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一次发电机匝间短路保护动作的分析

北极星电力网技术频道    作者:3   2007/12/21 13:02:56   

  所属频道:  火力发电    关键词:  发电机 电机 发电

关建民
(广州发电厂有限公司,广东广州510160)
  摘 要:简要叙述了一次匝间保护动作掉闸发电机事件,并就此进行分析,最后就防止类似故障的发生提出了一些意见。
  关键词:发电机;保护;分析
  Abstract:Anaccidentofactionprotectionforinterturnshort-circuittoturnthegeneratoroffisdescribedbriefly,thenanalysisiscarriedoutaccordingtothefault,andfinallysomeopinionshavebeenputforwardtopreventthesimilarfaultshappening.
  Keywords:generator;protection;analysis

1过程

  2004年2月8日,员村热电厂2号发电机在运行中匝间保护动作,跳了发变组主变高压侧开关和发电机灭磁开关,当时既无电气操作亦无系统大的干扰。现场人员分别对发电机相关的一次系统和二次回路(见图1)作外观和测试检查未见异常,其中匝间保护用的零序电压继电器50Hz动作值2V,150Hz动作值大于100V(3次谐波滤过比大于50)正常。后再启动发电机,空载电压缓慢平稳升至10000V,观察励磁电流与正常值无异,当一投入匝间保护,发电机随即跳闸,说明故障仍存在。为便于寻找故障点,再把发电机电压从低升起到匝间保护动作,此时测量图1中5YH二次侧电压,Y接绕组B-0和C-0均为17V,A-0为14V,三角接绕组开口三角电压4.2V(现场条件限制不能区分基波和三次谐波各占成分),匝间保护零序电压继电器三次谐波过滤器后的不平衡电压已达动作值2V,遂停机进一步检测相关设备和回路,但始终找不到确实的故障点,只是感觉图1中的55TV刀闸A相接触差一些,处理以后重新开机,电压升起来后(10000V),测5YH开口三角电压4.2V,匝间保护零序电压继电器三次谐波滤过器后的不平衡电压0.08V,说明故障已经排除,再投匝间保护正常,直至发电机带满负荷也未见异常。
2分析
  发电机正常运行时,其零序电压中三次谐波为主要成分,基波成分很小(如图2所示,U1为基波电压,U3为三次谐波电压),如上面提到的最后那次测量3U0为4.2V时,经三次谐波滤过器后,基波电压只有0.08V。
  而此前测的不平衡电压2V,应是真实反映此时的基波不平衡电压。造成发电机三相电压不平衡(两相高一相低)的原因,有可能是发电机定子绕组发生了匝间短路,有可能是电压互感器5YH的故障,也有可能是相关一、二次回路的开路或接触不良所致,现场应由简到繁逐个排除。
  测量图1中1YH二次侧三相电压值,与5YH同接法绕组所测结果一一对应比较,即可把故障区划分开来,两者相同可能是发电机及其一次回路的问题,两者异同则问题局限在5YH及其以后回路上。
  测量5YH两个二次绕组出口端子电压,均得到符合规律的不平衡电压(Y接绕组b-0和c-0均为17V,a-0为14V,三角接绕组开口三角电压4.2V),说明问题出在二次回路之前的电压互感器或一次回路上。且从数值上看,也可排除断相的可能性,因为如果断相的话,Y接绕组中该相二次电压应为零,3U0也要比现测数值大得多。
  如果电压互感器内部匝间短路,可通过测试绕组的直流电阻和变比检验出来,但如果短路匝数不多或为非金属性短路,则很难得出明确结论。事实上当时现场试验的结果,也只能说明不能得出电压互感器有故障的结论。进一步通过给互感器一次侧加上三相平衡电压,测量二次值,可得出其没有稳定性匝间短路或接触不良等故障的结果。
  排除了发电机和电压互感器本体故障的可能性,最后焦点集中到5YH的一次回路上,上面提到的55TV刀闸A相接触差一些是一大疑点,理论上过大的接触电阻通过电流时可令该相的一次电压降低,造成二次输出三相电压不平衡。上面提到当二次侧差别3V时,按变比100算,一次侧则相差300V,电压互感器一次电流很小,不大于0.04A,要造成300V压降,接触电阻不小于7500Ω。

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