出线近端接地故障发电厂设备故障特征分析.docx

? ? 出线近端接地故障发电厂设备故障特征分析 ? ? 吴小梦 (华能海南发电股份有限公司电力检修分公司，海南 海口 570311) 0 引言 在电力系统中，发电厂受到电网单相接地故障的冲击是比较多的，容易造成一些运行设备的异常跳闸和损坏，甚至跳机。因此，了解电网发生单相接地故障时电厂各机组和设备的电压电流特征是很有必要的。通过故障特征分析，可以检验一些设备参数计算的准确性，发现存在的一些问题和隐患，及时采取措施解决。由于发电厂网控部分故障录波器与发电机组的故障录波器相互独立，两部分的录波器不一定能同时启动，因此把线路接地故障与电厂内设备受故障影响结合在一起分析的情况较少。下面以某电厂一起220 kV线路出线近端接地故障为例进行分析。 1 某电厂电气一次设备概况 该发电厂2台发电机组容量为2×330 MW，设置1台4号启备变和3条220 kV线路，主变的接线方式为Ynd11。正常运行方式为双母并列运行，4号启备变中性点直接接地，9号主变中性点经接地刀闸接地，8号主变中性点接地刀闸断开。发变组保护型号均为RCS-985，4号启备变保护型号均为RCS-985T，3号变220 kV线路保护均配有RCS-931纵联差动保护。220 kV母线上各支路的电流互感器变比分别为：线路和主变均为1 250/1，4号启备变为600/1，主变中性点电流互感器为300/1。 2 220 kV线路接地故障情况 2018-12-15，某电厂8号、9号机组正常运行，00:55:37.586，电厂220 kV华长Ⅰ线发生接地故障，保护装置A，B屏均正确动作，保护跳闸后重合闸不成功三相加速跳闸。经检查，故障部位在电厂线路出线的拉力绝缘子上，由于绝缘子老化脏污而对地击穿短路。通过故障报告和检查可知，故障点位于线路的近端出口0.1 km处，接近母线，相别为A相，线路保护正确动作。因绝缘子损坏，故障无法消除，线路开关重合后又加速跳闸。 3 接地故障电流分析及应用 由于本次故障位于线路出口，基本等效于母线故障，可借此接地故障电流来校核发电厂继电保护定值整定计算书中的220 kV母线接地的短路电流值。根据差动保护动作报文可知，线路故障相二次电流为15.04 A，故障二次差流为17.43 A (差流为两侧的电流差)。在短路电流计算电路图中(纯电抗),两侧电流相位差180°，因此该差流可看作接地电流。线路的电流互感器变比为1 250/1，因此接地短路电流3I0=17.43×1 250=21 787.5 (A)。 根据2018年电厂330 MW机组发变组保护整定计算书内容，以1 000 MW为系统基准容量，电厂大方式下的电气一次设备等值阻抗如图1所示。 图1 电气一次设备等值阻抗 采用对称分量分析法绘出220 kV母线发生A相接地故障后的A相复合序网如图2所示。 图2 A相复合序网 其中XF81=XF82=XF91=XF92=XT81+XG81=0.327 5+0.331 6=0.659 1。 正、负序等值电抗: 零序等值电抗: A相各序电流： 接地故障电流3I0=3×IkA0=3×8 251=24 753(A)；In——基准电压230 kV、基准容量1 000 MVA下的基准电流2 510 A。 对比可看出本次接地故障电流21 787.5 A小于但接近整定方案中的计算值24 753 A。考虑到电网当时的运行方式并不完全是大方式，可判断保护整定方案中的220 kV母线单相接地短路电流的计算值是准确的，使用该电流的发电厂继电保护整定计算书也是正确的。 4 实际等值电抗计算 利用机组故障录波值计算系统当时的实际等值电抗。在接地故障电流3I0基础上，利用机组录波器记录的电流，结合序网络，可反算出当时实际的系统电抗。 根据9号主变中性点零序电流录波图，其二次电流为24.827 A，则有一次电流3I90： 根据图2中零序网络，已知总零序电流IkA0、9号主变零序电流I90及其零序等值电抗XT90，可求出图中总的零序等值电抗X0∑： 进而可求系统实际的零序等值电抗XS0： 将X0∑代入公式(2)中,可得总的正序电抗X1∑： 根据图2中正序网络,可求出系统实际的正序等值电抗XS1： 有了实际的系统等值电抗XS1，XS0，就能更加准确地对各机组的故障电流进行计算分析。 5 9号机组故障电流特征分析 分析9号发电机三相电流，表1记录故障电流各相二次有效值，可看出9号主变高压侧A相电流最大，其次是B相，最小是C相。同时三相电流的相位基本相同，A相略超前B，C两相。 表1 9号机组故障电流二次值 单位：A 9号主变故障电流可以通过图2的序网络图求得，同时机组故障前是有负荷电流的，因此故障时的电流还要通过叠加定理求得。查运行记录，8号、9号主变高压侧故障前的负荷电流均为380 A，功率角约6