转子一点接地故障分析

转子一点接地故障分析

赵海民 陈永丽

山西漳电蒲洲热电有限公司 山西永济 044500

摘要： 主要介绍蒲洲发电分公司转子一点接地误动后，程序逆功率保护拒动，造成厂用电部分失电事故的现象、处理及采取的措施。

关键词：转子接地保护；厂用电快切；保护拒动及误动；380V厂用电失电

1. 系统概况及保护配置

蒲洲发电分公司2X300MW火电机组为单元式机组，电气主接线采用发－变－线接线，变压器出线电压为220KV，通过高压开关、刀闸送至电网220KV变电站；发电机出口无开关及刀闸，发电机出线为20KV，高厂变高压侧接至发电机出口母线，高厂变为分裂变，低压侧出线分为A、B段；启备变通过110KV线路供电，变压器为分裂变，低压侧分为1A、1B、2A、2B分支，分别给1#机、2#机6KVA、B段做备用电源. 6KV母线上接有低厂变、主要电动机、输煤、脱硫线路等负荷。

蒲洲发电分公司发电机-变压器组保护按双重化配置，每台机组配置两套南京南瑞自动化公司生产的RCS-985型微机保护装置和一套非电量保护RCS-974A。转子一点接地保护反映转子对大轴绝缘电阻的下降，转子接地保护采用切换采样原理（乒乓式），电路图如下：

通过切换图中的S1、S2 电子开关，得到相应的回路方程，求解方程后可以得到转子接地电阻Rg，接地位置α。一点接地设有两段动作值，灵敏段动作于报警，普通段可动作于信号也可动作于跳闸。

由于以上原理，两套保护原理一样，正常运行时只投一套转子接地保护，另一套转子接保护退出。

发电机转子接地保护定值如下：

蒲洲发电分公司厂用电快切采用南京东大金智MFC2000—2型厂用快切装置，此装置切换方式按起动原因分为：（1）正常手动切换。运行人员操作起动，一般用于起、停机时切换。（2）事故自动切换。由保护接点起动（发变组、厂变和其他保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式进行合闸操作。（3）不正常情况自动切换。A、母线失压，母线电压低于整定值电压达整定延时后，装置自动起动，并用自动方式进行切换。B、工作电源误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。

励磁系统采用瑞士ABB公司授权哈尔滨厂家组装的Q5S-0/U231-D3200型自并励禁止可控硅整流励磁系统，励磁调节器型号为UNITROL5000控制系统。

二、事故现象

6月24日2:08时，#2炉MFT动作，首出原因: “机跳闸，负荷大于30%”；#2汽轮机跳闸,运行人员在DCS上手动跳开#2发电机220KV主开关,厂用电自动切换成功。“#2机故障录波器动作”、“#2机第二套发变组后备保护动作”、“#2机第二套发变组保护转子接地”、“#2机第二套发变组保护机组异常”、“#2机励磁系统报警”信号发。

2:11时，运行人员就地检查发变组保护B柜发“转子一点接地”信号，#2发电机励磁室励磁控制屏面板失电，6KV配电室检查发现D空压机、F空压机跳闸、2A凝结泵变频跳闸，2B凝结泵工频联动成功。厂用电380V系统经检查发现工业补水II段、化学II段、综合补水II段、厂内输煤II段失电,事故保安段失电，UPS电源失电，柴油机联动成功后2B段由柴油机供电，恢复UPS供电。

3. 事故原因分析

（一）主系统保护动作情况分析

2#发电机保护动作（经检查为转子一点接地保护动作），202开关未跳闸。转子一点接地保护动作的报文为：A）TJ3动作关主汽门，B）TT6闭锁热工保护，C）TJ10发信号发电机后备保护动作。转子一点接地保护不属于主保护。保护动作后，先关主汽门，同时闭锁热工保护。在保护C柜中，热工保护接点输入时串联异常保护接点，起到闭锁热工保护的作用，所以2#炉MFT、主汽门关闭，热工保护动作，220KV主开关未跳闸，厂用电未切换。转子一点接地保护动作跳闸矩阵为启动程序跳闸（程序跳闸逻辑为发电机异常保护动作，先关主汽门，主汽门接点与逆功率保护动作同时满足条件程序逆功率动作，跳高压侧开关、灭磁开关，切厂用电）。

