亭子口电站三次谐波定子接地保护动作原因分析处理

赵国亚

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪 628400）

亭子口电站三次谐波定子接地保护动作原因分析处理

赵国亚

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪 628400）

针对亭子口水电站3号发电机三次谐波定子接地保护动作的情况,对其原因进行了分析和查找，发现是由于定值设置不合理造成的。通过重新核算定值并整定后恢复正常运行。

三次谐波定子接地保护；动作；检查分析与处理；定值设置；水电站

1　概述

发电机定子绕组单相接地，是发电机最常见的一种电气故障。定子绕组单相接地的危害性主要是流过故障点的电容电流产生的电弧可能烧坏定子铁芯，从而进一步造成匝间短路或相间短路，使发电机遭受更为严重的破坏。因此，拥有一套可靠而灵敏的单相接地保护装置，成为消除这种电气故障的关键。

三次谐波电压式定子接地保护反映发电机中性点及中性点向机内20%～25%定子绕组单相接地故障，与基波零序电压式定子接地保护联合构成100%的定子接地保护。

2　三次谐波电压式定子接地保护原理

我厂发电机保护装置采用的是许继电气WFB-801A型数字式发电机保护装置，其三次谐波定子接地保护的原理为比较发电机中性点及机端三次谐波电压的大小和相位构成，动作后果为发信号。机端三次谐波电压取自发电机机端TV开口；中性点三次谐波电压取自发电机中性点接地变压器,其交流接入回路见图1。

在WFB-801A发电机保护系列装置中，可提供两种方案的三次谐波定子接地保护，我厂采用的是比较发电机中性点及机端三次谐波电压的大小和相位原理的三次谐波定子接地保护，其动作方程为：

式中：U˙3s和U˙3n分别为发电机机端TV开口三角绕组和中性点TV输出中的三次谐波分量；Kp′为机端和中性点TV的变比调整系数，由装置根据用户输入的TV设备参数自动计算，用户不需要整定。K′为“谐波比系数”，有“并网前谐波比系数”、“并网后谐波比系数”两套定值，根据机组并网前和并网后装置实测的最大三次谐波电压比分别整定，采用断路器辅助接点自动切换定值。

3　动作情况简介

2014年7月23日早上，在3号机做温升及效率试验时，当有功负荷272MW，无功负荷130Mvar，持续1 h后，11∶28∶10，3号发电机保护B屏报“三次谐波定子接地保护”动作，信号灯亮，随即停止温升及效率试验。现地检查，3号发电机保护B屏“三次谐波定子接地保护”动作。查看装置采样，机端三次谐波电压U3T为1.535∠188 V，中性点三次谐波电压U3N为1.206∠173 V，停机后对机端电压回路及中性点接地变二次回路检查，未发现明显异常，再次开机后机组运行正常，三次谐波定子接地保护未动作。

2014年7月27日下午，继续3号机做温升及效率试验，当时有功负荷272MW，无功负荷130Mvar，持续1 h后，14∶21∶52，3号发电机保护B屏报“三次谐波定子接地保护”动作，信号灯亮，查看装置采样，机端三次谐波电压U3T为1.551∠97 V，中性点三次谐波电压U3N为1.217∠80 V，再次停机检查。

4　检查分析与处理

断开3号发电机保护B屏机端TV开口端子2X：9、2X：11，中性点零序电压端子2X：21、2X：23（图2），用万用表测得电压分别为1.55 V、1.22V，根据许继WFB-801A保护装置三次谐波定子接地保护原理，U3T/U3N＞K（我厂3号机并网后谐波比系数定值为1.2），计算得出U3T/U3N=1.27大于其定值1.2，保护动作正确。根据以上的数据进行检查分析，可以得出保护装置机端三次谐波通道采样没有问题的结论，而问题可能出在机端开口二次回路或者中性点零序电压回路。

在机端TV现地端子箱处，断开端子X1∶17，X1∶22处测得直流电阻仍为45 kΩ。联系运行拉出PT，测得PT柜内电压二次保险两侧电阻值∶A相0.3Ω、B相0.2Ω、C相0.3Ω。由测得的数据可知，正常情况下（二次保险无熔断或接触不良），在PT柜内电压二次保险两侧测出的电阻均为0.2Ω。

由于PT回路串了保险，为了排除二次保险熔断的可能，将机端TV三相二次保险取下用万用表测其电阻值为0Ω，排除二次保险熔断的可能,检查紧固二次保险两边的弹簧片,发现弹簧片压力足够。首先排除了机端TV二次回路的异常。然后再对中性点接地变压器二次回路进行检查，经检查未发现中性点接地变二次回路接线松动和断线现象。

由此得出，我厂3号机并网后谐波比系数定值K'偏小。

图2　三次谐波保护电压接线图

根据WFB-801A保护装置三次谐波定子接地保护整定原理，该保护并网前谐波比系数、并网后谐波比系数定值分别是在机组空载和机组满负荷工况下整定得出，由于3号机组投产时，水位不高，水头较低，发电机输出最大功率为220MW左右，难以满足满负荷三次谐波电压最大的要求。

在3号机满负荷275MW工况下，测得机端三次谐波电压U3T为1.55 V，中性点三次谐波电压U3N为1.26 V，计算得到并网后谐波比系数值为1.47，经厂领导同意，对该定值进行调整。再次开机，进行温升效率试验时，三次谐波定子接地保护未动作。

5　结论

按照对3号机三次谐波电压式定子接地保护动作原因检查分析和处理方法，找出了并网后谐波比系数值整定不合理是引起三次谐波电压式定子接地保护动作的主要原因，现这一问题已得到解决。同时，这个问题的发现，提醒相关人员在保护定值整定方面要进一步核算,尤其是需要根据现场实际情况进行整定的一些定值，要多加注意当时运行工况是否满足整定要求。

[1]DLT 684-2012大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].

[2]许继电气.WFB-802A/F型微机保护装置原理说明书[Z].许昌，2012.

TM862

B

1672-5387（2016）11-0032-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.011

2016-09-09

赵国亚（1984-），男，助理工程师，从事水电站电气二次设备维护检修工作。