子绕组单相接地保护，是由靠近机端90%保护范围的基波零序电压保护和靠近发电机中性点25%以上的3次谐波电压定子绕组单相接地保护组成［2］。大型发电机接地保护一旦误动，机组非计划停运，将会造成重大经济损失［3-5］。结合一起1 000 MW发电机95%定子接地保护误动案例进行分析定子接地保护回路中存在隐患，并提出相应的防范措施，提高机组运行稳定性。

1 事件描述

2013-09-30，某1000MW机组负荷为905 MW，发变组保护B屏“定子接地保护动作”信号发出，发电机跳闸，汽轮机联跳，锅炉主燃料跳闸（简称“锅炉MFT”）。

查看发变组保护故障录波器故障综合分析记录，通道越限启动量为发电机出口电压Ub下限启动和发电机出口零序电压UL突变量启动；序分量启动为发电机出口电压零序突变量启动。故障前后电压有效值如表1所示。

表1 发电机故障前后电压有效值V

检查发变组故障录波记录，2∶22∶36第80 ms时，B相电压开始出现异常波动，发电机机端2TV开口三角出现零序电压；第100 ms时，发变组保护B屏发出“发电机2TV断线”信号；第400 ms时，B屏发电机95%定子接地保护动作，保护动作跳闸时零序电压为18 V，分析确定为发电机B相电压回路异常造成95%定子接地保护误动。

现场检查一次设备，发现发电机出口2TV B相一次保险卡座弹片断，保险一端虚接。

2 故障原因分析

2.1 发电机95%定子接地保护动作原因

该机组发变组保护采用ABB公司REG216型保护装置，发电机机端1TV、2TV、3TV为：，发电机中性点配电变压器变比：，变压器二次电阻0.2 Ω。95%定子接地保护使用定时限过电压功能模块，动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压Uunb.max整定，即

式中：K为可靠系数，取1.2～1.3。

通常不平衡电压可达10~15 V（大部分是3次谐波），由于ABB REG216保护模拟量通道对3次谐波有较强的滤波作用，故其输出的基波零序电压将很小；同时考虑500 kV接地传递零序过电压，取动作电压为15 V，保护延时取0.3 s。该保护必须有TV断线闭锁功能。

为了防止TV断线，发电机95%定子接地保护误动，ABB REG216保护装置设置电压平衡保护［2］功能，即比较发电机机端两组TV的三相电压，一旦差别超过定值设定，发出TV断线信号，延时闭锁相应的保护。ABB保护建议电压平衡保护典型定值为：不平衡电压定值0.2UN，延时0.04 s，返回延时0.5 s。

但因保护人员在机组小修保护装置校验后，进行保护定值整定时，遗漏此功能整定。发电机出口2TV B相一次TV固定刚性夹片断裂，发电机机端2TV开口三角出现零序电压18 V，超过保护定值，发电机B屏95%定子接地保护出口动作跳闸。

2.2 发电机机端TV一次保险卡座断裂原因

发电机机端TV一次保险卡座在设计、材质上存在缺陷。经分析一次保险固定刚性夹片银占22.7%，锌占40.49%，铜占3.96%，铁占32.82%，锰占0.18%，材质较脆，在拐角处出现细小裂纹，长期运行后疲劳断裂。在固定方式方面，仅用一片夹片进行固定，也存在较大隐患，一旦发生夹片断裂则会造成一次保险虚接，从而出现零序电压。

3 改进措施

加强继电保护定值现场定值管理。除按照继电保护反事故技术措施要求，做好继电保护整定计算外，还应重视现场设备的实际整定值与继电保护定值单的一致性核查，避免出现因现场设备定值整定错误导致的保护动作事故。

为了避免定子接地保护误动发生，发电机定子接地保护配置应满足“宜采用中性点零序电压和机端TV零序电压”［2］及“与门”共同组成的定子接地保护判据，两个电压值应分别整定，保护范围为90%~ 95%定子绕组，应避免发电机定子接地保护仅采用机端TV零序电压作为动作判据。同时在机组启动时，人为模拟一次TV断线，检验发电机保护TV断线闭锁定子接地保护逻辑的完好性。

发电机机端TV一次保险卡座在设计上存在缺陷，材质较脆，长时运行时在拐角处发生卡座弹片断裂。为防止问题的再次发生，应在机组检修时检查对卡座进行金属检测，检查是否存在裂纹，避免运行中出现卡座弹片断裂。

4 结语

发电机定子接地保护虽然原理简单，易于实现，但是在现场应用中还存在较多隐患，如TV断线闭锁逻辑不能发挥作用、TV一次保险卡座没有定期检查等。在机组检修中开展积极的隐患排查和治理，是防止定子接地保护误动的有效手段。

［1］GB／T 14285—2006继电保护及安全自动装置技术规程［S］.

［2］高春如.大型发电机组继电保护整定计算和运行技术（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［3］吴建福，周移华.发电机定子接地保护动作分析及防范措施［J］.电力系统保护与控制，2010，38（5）：111-114.

［4］施林全，徐小豪.发电机三次谐波定子接地保护特性与误动分析［J］.云南水力发电，2009，25（4）：107-108.

［5］巨争号.发电机定子接地保护分析及改进措施［J］.陕西电力，2011（8）：1-4.

Analysis on Maloperation of Ground Fault Protection for 1 000 MW Generator Stator

DU Ningning1，XING Tao2
（1.Huadian Power International Corp Technology Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Power International Corp Shandong Branch，Jinan 250014，China）

A 1 000 MW thermal power unit trip accident caused by generator stator grounding protection misoperation was introduced.According to the fault record analysis and the fault condition of primary equipment，the cause of fault was identified.Relevant treatment measures were put forward，which could provide references for similar problems.

voltage transformer breaking；stator ground protection；maloperation analysis；relay protection；setting value management

TM77

B

1007－9904（2016）12－0034－02

2016-06-26

杜宁宁（1973），女，高级工程师，从事发电厂电气技术管理工作；邢涛（1973），男，高级工程师，从事发电厂生产管理工作。