经检查发现RCS-985发电机保护A柜、B柜故障时的输入量报告中，没有主汽门接点输入，经反复短接主汽门接点，装置变化正常，证明主汽门关闭接点确实没有输入保护装置中，造成程序逆功率不动作，220KV主开关没有跳闸，主汽门关闭后，发电机转为同步电动机运行，逆功率保护动作，发电机故障录波有报警信号，逆功率保护动作需延时100秒掉闸，RCS-985装置逆功率保护动作报文也需延时发出，运行人员在逆功率保护掉闸延时以前手动拉掉202开关。逆功率保护返回。发电机功率保护定值见下表：

（二）转子一点接地保护动作原因分析

检修人员对发电机转子分段摇测绝缘，发电机转子回路绝缘正常。保护人员检查励磁控制回路失电原因时，发现24V总线电源Q51开关跳闸，送不上电。24V直流电源负极是接地系统，24V直流电源又是转子电流变送器（75A）的辅助电源。转子电流变送器的输入线圈接在励磁开关上方的直流母线正极分流器上，转子电流变送器为备用变送器。由于变送器输入线圈与辅助电源线圈之间的绝缘下降，导致直流母线绝缘下降，绝缘电阻小于转子一点接地定值，发电机保护B柜转子一点接地保护动作。（发电机保护A、B柜投一套转子接地保护，使2#发电机转子一点接地保护投在B柜保护）。

（三）380V厂用电失电原因分析

检查厂用快切装置，厂用电快切装置为串联残压切换方式，跳工作开关时母线电压约为50%额定值，最后合备用开关时电压约为15%额定值，母线电压二次额定值100V，切换时间为1176ms。由切换方式可以确定装置启动方式为不正常自起动的母线失压启动。经分析应该为发电机保护动作后，主汽门关闭，发电机转为电动机运行，逆功率保护动作（时间长返回），程序逆功率保护未动作，运行人员手动跳开220KV主开关，使高厂变失电，没有保护动作出口启动厂用电快切装置，造成6KV母线失电切换，厂用电快切装置才成为不正常自动方式。由于切换时间长，切换成功后电压降低严重，6KV设备D、F空压机欠压掉闸，（D、F空压机欠压定值为65V，0.5秒掉闸），其它电动机开关、低压变压器6KV开关均未欠压掉闸。

快切方式为串联残压切换，电压降到了15%左右，400V电压相对降低，2#工业变、2#化学变、2#综合补水变、2#厂内输煤变低电压侧电压降低，由于低压侧开关控制回路、开关本体有一个失压脱扣线圈（失压脱扣线圈380V）欠压，使得以上变压器低压侧开关跳闸，以上380V母线失电，造成一些重要公用设备跳闸及2A凝变频控制电源失电， 2A凝泵变频跳闸，2B凝泵工频联起成功。UPS电源有三路，主机电源接入事故保安2A段，旁路电源接入事故保安2B段，直流接入直流220V II段。由于事故保安2A、2B段欠压掉闸失电，直流输入开关异常，导致UPS电源失电。柴油机联动成功后2B段由柴油机供电，恢复UPS供电。

四、采取的防范措施

1、拆除2#发电机转子电流备用变送器。

2、在机组检修时，对接入系统的电气二次设备及时进行检验。

3、发电机励磁回路接入的电流、电压变送器选型时，考虑绝缘性能及隔离效果好的变送器。防止励磁回路接地。

3、对继电保护装置的输入接点、模拟量等技术参数定期进行检查，防止主汽门、断路器开关等辅助接点接触不良，影响继电保护装置正确动作。