发电机组继电保护外部电气回路故障分析

摘要：文章分析了某市发电厂1号机组和3号机组出现的发电机故障停机的原因，对于出现这种事故的情况进行了分析；以相关机组跳闸事故作为案例，对发电机组继电保护装置进行了电气故障原因分析，最终采取有效措施进行补救；同时对电厂继电人员的自身素质也做出相关分析，避免再次出现人为电气回路故障。

关键词：发电机组；继电保护；电气回路故障；保护装置；故障停机；跳闸事故 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2015）35-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.033

对于发电机组的继电保护以及自动装置，主要是利用这些发电机组出现了一些故障，同时在运行上遇到了很多不正常现象，这时能够快速地将故障排除掉，并将不正常的现状进行有效处理，运用自动化的装置设备和技术手段进行消除。发电机组继电保护装置具有的特点是灵敏性、稳定性、可靠性，这些装置如果出现了失误或者是拒动作，都会给发电机组带来一定程度上的危害。因此，需要对发电机组继电保护外部电气回路故障进行详细的分析，并找出相应的原因。

1 事件分析

某地发电厂于2014年9月14日的1号和3号机组发生了故障信号，在突报发电机故障停机时，3号机组出现了跳闸现象。然后，经过现场分析和调查得出，是在14日的上午10点03分3号机组的两个保险柜出现了发电机匝间有较为灵敏段情况，由于其出口断路器出现了跳闸，而且励磁断路器也出现了跳闸现象，而汽轮机主汽门也出现了关闭情况。

2 发变组的具体保护装置

本文所讨论的发电厂的发电机变压器组保护装置运用的是南通某发电设备装置有限公司的ND3000型号的发电机保护装置。这种保护装置中的NDG300运用了所有的电气量保护，即一台发电机的总量保护装置。而NDC311的装置则主要集成了高压变压器以及主变压器、励磁变压器中的电气量保护。目前在NDL300的保护装置上出现了一些问题，即保护失灵问题。同时，在两个保险柜中的两套保护装置中，双套主保护以及双套备用保护都分别出现了跳闸现象。

发电机匝的保护原理主要是运用纵向零序电压保护，而发电机定子绕组的匝间短路时，其保护参数一般选用的是发电机出口专用TV纵向零序电压数值。这种装置采用了多项先进技术，主要有数字滤波技术和频率跟踪技术以及全周傅氏频率测量算法等。然后对零序电压的滤除比应该大于100。同时应对匝间保护次灵敏段，主要按照最大电压不平衡进行整定。而对于灵敏段，则应该利用电流比率进行纵向零序电压装置相关原理，使发电机内部的匝间在短路保护提高其灵敏度。因为应用电流比率制动的重要判据，此时零序电压定值仅仅需要依照躲过正常运行情况下最大不平衡电压整定即可，所以这样能够使得发电机中匝间短路条件下保护的灵敏度有效提升。通常情况下，匝间保护会使得出口得以短暂的延时，延长的时间约为0.1～0.2秒。

对于纵向零序电压中的保护出口时，如果出现专用TV断线的情况，就应该闭锁零序电压保护。而闭锁的有关判断主要是根据TV电压负序在8V以下，同时机端TV以及匝间的专用TV电压中，其数值都比定值要大。这些条件都得到满足后，再进行闭锁纵向零序电压匝间保护，然后进行推迟10秒后，如果仍然会出现故障问题，也就是发出了跳闸信号。

3 发电机组继电保护外部电气回路故障原因

据相关调查研究发现，发电机机组继电保护外部电气回路故障会对发电机正常运行产生非常严重的影响，对其原因的分析是有效解决故障问题的关键。对故障产生原因的分析主要包括两个方面，分别是现场检查与处理情况分析以及动作原因分析。下面将分别对其进行简要的介绍：

3.1 现场检查与处理情况分析

在对现场检查与处理情况分析的时候，首先应该将发电机一次、二次系统的分析工作做好。相关工作人员应该对发电机一次系统予以系统而仔细的检查分析。对于发电机吸收比以及绝缘电阻进行测量分析，如果测量分析的结果显示合格，然后再测量发电机定子绕组的电阻值，如果结果也显示合格，这就能够排除一次系统出现故障的可能性，可以转向下一项检查工作。进行发电机保护装置的相关检查，也就是二次系统检查，如果也没有发现故障现象。但是，在发电机升压时，如果发电机的电压会从0V起压时升到10%UN，这个时候发电机匝间灵敏度段的保护动作就容易出现问题，动作电压会升至3.15V，会导致断路器出现跳灭现象。

