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關(guān)于磽磧水電站失磁保護(hù)拒動(dòng)的分析及處理

文檔作者：謝建榮1 鄧叢林2 文檔來(lái)源： 1. 四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司 2. 中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月03日
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收稿日期：2015-04-30
作者簡(jiǎn)介：謝建榮（1966-），男，高級(jí)技師，主要研究方向:水電站電
氣系統(tǒng)運(yùn)行與管理。
關(guān)于磽磧水電站失磁保護(hù)拒動(dòng)的分析及處理
謝建榮1，鄧叢林2
（1. 四川華能寶興河水電有限責(zé)任公司，四川雅安625000；2. 中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都院，四川成都610072）
摘要：對(duì)磽磧水電站3 號(hào)機(jī)9.27 勵(lì)磁事故進(jìn)行了情況介紹，對(duì)事故原因進(jìn)行了分析，并提出了處理意見(jiàn)，對(duì)今后發(fā)
電機(jī)失磁保護(hù)定值整定具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；繼電保護(hù)；失磁保護(hù)
中圖分類(lèi)號(hào)：TM307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-5387（2015）07-0060-02
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.017
第38 卷第7 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.38 No.7
2015 年07 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station Jul.2015
0 前言
磽磧水電站位于四川省寶興縣境內(nèi)青衣江主源
寶興河上游，為高壩引水式的電站，是寶興河流域梯
級(jí)滾動(dòng)開(kāi)發(fā)規(guī)劃“一庫(kù)八級(jí)”的龍頭水庫(kù)電站，工程
樞紐由攔河大壩、泄洪洞、放空洞、引水隧洞、調(diào)壓
井、壓力管道和地下廠房等建筑物組成。電站共裝機(jī)
3 臺(tái)，機(jī)端電壓為13.8 kV，單機(jī)容量80 MW，總裝機(jī)
容量240 MW。工程主要任務(wù)為單一發(fā)電，無(wú)航運(yùn)、
漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。
電站3 臺(tái)機(jī)組采用發(fā)變組單元接線形式，設(shè)發(fā)
電機(jī)出口斷路器，經(jīng)3 臺(tái)220 kV 主變壓器升壓至開(kāi)
關(guān)站，開(kāi)關(guān)站為單母線，含三回進(jìn)線和兩回出線，一
回至民治電站，一回備用。
發(fā)電機(jī)采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，機(jī)端電壓經(jīng)勵(lì)磁
變壓器降壓至功率柜，經(jīng)整流后為轉(zhuǎn)子繞組供電。
1 勵(lì)磁事故過(guò)程情況
2009 年9 月27 日11∶14，3 號(hào)機(jī)組開(kāi)機(jī)，11∶
20 并網(wǎng)，隨后開(kāi)始增負(fù)荷。
根據(jù)許繼電氣股份有限公司的分析報(bào)告，在增
加負(fù)荷的過(guò)程中有如下現(xiàn)象：
（1）轉(zhuǎn)子回路打火；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓錄波文件來(lái)看，從11∶22 左
右開(kāi)始到11∶25∶20 時(shí)間內(nèi)發(fā)生多次間歇性的波
形畸變；在11：25∶20 之前的時(shí)間里勵(lì)磁電壓基本
保持在110 V 到160 V 之間的值，在11∶25∶23 左
右的時(shí)候，勵(lì)磁電壓突然增大了一倍達(dá)到280 V，在
11∶25∶20 到11∶25∶35 時(shí)間內(nèi)勵(lì)磁電壓激烈的
大幅度波動(dòng)；
（3）11∶25 之后機(jī)組的無(wú)功功率持續(xù)下降，在
11∶25∶20 開(kāi)始無(wú)功功率急劇下降，在5 s 內(nèi)下降
到-65MV，發(fā)電機(jī)做深度進(jìn)相運(yùn)行；
（4）勵(lì)磁電流是階段性的增大，說(shuō)明這個(gè)過(guò)程是
階段性增負(fù)荷的過(guò)程，在每個(gè)負(fù)荷值的階段里勵(lì)磁
電流是穩(wěn)定的；
（5）定子電流階段性升高，11∶25∶20 開(kāi)始定子
電流急劇增大，11∶25∶30 達(dá)到最大4 900 多A，在
11∶25∶27 左右達(dá)到4 100 A 二次值達(dá)到4.1 A；
（6）發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓非常穩(wěn)定，從11∶19∶05
到11∶25∶55 時(shí)間內(nèi)保持在13.6~14 kV 之間；
（7）勵(lì)磁回路碳刷到轉(zhuǎn)子之間的繼電環(huán)有嚴(yán)重的
灼燒現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）；
（8）11∶25∶20 主變A 套“一側(cè)過(guò)流保護(hù)”動(dòng)
作；11∶25∶30 主變B 套“一側(cè)過(guò)流保護(hù)”動(dòng)作跳開(kāi)
主變斷路器；
圖1 轉(zhuǎn)子回路引線到滑環(huán)的銅排燒斷
60
（9）發(fā)電機(jī)保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作；
（10）11∶26∶30 手動(dòng)緊急停機(jī)。
2 事故原因分析
通過(guò)對(duì)上述事故過(guò)程及各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，事
故原因?yàn)椋?
