产品与解决方案 线路单相接地故障引发机组振荡原因简析 谢勇 王 雨２ （１．华能玉环电厂，浙江玉环 ３１７６０４；２．马鞍山电厂，安徽马鞍山 ２４３０２１） 摘要３台 通过某电厂在线路单相瞬时接地时，保护动作切除故障且重合成功期间，运行的 并就 机组中两台发生调门关闭，弓Ｉ发机组功率振荡的事件。重点分析了事件发生的过程与原因， 如何防范与解决大型机组发生类似问题进行了阐述。 关键词：单相接地；功率振荡；电气保护；热工控制；Ｔ３０００；ＫＵ 随者国内运行投产的大机组日趋增多，发电机 组与电网之间的联系也越来越紧密。如何提高机组 或电网发生异常和故障时机网之间的协调能力，提 高电厂电气自动装置及继电保护、热工控制技术， 提升设备的可靠性与稳定性就成为发电技术的一个 新的课题与发展方向。 凝汽式汽轮机，从机头端往电机端看为顺时针转向。 汽轮机本体通流部分由高、中、低压三部分组成， 汽轮机采用全周进汽、滑压运行的调节方式，同时 采用补汽阀技术，改善汽轮机的调频性能。全机设 有两只高压主汽门、两只高压调节汽门、一只补汽 调节阀、两只中压主汽门和两只中压调节汽门，补 汽调节阀分别由相应管路从高压主汽阀后引至高压 第５级动叶后，补汽调节阀与主、中压调节汽门一 １事件现象与设备概况 华能玉环电厂有４台１０００ ＭＷ机组，５００ｋｖ系 样，均是由高压调节油通过伺服阀进行控制。 ４台机组的ＤＥＨ系统均采用西门子公司的 Ｔ３０００控制系统，它是一个全集成的、结构完整、 功能完善、面向整个电站生产过程的控制系统。液 压部分是采用高压抗燃油的电液伺服控制系统。由 Ｔ３０００与液压系统组成的数字电液控制系统通过数 字计算机、电液转换机构、高压抗燃油系统和油动 统为３／２接线，出线有４条。２００９年８月１５日ｌ６ 时许， ≠｝ｌ、 ２、≠｝３机组运行，≠｝４机组停运，负荷 分别是６８０ＭＷ、６４０ＭＷ与６３０ＭＷ。由于当地天 气突然由晴变为雷电暴雨，１６时２１分，各机组ＤＣＳ 报警，５００ｋＶ玉岭５４３０线第一、二套分相电流差动 保护及后备距离Ｉ段保护动作，玉岭５４３０线Ｂ相 接地故障报警，５０１２、５０１３开关Ｂ相跳闸，重合成 功，故障测距约６．８ｋｍ，Ｂ相瞬时接地电流最大达 ２０５１０Ａ，持续时间约５０ｍｓ。在故障起始至开关重合 期间＃１、＃２机控制方式由ＣＣＳ分别切至ＢＨ和ＢＩ 方式，高、中压调门瞬时快关至０后恢复，＃１机有 功负荷由６８５ＭＷ瞬间降至一３０ＭＷ然后回升至 机控制汽轮机主汽门、调节汽门和补汽阀的开度， 实现对汽轮发电机组的转速与负荷实时控制。该系 统满足对可扩展性、高可靠性、有冗余的汽轮机转 速／负荷控制器的需要。Ｔ３０００控制系统设置了完善 的负荷干扰控制功能（ＬＡＷ控制功能），图１是相 关逻辑示意图。控制系统中的负荷干扰识别模块能 ６１８ＭＷ，无功负荷瞬间最高到３２０ＭＶａｒ，≠≠２机有功 负荷由６４６ＭＷ瞬间降至３５．９ＭＷ回升至５４０ＭＷ，无 功负荷瞬间最高到３１７ＭＶａｒ， ３机组负荷略有晃动。 玉环电厂４台发电机为ＴＨＤＦ １２５／６７发电机， 采用德国ＳＩＥＭＥＮＳ集团的最新技术，性能优良， 为具有国际先进水平的成熟产品。励磁方式采用同 轴交流励磁机旋转整流器励磁系统，励磁调节器采 够快速检测出负荷干扰，发出相应的信号到转速设 定值形成回路，通过转速负荷调节模块，以使其发 生相应的动作。机组实际的负荷测量值在负荷干扰 识别模块中进一步处理，主要有两个目的，一是补 偿变送器的延迟时间，使得测量到的负荷值有负荷 的原始时间特性；二是对该信号求微分，以检测负 荷的变化速率。在以下两种情况下，系统会发出负 荷中断信号（ＫＵ）： １）如果突然出现负荷干扰大于负荷跳变限值 ＧＰＬＳＰ（８７５ＭＷ）。 用日本三菱公司的ＭＥＣ５０００型微机双自动励磁调 节器。汽轮机组均选用上海汽轮机有限公司和西门 子联合设计制造的Ｎ１０００．