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大連普陽

發電機組保護換型后過電壓保護誤動分析

 隨著微機繼電保護的迅猛發展,微機保護替代整流型保護和電磁型保護,并愈來愈顯示出微機繼電保護的可靠性和優越性,極大地提升了設備和系統的安全運行水平。但是在技術改造過程中,往往現場人員只重視保護裝置本身的改造而忽略了對二次回路的關注,給微機保護的正常運行帶來了隱患。本文就以我廠實際發生的一起因為電壓互感器二次回路問題,造成發電機過電壓保護誤動作跳機的事故為例,分析原因、制訂措施,供大家借鑒、參考。
  
  1、事故前情況
  
   某廠5號(QFQS-210型)發電機-變壓器組(200MW)保護原來為LCD整流型繼電保護裝置,在這種整流型保護裝置中,為了防止發電機TV二次熔絲三相同時熔斷,尤其是在正常操作中取下三相二次熔絲或退出TV時,造成低電壓保護誤動作,不能閉鎖相關保護。所以針對以前整流型保護的《繼電保護和自動裝置反事故措施》[1]中作了如下規定:要求在發電機TV二次熔絲三相中的其中一相上并聯一個電容,以保證發電機TV三相同時斷線或退出TV時,發電機TV斷線保護能可靠動作閉鎖相關保護,從而防止保護發生誤動。以C相為例其示意圖如圖1所示。


圖1整流型保護電壓二次回路

   在圖1中:J為電壓繼電器;C為電容;TVA、TVB、TVC為發電機TV二次繞組。
  
   隨著微機保護的發展,該廠在2008年將上述整流型保護更換為許繼WFB-100型微機雙重化保護裝置,保護換型后運行情況一直較好。但卻在2004年初的一次發電機TV操作中,發生了發電機過電壓保護誤動作跳機的事故。
  
  2、事故經過
  
   2009年3月10日14時10分,剛并網運行的5號發電機“3ω定子接地”信號發出,現場檢查發現發電機機端TV開口三角電壓為2V左右,發電機中性點TV電壓將近1V,一次系統電壓正常,開機前發電機絕緣合格。根據經驗分析:可能是發電機機端TV高壓側熔絲三相阻值不一致,造成發電機的機端TV開口三角出現不平衡電壓,致使定子接地保護動作。于是要求運行人員退出發電機機端TV,對該TV高壓側熔絲阻值及電壓二次回路進行檢查。在退出發電機機端TV前,將有關電壓的發電機失磁保護、低壓過流保護、逆功率保護退出運行,但因為發電機過電壓保護屬增量保護,所以沒有退出。14時30分,運行人員在取下TV的A、B相二次熔絲后,再取下C相熔絲時,發電機過電壓保護動作,造成5號發變組與系統解列。保護裝置顯示發電機AC相和BC相過電壓,發電機過電壓保護動作跳閘。
  
  3、事故原因處理分析
  
  3.1保護動作行為分析
  
   事故發生后,立即對保護進行了詳細檢查:
  
  (1)核查保護的動作記錄,保護裝置顯示發電機AC相和BC相過電壓,動作電壓超過整定值;
  (2).通電檢查保護的定值,保護動作值和整定值136V完全吻合,整定原則符合《整定計算導則》要求,保護沒有誤動;
  (3)運行人員盤前監視電壓為:電壓表瞬時擺動并超過表計量程25kV(對應二次電壓超過167V),且在事故發生前無其它操作;
  
  由以上現象分析,發電機二次測確實出現了過電壓,保護裝置的動作是正確的。
  
  3.2事故原因查找和分析
  
   盡管保護正確動作,但是由于事故發生時發電機運行工況完全正常,而且系統和主變電壓也正常,同時發電機也沒有任何過電壓的跡象,所以分析可能是電壓二次回路原因,造成了保護誤動作。隨后按照電壓回路圖,從保護裝置到發電機TV進行逐一檢查,除了在發電機TV二次C相熔絲處發現并聯的電容外,其它回路均正確無誤。經過進一步深入分析,結果發現過電壓正是這個電容引起的。
  
   具體分析如下:在保護更換為微機保護后,由于微機保護使用交流變換插件(中間隔離變壓器),將發電機TV二次電壓轉變為弱電后進入保護裝置使用,而中間隔離變壓器的一次繞組存在電感L,所以微機保護的電壓二次回路示意圖如圖2所示。


圖2微機型保護的電壓二次回路

   由圖2可見,上述操作中,在取下TV二次側熔絲1FU和2FU后,再取下3FU熔絲時,電容C、微機保護的電壓變換器一次繞組電感L和發電機TV二次測電勢E就構成了串聯諧振電路,示意圖見圖3所示。


圖3串聯諧振電路

   根據現場電容C的值(20μF)和許昌繼電器廠家提供的電壓變換器一次繞組電感L的值(0.5H),恰好能滿足f01/(2π的串聯諧振條件(f01/(2π=50HZ)而且由于電壓變換器一次繞組電感的感抗XL>>R(回路電阻),所以發生諧振時,電壓變換器L上的電壓UL能夠達到電勢E(100V)的數倍UL,甚至于更高??梢娫谶@種情況下發電機過電壓保護動作也是理所當然的了。
  
  4、事故暴露的問題及探討
  
   由以上分析結果可見:造成發電機過電壓保護誤動作的真正原因是TV處并聯的電容C。因為該電容是《繼電保護和自動裝置反事故措施》中要求安裝的,所以現在對整流型保護中要求TV二次回路熔絲上并聯的電容,在微機保護中是否還有無必要存在進行探討。
  
   (1)在過去的整流型保護裝置中,與電壓相關的發電機失磁保護、強行勵磁裝置均經TV斷線保護閉鎖,從而防止保護因失壓發生誤動。因此,對整流型保護裝置,在TV二次三相中的某一相熔絲上并聯一只容量大小適合的電容是很有必要的。
   (2)然而,微機保護的TV斷線原理發生了突破性改變,即使三個熔斷器全部熔斷或退出TV,也能檢測出斷線失壓,從而能有效閉鎖相關保護。(3)由于微機保護交流電壓回路均為感型負載,在TV電壓回路接入電容后,當XL=Xc時,即會產生電壓諧振,加到保護裝置的電壓將是電源電壓的數倍。不僅會直接毀壞二次設備,并且會造成過電壓保護誤動。
   (3)當接有電容的該相與零相發生短路故障時,即使該相熔絲熔斷,通過電容C故障點仍然有電流流通,故障將無法消除。
  
   由以上分析可見:原《繼電保護和自動裝置反事故措施》中要求TV二次測并聯電容的措施,已經不能適應現代化的微機保護了,所以該電容在微機保護中已不應該再存在了。
  
  5、整改措施
  
  (1)拆除原來發電機TV二次測并聯的電容C。
  (2)將發電機TV二次側三相熔絲更換為快速空氣開關,實現三相同時快速斷開,從而達到快速切除故障和防止寄生回路的目的。
  (3)電壓回路TV斷線判據利用微機保護中的電壓平衡繼電器原理,從而可靠地避免電壓回路TV斷線保護誤動和拒動。
  (4)重新細查所有保護的二次回路接線尤其是歷史殘留問題,防止類似事情的再次發生。
  
   上述措施實施后,在以后的幾次發電機TV操作中,再也沒有發生發電機二次回路過電壓的情況,從根本上解決了保護改造后發電機過電壓保護誤動的問題。
  
  責任編輯:Randy

 

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