发电机三次谐波定子接地保护报警事件分析

彭昭雄，狄素珍

（四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638017）

1 概 述

某电厂总装机2 400 MW，由4台300 MW机组和2台600 MW机组组成。其中，33号发电机的信息如下：额定功率PN为300 MW；视在功率SN为353 MVA；额定功率因数cosφN为0.85；定子额定电压UN为20 kV；定子额定电流IN为10 190 A。2004年投产，发变组保护装置为2017年9月技改的南瑞PCS-985装置，定值如表1所示。发电机定子接地保护由零序电压保护、三次谐波电压比率保护以及三次谐波电压差动保护构成，其中零序电压保护作用于跳闸，三次谐波电压比率保护和三次谐波电压差动保护作用于报警[1]。

表1 PCS-985B发电机定子接地保护定值的相关信息

2 事件经过

2019年12月24日，33号机机组运行期间，20:43“发变组异常总信号”光字牌亮，就地检查发变组保护屏，AB屏“定子接地”报警灯亮，机组运行正常。3 min后，光子牌和“定子接地”报警均消失。就地调出的发变组保护自检报告信息中显示“三次谐波差动信号”。

2019年12月24日，21:43同样的信号再次出现，本次信号持续3 s后消失。

2020年1月18日，19:34同样的信号再次出现，报警信号持续至2020年1月19日23:12消失。

3 检查情况

3.1 运行操作记录

故障期间无任何操作。

3.2 设备检查情况

一方面，机组故障录波装置均未启动，南瑞保护本身自带的录波打印结果显示第一次波形无异常，第二次波形显示CH10通道得三次谐波差电压有变化。另一方面，2020年1月20日，机组停运后全面检查发电机一次回路和二次回路。一次回路部分的检查情况：发电机机端出口的电压互感器绝缘及直阻良好，发电机接地变压器绝缘良好，外观良好无异常。二次回路部分的检查情况：一一检查发电机机端出口的电压互感器至发变组屏柜的二次回路，均未发现松动现象，各电缆绝缘良好，各电压互感器伏安特性试验良好，发电机机端出口电压互感器二次接线的航空插头未松动[2]。

4 原因分析

三次谐波电压差动判据为：

通过厂家软件连接发变组保护装置，导出报警时的波形并进行分析，正常运行时采样值如图1所示。

图1的数值是不报警时从装置保存的，可以看到自产零序三次谐波2.83 V，机端三次谐波1.74 V，是正常的，符合PT变比之间的关系。

图1 正常运行时的采样值

报警时刻的发电机机端三次谐波值如图2所示，每相三次谐波约0.8 V，三相自产约为2.4 V。理论上，机端零序三次应该是2.4 V/1.732=1.38 V，实际波形中显示却是0.3 V。波形中显示的中性点三次谐波、纵向零序三次谐波和保存采样时的数值相差不大（都略小，因负荷不同导致）。机端三次谐波保存的采样和报警时刻的数值相差很大，可以确定是机端开口三角回路问题，开口三角回路二次有虚接[3]。

图2 告警状态

5 整改措施

发电机电压一次回路和二次回路在设备全部检查后未发现问题，怀疑是发电机机端电压互感器引出线的航空插头内部插针由于使用时间久而发生氧化，或者是由于振动导致接触电阻变大。因此，立即全部更换该发电机机端电压互感器引出线，并将航空插头连接的两根线缆全部换为整根线缆接至电压互感器柜内端子排上。机组开机后，未再出现报警事件。

6 结 论

发电机是火力发电厂最重要的设备之一，通过分析一起发电机三次谐波定子接地报警事件，提出了查找问题及解决问题的思路，适用于同类发电机故障报警的排查工作。