在发电机一次、二次系统检查工作结束之后，应该开展发电机出口TV二次回路的检查工作。应该对发电机出口TV二次回路予以仔细的检查，在检查的时候发现，当应用万用表进行2TV开口三角形绕组进行测量时，发现绕组的电阻是0Ω，在这个时候应该将TV端子箱一直到保护间的线芯给打开，对2TV开口三角形绕组进行测量，可以测得其电阻值是0Ω，在这个时候应该对TV到保护间线芯的接线正确与否进行检查。而在对于TV到保护接线进行检查的时候发现这些接线都很正常，而且没有出现接线错误问题，这就证明在TV到线芯之间没有故障存在，因此可以展开下一步的测量工作。测量的有关绝缘电阻大于500MΩ，而旁边的TV接线以及保险线的连接都没有错误。除此之外，还应该再从有关故障的录波曲线进行分析，从曲线分析之中我们可以发现电机匝间并没有可能出现短路故障。因此，之后应该对发电机的专用TV进行更换，将发电机电压升高到10%UN，这个时候会出现发电机匝间灵敏段的动作电压在2.92V，同时跳灭了磁断路器的现象。

通过对TV侧加压的方法进行TV二次回路检测，利用调压器进行相应的2TV一次侧加压电压，同时再测量2TV开口三角电压。如果再一次侧加压在400V，然后模拟有关回路故障，出现电压不稳定且错误的现象时，再通过检测L621w纤芯，对其进行详细检查，然后接到端子，并升电压工作。如果其三角电压是0V，就可以确定发生故障的原因在于L621w出现问题，其接触不良的情况比较突出。然后再检查二次回路的相关插件，同样也出现了不良状况。

3.2 动作原因分析

导致发电机机组继电保护外部电气回路故障的原因不仅包括施工现场与处理情况，同时也包括动作原因。对动作原因进行的分析有助于解决故障问题。在开展动作分析的时候，由于发电机的内部故障，使得机端对中性点三相电压出现了不平衡情况，从而导致纵向基波零序电压在3Uo。通过详细的分析，对这次发电机组继电保护外部电气回路故障中，匝间灵敏段保护动作原因在于专用二次插件的接触出现不良情况，而且2TV的有关三角绕组到地端子箱的电缆芯也出现了接触不良等问题。重视使得电压输出不平衡，导致匝间保护值的整定值达到3V，最终使用保护误动作。

4 发电机组继电保护外部电气回路故障的措施

通过对上文发电机组机电保护外部电气回路故障产生的原因分析，发电厂应该针对性地采取一些措施予以及时的处理，从而使得发电机得以正常地运行，采取的措施主要包括以下内容：开展停机检修工作，重点对发电机TV二次回路予以仔细的分析以及检查，从而找出一些故障问题。除此之外，还应该对发电机相关设备予以仔细的检查，从而有效避免类似故障问题的出现。在检查工作结束之后，应该对一些接触失效或者出现接触不良问题的相应设备以及端子等予以及时的更换，尤其是针对一些TV开三角回路等，更应该对其故障设备予以及时的更换。其次，应该对这次停机检修的机会予以充分的利用，不断增强对另外机组发变组保护的侧加压。与此同时，还应该再次进行相关回路断相故障的模拟工作，从而对二次接线以及回路接线等问题的正确与否进行检查，为发电机组机电保护的正常运行提供重要

保证。

对于这次回路故障事故分析，一定要对故障发生的原因以及处理的结果予以及时分析与总结，因为这次故障主要是由于发电机组继电保护外部电气回路故障装置的保护误动所导致的，所以在这次故障事故中有许多接触不良现象的出现，而且还存在许多导通性能降低的各种故障问题，再加之一些其他方面的原因，致使故障的检查与分析工作的开展难度较高。对于本次故障问题，应该不断增强对外部二次回路维护的工作，及时有效地做好二次回路维护状态检修工作。通过对发电机组继电保护外部电气回路故障进行原因分析可以发现，主要在于运行的电缆线路出现不良以及继电保护的有关管理人员的操作错误，加上管理运行人员在保护压板出现误投以及端子出现铁锈或者是由于电缆的绝缘性能下降等。

5 结语

在检修时，一定要重点检查继电保护装置的状态检修工作，如果保护装置没有出现警告响声，同时在运行上比较正常，就不要进行多次检修。只在必要时对其进行清扫装置，并将端子进行紧固等一系列工作。除此之外，还应该不断增强对相关工作人员的教育与培训工作，使得继电保护工作人员的综合素质水平得以有效

提升。

参考文献

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作者简介：万伟亮（1977-），男，江西中电电力工程有限责任公司工程师，研究方向：电气继电保护及自动装置检修调试。

（责任编辑：陈 洁）