励磁系统接地不良引起发变组保护失步保护动作的原因分析

励磁系统接地不良引起发变组保护失步保护动作的原因分析

杨军伟

（山西京玉发电有限责任公司山西省朔州市037200）

摘要：接地不良引起励磁系统由自动切换手动运行，AGC升负荷的过程中，发变组保护失步保护动作。此案例是典型的一起干扰事件，充分说明了各种接地环节的重要性。

关键词：励磁系统干扰保护动作

一、发变组失步保护动作事件概况

某电厂1号机组额定容量330WM，励磁系统型号为GEEX2100，于2012年投产。2014年10月10日，15:47:241号机组有功功率191.15MW，无功功率-19.38MVar，发电机电压22.86kV，定子电流4798.60A，转子电压219.71V，转子电流1240.46A，发电机频率49.97Hz。1号机励磁调节器运行方式由自动方式切至手动方式。由于手动方式下励磁系统自检不发送故障报警，故而励磁系统未发故障信号。16:31:46AGC指令开始升负荷，发电机无功功率开始负向增大，到16:54:38机组负荷升至245MW，发电机无功-55Mvar，发电机出口电压22.29kV。17:12:421号发电机有功功率、无功功率大幅波动，发变组保护RCS985发电机失步保护动作，1号机201断路器跳闸。

二、故障处理

（1）检查励磁调节器电压回路及PLC接线，端子接线紧固无松动。

（2）检查DCS，1号机励磁调节器手动方式指令未发出。检查回路接线正常，电缆屏蔽接线正常。对此回路测量电缆绝缘，绝缘电阻大于400M，绝缘正常。在励磁调节器侧测量PLC开入回路交流分量，交流分量均在0.2V左右，排除有交流分量进入直流电源系统的可能性。

（3）检查发电机机端PT二次回路，没有发现PT断线的情况。

（4）检查励磁调节器和DCS机柜区域内，是否有人员作业的情况，通过调取电子间监控画面和现场检查，没有发现有人员作业的情况。

（5）励磁调节器手动切自动回路检查：

a.DCS板件出口继电器检查

热控DCS板件出口继电器为releco公司生产的，型号为C5-M10，线圈电压为24VDC，线圈额定功率为1W。用继电保护测试仪校验该继电器：

b.检查励磁装置PLC板卡光隔抗干扰能力

合上励磁装置控制电源，检查装置上电正常，PLC指示灯正常，面板无报警。在调节器前用对讲机讲话，模拟电磁场干扰信号，观察PLC指示灯正常，面板无报警，用万用表交直流电压档分别在端子排上测量DCS励磁切手动回路上实测回路直流电压及交流分量，PLC输出电压未见明显变化，说明PLC板卡光隔抗干扰较好。

c.调节器二次电缆接地检查

检查调节器柜体安装有接地铜排，并用支撑绝缘子安装在柜体上，二次电缆接地均应接在等电位接地铜排上,电缆屏蔽层应采用两端接地方式。但检查发现励磁调节器部分二次电缆接地接在柜体上，并未接在接地铜排上。

静态保护和控制装置的屏柜下部设有截面不小于100mm2的接地铜排。接地铜排截面不小于50mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。检查调节器等电位接地铜排通过接地电缆接于1号机6kV电缆夹层的接地扁铁上，但发现接地电缆接线鼻子与接地扁铁连接的螺栓松动。

三、事故原因

（1）机组跳闸原因分析

1号机励磁调节器运行方式由自动调节方式变为手动调节方式，此时机组无功功率为-19.38MVar，在进相工况运行。励磁调节器切手动方式后，输出的励磁电流、励磁电压基本保持不变，低励限制器不能起到调节作用，仅发出报警。之后机组在升负荷过程中运行人员没有及时增加发电机无功功率，发电机机端电压不断下降，机组从电网吸收大量无功，同时发电机功角逐渐增大，最终超出静态稳定极限，发电机有功功率和无功功率发生振荡，有功功率从276MW波动至143MW，又上升至196MW。无功功率从-249Mvar到-299Mvar.发电机失步保护动作，跳开201断路器。解列后，励磁调节器输出的励磁电压和励磁电流已超出发电机额定空载状况下的励磁电压和电流，机端电压升高，发电机过励磁保护动作，出口全停，关主气门，跳开灭磁开关。

（2）励磁调节器切手动原因分析

通过查询1号机组励磁调节器信号开入记录，励磁调节器由自动调节变为手动调节的时刻，同时接收到远程复位指令，通过查阅DCS指令记录，发现远程复位指令继电器并未出口，从而判断励磁调节器受到外部电磁场干扰，误接收指令。

四、整改措施

（1）将励磁调节器二次电缆接地线统一接在等电位接地铜排上。测试接地电阻合格。

紧固接地电缆接线鼻子与接地扁铁连接的螺栓，为保证接地可靠，对接线螺栓重新进行了紧固。

接地点螺栓紧松动螺栓紧固后

五、预防措施

（1）在励磁调节器由自动调节状态变为手动调节状态后，DCS逻辑自动退出机组AGC，闭锁有功功率调节,以确保类似情况发生时机组可以保证静态稳定运行。

（2）将发电机功角等重要参数显示到监控台前，方便运行人员监视和调整。

（3）对两台机组DCS画面进行优化，将重要设备的状态信息和报警信息直观的显示出来，方便运行人员监视，对报警系统进行优化，根据报警级别区别显示，方便对故障严重性的判断。

（4）对DCS系统和励磁调节器进行如下检查：a.检查DCS指令继电器动作特性是否满足相关标准要求。b.全面检查电缆屏蔽线接地和励磁盘柜接地电阻是否满足相关标准要求。c.利用外部干扰源全面测试励磁调节器PLC板卡光隔的抗干扰能力。

六、结束语

上述事件是一起典型的接地不良引起继电保护不正确动作的案例。电厂是一个空间电磁干扰很强的场所，特别是在系统发生短路故障时干扰问题尤为明显，各种接地环节要高度重视，避免此类事件发生。

参考文献

《国网十八项电网重大反事故措施（2014版）》

《GB50171-2012电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》