（1）勵(lì)磁回路打火處接觸不良，造成過(guò)電壓打火；
（2）因?yàn)榻佑|不良導(dǎo)致接觸電阻過(guò)大，而勵(lì)磁系
統(tǒng)是以恒勵(lì)磁電流的方式運(yùn)行的（不同負(fù)荷狀態(tài)下勵(lì)
磁電流是不同的，所以勵(lì)磁電流波形是平滑的階梯
形的），勵(lì)磁系統(tǒng)為了保證恒定的勵(lì)磁電流，必須要
增大勵(lì)磁電壓，因此在升負(fù)荷過(guò)程中勵(lì)磁電壓會(huì)有
畸變；
（3）11∶25∶20 時(shí)，因勵(lì)磁引線燒斷，發(fā)電機(jī)失
磁了，而發(fā)電機(jī)此時(shí)掛在電網(wǎng)上，只能是無(wú)功倒送，
做進(jìn)相運(yùn)行，并且做深度進(jìn)相，此時(shí)發(fā)電機(jī)定子電流
增大，主變的相電流也增大；
（4）對(duì)于發(fā)電機(jī)主保護(hù)來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁引線斷線是發(fā)
電機(jī)外部的故障，發(fā)電機(jī)主保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，低電壓閉
鎖過(guò)流保護(hù)因?yàn)闄C(jī)端電壓下不來(lái)所以過(guò)流被閉鎖，
定子接地、轉(zhuǎn)子接地、過(guò)電壓、負(fù)序過(guò)流保護(hù)都不會(huì)
動(dòng)作，過(guò)負(fù)荷保護(hù)發(fā)信段雖滿足過(guò)流條件，但滿足時(shí)
間只有3 s，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作發(fā)信；反時(shí)限動(dòng)作跳閘段，
由于時(shí)限較長(zhǎng)，也不會(huì)動(dòng)作。失磁保護(hù)因?yàn)闄C(jī)端阻抗
未進(jìn)入到靜穩(wěn)動(dòng)作圓內(nèi)（整定值：Z1B=11.61 Ω，深
度進(jìn)相時(shí)保護(hù)計(jì)算的機(jī)端阻抗幅值12.66 Ω），且勵(lì)
磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)，轉(zhuǎn)子電壓不滿足條件，系統(tǒng)電壓也下不
來(lái)，因此失磁不會(huì)發(fā)信及動(dòng)作跳閘。主變過(guò)流保護(hù)滿
足動(dòng)作條件（動(dòng)作電流方向指向變壓器），主變高壓
側(cè)后備保護(hù)一段過(guò)流動(dòng)作，延時(shí)0.7 s 跳開(kāi)主變高壓
側(cè)斷路器，發(fā)電機(jī)跟電網(wǎng)斷開(kāi)不再做進(jìn)相運(yùn)行，由于
發(fā)電機(jī)自身失磁定子電流消失了，發(fā)電機(jī)保護(hù)還是
不會(huì)動(dòng)作。
3 事故結(jié)論
在對(duì)整個(gè)事故過(guò)程及事故原因進(jìn)行詳細(xì)分析
后，得出結(jié)論為：
（1）此次故障是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)
失磁，使得發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行造成主變高壓側(cè)過(guò)流，變
壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。變壓器過(guò)流保護(hù)先動(dòng)作，主要是
因?yàn)橹髯冞^(guò)流保護(hù)作為主變倒送電時(shí)主變后備保
護(hù)，整定值為1.3 倍主變高壓側(cè)額定電流值，發(fā)電機(jī)
失磁進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，電流值增大滿足動(dòng)作條件；
（2）因?yàn)闄C(jī)端阻抗未進(jìn)入到靜穩(wěn)動(dòng)作圓內(nèi)，且經(jīng)
過(guò)勵(lì)磁電壓和機(jī)端電壓閉鎖，在整個(gè)勵(lì)磁斷線失磁
故障中，勵(lì)磁電壓和機(jī)端電壓基本維持不變，不滿足
