李家峡电站微机定子接地保护动作启示

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摘要：李家峡电站应用的微机定子一点接地保护在电压互感器一次保险阻值发生变化时，两套微机定子接地保护及PT断线判断出现了不同的反映。通过一次设备运行中参数的变化也发现出电压互感器断线闭锁逻辑方面的问题。本文对水电站机组保护动作事件的分析判断提供了借鉴。

关键词：定子接地保护 PT断线

李家峡水电站位于青海省尖扎县和化隆县交界处黄河干流上，总装机容量2000mW，单机容量400mW，通过五回330kV输电线路与西北电网相连。电站电气主接线采用3/2断路器接线形式，并在发电机出口加设开关。电站机组采取了两套微机保护。下面就以两套微机定子接地保护对同一事件中的不同反应、结合现场问题进行浅析。

一、两套微机定子接地保护介绍

1.WFBZ-01型微机发变组保护装置是由东南大学和南京电力自动化设备总厂联合研制、适用于60OmW大型发电机变压器组微机型保护装置。微机3ω定子接地保护的特点是自动检测发电机中性点侧及机端测三次谐波电压的大小和相位，以此作为动作条件，其动作方程为：│K1Us3-K2Un3│≥K3Us3。该保护的特点是无固定的整定值，要在发电机额定电压下由保护自动调平衡。即在发电机空载或轻载时调整K1，K2，使式中左侧为零或很小。然后在机组在不同工况下，在发电机中性点进行真机接地试验，整定制动系数K3，并校验保护的动作灵敏度和可靠度。

2.另外一套RCS985微机发变组保护装置是根据国家电力公司科学技术项目合同SPKJ1010-02研制的。RCS985微机定子接地保护分为：零序电压定子接地保护保护发电机85～95％的定子绕组单相接地故障；三次谐波电压差动定子接地保护和三次谐波电压比率定子接地保护。保护发电机中性点25％左右的定子接地，机端三次谐波电压取自机端开口三角零序电压，中性点侧三次谐波电压取自发电机中性点TV。

三次谐波保护动作方程：U3TU3NK3wzd，式中：U3T、U3N为机端和中性点三次谐波电压值，K3wzd为三次谐波电压比值整定值。目前李家峡电站采用的比值约为1.2―1.4。由于机组并网前后，机端等值容抗有较大的变化，因此三次谐波电压比率关系也随之变化，本装置在机组并网前后各设一段定值，随机组出口断路器位置接点变化自动切换。

二、985保护中采用的TV断线闭锁逻辑

1.985保护 TV断线闭锁原理

（1）发电机中性点、机端开口三角TV断线报警

由于基波零序电压定子接地保护取自发电机中性点、机端开口三角零序电压，TV断线时会导致保护拒动。因此在发电机中性点、机端开口三角TV断线时需发报警信号。

TV断线判据：机端二次线圈正序电压大于0.9Un ，中性点、机端开口三角零序电压三次谐波分量小于0.1V，延时10S发发电机中性点、机端开口三角TV断线报警信号，异常消失，延时10S后信号自动返回。

（2）机端TV一次断线

机端TV二次断线不影响定子接地保护，机端TV一次断线时机端零序电压基波分量增加，三次谐波分量减小，不会导致基波零序电压保护、三次谐波比率判据误动，但会导致三次谐波电压差动误动，因此，在机端TV一次断线时闭锁三次谐波电压差动保护。

动作判据：TV2负序电压3U2’3V；TV1负序电压3U2 8V；TV1开口三角零序电压3U0 8V；TV1自产零序电压 3U0 8V。满足以上条件经小延时发TV一次断线报警信号，并闭锁三次谐波电压差动定子接地保护。

三、两套保护在电压互感器阻值下降时的不同反应及检查处理过程简述

1. 2010年5月27日19:35分2号机有功负荷：385mW，无功负荷：90Mvar，定子电压：17.5kV。2G UB9盘CPU4 3W并网后定子接地保护动作。20:35分机组1#故障录波器启动。2号机组985微机保护TV断线”计算机监控系统显示机端电压由17.5KV下降至17.1kV，有功380MW，无功100Mvar。

2. 由于2号机组985微机保护PT断线信号、01型微机3W定子接地信号动作，用万用表测试机端TV1-TV3二次值Ua=54.67V Ub=56.47V Uc=56.45V 3U0=5.38V, 2G减负荷200mW，由于是晚高峰，负荷无法调配，允许减100mW。将2G有功由380mW减至260mW。2G机端电压由17.1kV逐步上升至17.5KV。2号机组985微机保护TV断线复归。01型3w定子接地保护动作并未复归。

23:052G发电机中性点断引绝缘正常。28日17:562G开机进行递升加压时。两套保护均打出TV断线，经检查2G出口TV3 A相一次保险熔断，重新更换A相一次保险。机组递升加压至额定正常。

四、保护人员误判断的原因简述

1.通过测量发电机机端所有电压互感器二次幅值均反映出A相二次幅值减小。基本排除了一次系统保险阻值在发生变化，或保险正在处于熔断过程。同时两套保护装置也测量到存在3U0。并且01型微机3W定子接地保护动作发出信号。

2.当负荷降至一定范围后机组电压恢复正常，01型微机3W保护没有复归，其次985保护机端PT断线信号的动作、复归导致怀疑保护装置误动，想电压互感器一次或二次保险熔断后不可能再自行恢复。由此进一步认定一次系统A相定子线棒靠近中性点存在绝缘下降情况。

3.受检查条件的限制，机组运行中无法对互感器一次保险无法检查，只能通过二次电压测量判断一次保险是否正常。

4.4故判断导致两套保护装置发出不同信号是由于电压互感器A相一次保险阻值增大到熔断导致。

五、结论

1.电压互感器一次保险阻值在增大（并未完全熔断）时会呈现出发电机一次电压下降的现象，这种一次系统电压的下降从表面现象既有可能判断为发电机一次系统绝缘下降或定子线棒绝缘下降。

2.其次机组定子接地保护在这种情况下可能会误判断，特别是保护装置的PT断线逻辑判断需进一步研究，或从保护定值方面仔细考虑通过整定值、或逻辑的严谨方面防止这种阻值发展变化中到来的误判。

3.电压互感器一次保险阻值增大是否有断线逻辑来闭锁,或保护装置在这种情况下不应发出断线信号。

此次事件导致机组停运24小时，并且有可能 对发电机进行交耐试验。这次电力系统一次设备的故障分析处理对电力系统类似故障的分析判断提供了参考和借鉴，同时也为保护装置的相关逻辑的完善、定值的整定指明了方向。

参考文献：

［1］RCS-985系列大型水轮发电机变压器成套保护装置技术说明书