大型抽水蓄能电站发电机定子95%接地保护动作跳闸分析

孟繁聪，蒋明君，王 莉

（华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏省宜兴市 214205）

大型抽水蓄能电站发电机定子95%接地保护动作跳闸分析

孟繁聪，蒋明君，王 莉

（华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏省宜兴市 214205）

本文介绍了宜兴抽水蓄能电站定子95%接地保护的配置以及原理，以及一次由于电压互感器原因导致继电保护误动的实例，为以后的事故查找积累了经验。

继电保护 ；定子95%接地保护；TV

0 引言

宜兴抽水蓄能电站位于江苏省宜兴市西南郊的铜官山，是一座日调节的纯抽水蓄能电站。电站装机容量1000MW，装设4台单机容量为250MW的立轴单级混流可逆式机组。发电机中性点经接地变压器接地，主变压器容量为300MVA，发电机—变压器组采用单元接线，系统侧额定电压为500kV。发电机由加拿大GE公司制造，所配发电机保护为瑞士ABB公司生产的RGE-216型全数字式微机保护装置，该装置硬件由多功能模块组成。同时，每台发电机配置了Nxtphase公司的TESLA3000故障录波器。

1 定子95%接地保护系统组成及装置原理

宜兴抽水蓄能电站定子95%接地保护为基波零序过电压保护（59NG-A），电压取自发电机机端TV开口三角形绕组。基波零序过电压（3U0）保护可以反应发电机机端至发电机中性点95%区域的定子绕组单相接地故障。经时限t=2s动作于解列灭磁，解列机组。

零序电压计算公式：3U0=UA+UB+UC

动作判据为：3U01≥3U01set

式中：3U01为发电机内部单相接地时TV开口三角绕组的3倍基波零序电压；

3U01set为3倍基波零序过电压保护动作整定值，整定为5V。经过实际测量，机组正常运行时，3U0在2.3V左右。

2 事故跳闸时情况

2008年12月19日上午10时20分，3号机组定子95%接地保护（59NG-A）动作跳机。

2.1 跳闸时继电保护动作信息

从以上信息可以看出，保护跳闸时，机端TV 3U0已经升至10.9V。

2.2 故障录波器波形分析

（1）故障录波器高速录波记录的波形见图1，放大波形见图2。

（2）故障录波器低速录波记录的波形见图3。

图1 故障录波器高速录波波形

图2 放大后的故障录波器高速录波波形

图3 故障录波器低速录波波形

2.3 故障录波器通道定义

通道1为机端电压A相，取自机端TV31绕组1；

通道2为机端电压B相，取自机端TV31绕组1；

通道3为机端电压C相，取自机端TV31绕组1；

通道4为机端零序电压电压，取自机端TV33绕组2；

通道5为保护启动数字量“GENERL TRIP”；

通道6为保护启动数字量“59NG-A TRIP”。

2.4 波形分析

经过波形分析，发电机三相电压幅值与相位故障前后均平衡，未发生变化，在发电机经过检查无异常后，排除了发电机主设备出现故障的可能性。而零序电压与A相反相位，且在保护动作跳闸后又消失。初步判定故障范围在在机端开口三角形TV33 A（定子95%接地保护用TV）相及相关回路。

