发电机定子三次谐波保护误发信.doc

一起发电机定子三次谐波保护误发信的分析和处理
曹积慧韦江平
（龙滩水电开发有限公司，广西天峨547300）
摘要：通过一起发电机定子三次谐波保护误发信的原因分析和处理，阐明了PT小车推不到位是定子三次谐波保护误发信的人为因素原因之一，并举一反三的总结了此类人为因素的原因和提出了查找思路和运行操作的注意事项。
关键词：电压互感器不到位定子接地保护三次谐波人为因素
0引言
广西龙滩电厂一期工程安装7×700MW水轮发电机组，机端额定电压为18kV，发电机保护采用南瑞继保电气公司的RCS-985GW微机型发电机保护装置。定子接地保护A柜采用外加电源式定子接地保护，B柜采用基波零序过电压判据保护从机端开始85％-95％的定子绕组单相接地故障，采用三次谐波电压比率和差动判据保护发电机中性点附近的定子绕组单相接地故障，机端三次谐波电压取自机端813PT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1ZB的PT，见图1。为了防止机端PT一次断线导致定子接地保护误动，保护检出机端PT一次断线后选择闭锁定子三次谐波电压差动保护的配置方案。

图1发电机PT一次接线图

1事件经过
2008年10月13日07：21监控简报发：“1）1号发电机保护B套定子接地报警；2）1号机电气保护B套动作；3）1号机电气保护系统异常”，监控光字有：“1）1号机发电机保护B套装置报警；2）1号机发电机保护B套PT断线；3）1号机发电机保护B套定子接地报警。”运行现场检查1号发电机保护B套：“1）机端PT断线；2）机端PT一次断线闭锁三次谐波；3）三次谐波电压比率信号”，当时发电机从7点13分开始开机升压并网一直到7点21分带负荷有功330MW，无功-30.1Mvar。1号发电机出口PT二次电压除了813PTC相的17、18号保险二次电压为42V外，其余的全部都是58V。通过保护采样和故障录波器启动报告显示，见图2、图3、图4，两装置上采样数据一样，具体数据如下：
发电机A相电压：57.5745∠-58.300V，发电机B相电压：57.3288∠-178.910V，发电机C相电压：42.4716∠67.160V，发电机机端零序电压：10.3076V，发电机中性点零序电压：0.05V，机端开口三角三次谐波电压：4.56V，中性点三次谐波电压：1.52V，三次谐波电压差值：1.82V。

图2发电机升压时保护装置录波图

图3发电机升压时故障录波器录波图

图4发电机带负荷330MW时故障录波器录波图
2原因分析
2.1定子三次谐波保护原理
2.1.1三次谐波电压比率定子接地保护
三次谐波电压比率判据只保护发电机中性点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PT。
三次谐波保护动作方程：U3T／U3N＞K3wzd
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。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。三次谐波电压比率判据可选择动作于跳闸或信号。
2.1.2三次谐波电压差动定子接地保护
三次谐波电压差动判据：

式中为中性点、机端三次谐波电压向量，为自动跟踪调整系数向量，kre为三次谐波差动比率定值。本判据在机组并网后且负荷电流大于0.2Ie(发电机额定电流)时自动投入。三次谐波电压差动判据动作于信号。
2.1.3机端PT断线原理
机端PT断线报警动作判据：
（1）正序电压小于18V，且任一相电流大0.04In；
（2）负序电压3U2大于8V。
满足以上任一条件延时10S发相应PT断线报警信号，异常消失，延时10s后信号自动返回。
2.1.4机端PT断线和机端PT一次断线闭锁原理
机端PT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PT一次断线时闭锁三次谐波电压差动保护。
动作判据：
（1）中性点负序电压3U2’<3V
（2）PT1负序电压3U2>8V
（3）PT1开口三角零序电压3U0>8V
（4）PT1自产零序电压3U0>8V
同时满足以上条件经10s发PT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。
2.2动作情况分析
2.2.1机端PT断线和机端PT一次断线正确动作
（1）中性点负序电压几乎为零，3U2’<3V条件成立。
（2）机端PT负序电压
3U2=3(1/3(UA+UB×ej240+UC×ej120))
=3((1/3（57.5745∠-58.300+57.3288∠-178.910×ej240+42.4716∠67.160×ej120