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摘要：针对发电机定子接地保护在保护动作中概率高的特点，以国内某火电厂发生的5次发电机组定子接地保护动作进行综合统计，分析总结出定子接地保护动作后故障现象及故障录波图的波形特征点，迅速正确判断故障区域及故障点的分析方法，从而有效缩短故障发生后的判断和处理时间。
关键词：发电机 定子接地 零序电压 故障点判断
0、前言
某火电厂大型机组发变组保护采用进口AREVA公司保护装置，按双重化要求共配置了5块保护屏柜。其中发电机保护型号为P343。从2006年底该火电厂600MW两台机组进入168试运至2009年4月期间，共发生因电气系统故障的继电保护动作12次，其中500KV线路保护动作4次（包括500kVTA故障），发变组保护动作8次。其中定子接地保护动作5次，占发变组保护动作次数统计的62%，占全厂保护动作统计次数的41%。
本文针对发电机定子接地保护在保护动作中概率高的特点，对所发生的5次定子接地保护进行综合统计分析，从中找出在定子接地保护动作的故障现象及录波图的特征点，得出迅速判断故障相别及故障点的分析方法，从而有效缩短发电机接地故障发生后的判断和处理时间。
1、定子接地保护动作分析：该火电厂600MW机组发电机出口端额定电压为20kV，发变组单元的主变采用三台单相式升压变，按Y/d-11接线形式连接，出口断路器设在主变高压侧，两台机分别接入500kV （四角型接线方式）的1、2线变串上。发电机保护采用AREVA公司的P343装置，其定子接地保护接入的基波零序电压和三次谐波 零序电压均取自发电机中性点的接地变压器（变比为20kV/220V0.33Ω）二次侧电压。基波零序电压定子接地动作于发变组全停，三次谐波 零序电压定子接地动作于信号。
两台600MW发电机组共5次定子接地保护动作时的时间、电气系统故障现象、故障点区域划分、保护动作情况及信号、天气情况统计列表如下表1。
从表1可知,该火电厂定子接地保护发生的5次动作分别为：1次发电机内部中性点严重故障、2次发电机外部封母进水、1次发电机外部机端励磁变故障、一次为发电机升压时TV二次已短路（B相TV试验后二次绕组试验短接线未拆除），发电机机端B相呈高阻接地状态。仔细分析与对比上述5次定子接地故障时机组故障录波录制的发电机机端三相电压及机端开口三角零序电压发现，发电机在运行中突发定子接地与机端经高阻阻稳态接地（表3中第4项）其机端三相电压波形较明显区别。经固定电阻值稳态接地时，其机端三相电压波形光滑，相电压间相角差固定不变，而在运行中突发的定子接地故障其相电压及零序波形中包含有明显的高次谐波等畸变存在，而且其三相电压的相差随时间变化而变化，这是由于接地点存在的电弧电阻的变化引起的。因此，不能用故障后某一时刻的三相电压及基波零序电压的大小及相位来进行向量分析，来代表整个故障过程，这样特别容易造成根据故障点区域及故障相别的判断错误。
例如在2009年4月2日发生定子接地时的故障录波图形中，故障时段内波形的两个时标的三相电压、零序电压的有效值及相位如列表2。
同时，还有发变组保护三次谐波定子接地的动作信号。从以上向量分析可能会使我们得出故障点发生在机端以内的错误结论，但实际故障点在发电机机端区域。
可以得出，对于只引入发电机中性点接地变压器二次侧零序电压的定子接地保护，对故障点的判断不能单独以相电压波形的向量分析来套用经典结论，而必须同时结合诸如零序电压大小、机端电压波形的变化、天气情况以及结合发电机内部各温度测点的有无异常温升来进行综合判断。同时，在上述5次定子接地故障中，除2008年12月22日发电机在升压过程中、其机端电压较低导致三次谐波零序电压定子接地被机端低电压闭锁外，其余几次其三次谐波定子接地的动作与否不能作为判断发电机本体内部是否真实存在接地故障点的依据，而只能作为在基波零序较低且机端三相电压不对称度不太明显的定子接地保护动作分析的辅助判断依据。例如在2006.7.29发生的中性点故障，其机端TV二次值：UA=54.56V,UB=58.48V,UC=57.71V,UN=5.426V
三相电压相位差在故障过程中无变化，横向展宽其电压录波波形，发现其A相、B相电压波形波峰处只含有稍许高次谐波畸变，发电机三次谐波定子接地动作-返回2次。揭开发电机励端端盖检查，发现故障点在发电机励端C相绕组靠中性点处，位于弓型环段11点-12点方向位置被烧熔气化。故障点为C相绕组中性点附近，而不是故障后相电压最低的A相绕组。
2、定子接地保护动作分析时应注意的问题
当发生定子接地动作后，要求继电保护人员快速分析判断出故障区域及故障点，以便迅速向调度主管部门汇报并采取下一步处理措施。必须迅速得出的结论主要集中在是否真正发生故障、故障发生的区域是在发电机内部还是封母连接处以外区域、故障相别这三个方面。是否真正发生故障可以通过观察机端电压录波波形有无含高次谐波畸变、有无零序电压来简单判断；故障发生的区域可以通过基波零序电压大小、天气情况、发电机定子各温度测点温升变化情况相结合来判断；故障相别可通过计算K0值的大小、机端相电压大小、三次谐波零序电压动作情况相结合来综合判断。
综上所述，发电机定子接地保护动作后对故障区域及故障点的分析判断不能只根据某一个电气量的变化来进行，而应根据发电机机端零序电压、相电压大小及波形、三次谐波零序电压动作情况、天气情况等因素来综合考虑，这样才能保证对此类故障分析的快速性和准确性。
参考文献
[1]王维俭 电气主设备继电保护原理与应用,中国电力出版社 ISBN7 5083 0504 X.
作者简介
冯虎贲：男，45岁，汉族，大学专科，身份证号：43250219711110xxxx 电气中级工程师、继电保护二级技师，长期从事大型火力发电厂电气继电保护及自动装置专业工作，现从事风力发电工程项目管理，担任风电工程项目负责人职务。
论文作者:冯虎贲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/21
标签：定子论文; 故障论文; 发电机论文; 相电压论文; 动作论文; 电压论文; 谐波论文; 《电力设备》2017年第19期论文;