3 事故原因析

3.1 TV电气接线

发电机机端TV电气接线图见图4。

发电机机端TV33二次绕组接线图见图5和图6。

3.2 故障查找过程

（1）检查 TV33的开口三角形绕组的连续性，数据记录如下：

R（313-323）=0.26Ω；R（313-333）=0.42Ω；R（323-333）=0.25Ω；R（333-334）=0.25Ω；R（可调电阻）=40Ω。

测量数据显示TV33的三角形二次绕组没有出现开路或者短路现象。

图4 机端TV电气接线图

图5 机端TV33二次绕组1接线图

图6 机端TV33二次绕组2接线图

（2）比对分析TV31、TV32、TV33高压熔丝无异常，数据如下：

（3）在3号发电机机端TV33的高压绕组加入三相380V AC，测量二次绕组电压，数据如下：

U（313-334）=5mV；U（313-323）=0.9V；U（313-333）=0.9V；U（323-333）=0.9V。

从测量数据计算知，该TV绕组变比正确，且未出现零序电压，故障消失后未重现。

（4）用绝缘摇表测量TV33各TV对地绝缘以及TV33二次侧各电缆接线的对地绝，结果符合要求。

（5）对3号机组进行SFC拖动试验，检查测得最大3U0为2.7V，与其他机组比较未发现问题。

（6）进行3号发电机空载运行试验（加励磁，发电机出口开关GCB03断开），测得

同样工况下，在4号机组发电机机端TV柜测得的数据如下：

比较3号机组与4号机组测得的数据，基本相似。

（7） 再次利用SFC对3号机组进行SCP拖动试验，当发电机电压升高到50%时，出现定子95%接地保护（59NG-A）动作跳闸，通过现场外加的录波器测量TV33 A相二次侧三角形绕组各相电压以及零序电压、TV33 A相二次侧星型绕组各项电压，发现三角形绕组和星型绕组A相电压幅值同时变小，且波形相同，零序电压与A相电压反相位。

（8）将TV33A相TV以及高压熔丝与TV33 C相进行调换，重新利用SFC对3号机组进行SCP拖动，95%接地保护（59NG-A）动作跳闸，故障现象与上一次相同。

（9）解开3号机组机端三组TV上端头（靠母线侧）的软连接，利用试验仪器，对机端 TV A相软连接下端部（靠近TV侧）加5kV电压，录波器记录波形发现TV33 A相二次侧绕组电压降低且发生明显畸变，但是TV32 A相二次侧绕组电压幅值正常，发生轻微畸变。

（10）拉出TV31 A相TV，重新对机端TV A相软连接下端部（靠近TV侧）加5kV电压，现场发现放电声音，立即停止加压，进行查找，经过查找发现TV32 A相柜内TV母线铜排与绝缘瓷瓶导电部分之间用于固定的螺栓松动，手动可以轻易晃动TV32 A相柜内母线铜排。

图7 TV33立面结构图

图8 TV立面结构局部放大图

3.3 保护跳闸原因结论

机端TV33结构立面图见图7和图8。圆圈部分表示之前发现的螺栓松动地方，因为螺栓松动导致柜内TV母线铜排与绝缘瓷瓶导电部分之间虚接，导致接触电阻过大，造成分压，而该绝缘瓷瓶导电部分与TV33 A相高压线相连接，从而使得TV33 A相高压绕组电压明显下降，二次侧开口三角形绕组产生零序电压，导致95%接地保护（59NG-A）动作跳闸。

在紧固该螺栓并重新检查3号机组所有TV的相应螺栓后，重新对机端TV A相软连接下端部（靠近TV侧）加5kV电压，各个电压波形、相位正确，无异常。升高至额定电压，检查电压波形，无异常。重新开机进行发电机空载运行试验（加励磁，发电机出口开关GCB03断开），以及利用SFC对3号机组进行SCP拖动试验。经过试验检查，TV33各相绕组电压正常，满足要求。

4 结束语

TV32 A相TV柜内TV母线铜排与绝缘瓷瓶导电部分之间用于固定的螺栓松动造成虚接而引起TV33 A相电压下跌是导致该次3号机组定子95%接地保护跳闸的主要原因，同时TV33 A 相TV特性恶化是导致本次事故跳闸的间接原因。事后，对1～4号发电机所有机端TV进行了螺栓紧固性检查未发现异常。

该次3号机组定子95%接地保护跳闸事件为我们敲响了警钟，同时也为以后的事故处理积累了重要的经验。

[1] 高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术.北京：中国电力出版社，2007.

孟繁聪（1981—），男，本科，工程师，主要研究方向：抽水蓄能电站机电设备运行、维护、检修以及启动试验等。E-mail：fancong-meng@sgcc.com.cn

蒋明君（1981—），本科，男，工程师，主要研究方向：抽水蓄能电站机电设备运行、维护、检修等。E-mail：mingjun-jiang@sgcc.com.cn

王 莉（1981—），女，本科，助理工程师，主要研究方向：抽水蓄能电站机电设备维护、检修等。E-mail：l-w@sgcc.com.cn

Analysis on 95% Generator Stator Grounding Protection Tripping of Pumped Storage Power Plant

MENG Fancong，JIANG Mingjun，WANG Li
（East China Yixing Pumped Storaged Power Co.Ltd.，Yixing 214205，China）

This paper introduces the east of Yixing Pumped Storage Power Station 95% stator grounding protection configuration and principle，and one due to PT causes relay protection tripping cases，accumulated experience for future disaster search

Relay protection；95% Stator Grounding Protection；REG216；PT