低電壓閉鎖動(dòng)作條件，因此，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)沒(méi)動(dòng)
作。
4 處理意見(jiàn)
在了解事故整個(gè)情況后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了如下處理：
（1）對(duì)3 號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子及定子進(jìn)行檢查測(cè)試，消除其
他隱患。
（2）更換損壞的勵(lì)磁引線銅排。
（3）對(duì)1、2 號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子引線相應(yīng)位置的螺絲進(jìn)行檢
查，避免類(lèi)似情況發(fā)生。
（4）保護(hù)處理意見(jiàn)：
①主變高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)加入復(fù)合電壓閉鎖，通過(guò)
電壓閉鎖防止機(jī)組進(jìn)相過(guò)流時(shí)主變過(guò)流保護(hù)越級(jí)跳
閘，具體定值調(diào)整如下：
增加低電壓閉鎖和負(fù)序電壓閉鎖；
復(fù)壓閉鎖負(fù)序相電壓定值：6 V；
復(fù)壓閉鎖相間低電壓定值：90 V。
②調(diào)整發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作時(shí)限以及機(jī)端低電
壓定值。在大電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行條件下，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路
斷線失磁時(shí)勵(lì)磁低電壓和機(jī)端低電壓判據(jù)很難滿
足，為了讓發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)能可靠動(dòng)作，考慮在原有
失磁判據(jù)基礎(chǔ)上靜穩(wěn)阻抗圓增加一個(gè)長(zhǎng)延時(shí)段（帶
TV 斷線閉鎖），經(jīng)長(zhǎng)延時(shí)后動(dòng)作跳閘。長(zhǎng)延時(shí)整定應(yīng)
按躲開(kāi)系統(tǒng)振蕩考慮。具體定值調(diào)整如下：
靜穩(wěn)阻抗圓經(jīng)系統(tǒng)電壓閉鎖段延時(shí)由1 s 改為
0.5 s；
靜穩(wěn)阻抗圓經(jīng)勵(lì)磁電壓閉鎖段延時(shí)由2.5 s 改
為1 s；
增加不經(jīng)系統(tǒng)和勵(lì)磁電壓閉鎖的靜穩(wěn)阻抗圓延
時(shí)2 s 跳閘出口；
靜穩(wěn)阻抗圓Z1B 由11.61 Ω 改為13.49 Ω；
系統(tǒng)低電壓整定值由80 V 改為90 V。
（5）保護(hù)廠家根據(jù)上述方案，完成相關(guān)程序的編
寫(xiě)和保護(hù)裝置測(cè)試配合工作。
5 結(jié)論
通過(guò)對(duì)此次事故的分析，由于大電網(wǎng)具有很強(qiáng)
的電壓支撐作用，加上勵(lì)磁系統(tǒng)本身的強(qiáng)勵(lì)作用，對(duì)
于勵(lì)磁繞組斷線故障，系統(tǒng)電壓和機(jī)端電壓降低幅
度不大，因此相關(guān)低電壓定值不宜取得過(guò)低，同時(shí)，
水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)阻抗圓不宜整定得過(guò)小，宜采
用靜穩(wěn)阻抗圓，阻抗圓邊界值根據(jù)DL/684 中要求整
定，另外，根據(jù)四川省電網(wǎng)繼電保護(hù)專業(yè)反事故措施
《川電調(diào)[2006]96 號(hào)文》規(guī)定，為確保各種失磁故障
均能夠切除，失磁保護(hù)宜配置一段不經(jīng)低電壓閉鎖
的、稍長(zhǎng)延時(shí)的定子阻抗判據(jù)。
謝建榮，等第7 期 ：關(guān)于磽磧水電站失磁保護(hù)拒動(dòng)的分析及處理 61

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