２６．２５／６００／６００（ＴＣ４Ｆ）型 ＩＯ００ＭＷ超临界、中间再热式、四缸四排汽、单轴、 ２）以下条件应同时满足时： ８２ ｌ隰 技痰 ２０１３年第３期 时，ＫＵ就会动作。实际上，回放数据试验时，每 次的ＫＵ动作均是由这个原因引起的。进一步检查 发现，引起ＫＵ动作的原因为：由于功率变送器选 型原因，它不能测量负功率值，一旦功率信号出现 由负值回正现象，它就认为该信号为故障点，系统 自动赋值１３００ＭＷ到功率信号进口，此时功率值变 化速度很快，满足图１中的ＫＵ动作条件，就会触 发ＫＵ动作。 ３分析结论及相应防范措施 ３．１分析结论 通过以上试验与分析，可以得出以下结论：雷 电导致玉岭线Ｂ相接地故障，造成ｊ！ｉ｝１、≠｝２、 ３机 组功率突降，撑１、≠｝２机组因ＤＥＨ功率信号异常突 变，实际功率下降幅度被放大，使得Ｋｕ回路动作， 各调节汽门快关，造成机组负荷大幅波动； ３机组 负荷波动较小是因为其ＤＥＨ功率信号在实际功率 突降时没有发生异常突变，ＫＵ回路也未动作。 在ＤＥＨ侧，电气功率突变幅度被异常放大，导 致出现下列两种情况其中之一或全部出现：①ＤＥＨ 内部功率测量值出现负变正情况，系统被赋值 １３００ＭＷ，从而导致系统检测到负荷变化超过 ８７５ＭＷ这个定值，ＫＵ动作；②在并网的情况下， ＤＥＨ内部功率测量值出现小于１２５ＭＷ、大于 ．１０ＭＷ的情况，此时负荷设定值与实际负荷偏差大 于１２５ＭＷ， ＫＵ动作。由于分析工具与手段的限 制，目前并未确定在当时事件中是上述两回路中的 哪一回路导致的ＫＵ动作，但可以确定的是，一旦 ＤＥＨ中功率出现负值，上述两回路均会动作，而事 件数据表明，≠｝１机组功率负值在事件中是出现的； ２机组事件数据回放试验结果表明，≠｝２机组功率负 值在事件是极可能出现的，即使不出现，也极有可 能满足上述②中的条件，导致ＫＵ动作。 ３．２防范措施 １）针对≠≠１、群２机组ＤＥＨ中功率测量环节问题， 联系相关ＤＥＨ设备厂家对热工ＤＥＨ逻辑及控制参 数进行进一步的梳理与完善。 ２）电气侧功率变送器目前输出量为正值４～ ２０ｍＡ，对应机组负荷量程为０～１３００ＭＷ，无法实 用于逆功率的情况，对该功率变送器进行更换，将 发电机至ＤＣＳ、ＤＥＨ的三个功率信号变送器更换为 输入一１７．２～０～１７２Ｗ，输出４～５．４５４５￣２０ｍＡ的量 产品与解决方案 程中允许小量功率负值的变送器，与之相对应的 ＤＣＳ、ＤＥＨ的一次功率参数为一１３０～０～ｌ３００ＭＷ 之间。 ３）在试验中发现，机组直接从满负荷到０时， 图１中第一路ＫＵ不会动作，这说明在负荷干扰控 制功能逻辑中，８７５ＭＷ这个定值偏大，这会造成该 负荷中断控制回路失效，考虑适当降低该定值，并 在试验中验证定值的合理性。 ４）目前单纯使用模拟量功率信号作为汽门快控 逻辑触发信号是否合理，能否采用其它的措施予以 完善需要进一步的论证；同时尽量从机网协调角度 考虑该快控逻辑的必要性。 ４结论 综上所述，玉环电厂玉岭线Ｂ相接地故障时引 发运行机组功率大幅振荡，汽轮机调门异常动作的 根本原因是≠≠１、 ２机组ＤＥＨ中功率测量环节存在 问题，在源信号突变时，该环节工作性能差。在目 前高电压、大电网、大机组的系统模式下，优化机 组热控控制逻辑，完善热控与电气之间的配合逻辑， 对与大型机组及电网的安全稳定运行具有极其重要 的意义。 参考文献 【１】柯文石．华能玉环电厂１０００ ＭＷ超超临界机建设的 探讨与实践［Ｊ］．电力建设，２０１０，２６（６）：１－５． ［２】 王维俭．电气主设备保护继电保护原理与应用［Ｍ］． 北京：中国电力出版社，２００２． ［３］王显平．电力系统故障分析［Ｍ］．北京：中国电力出版 社，２００８ ［４】柯文石，张峰．华能玉环电厂４ｘ １０００ Ｍｗ机组３年运 行的实践探索［Ｊ］．电力建设，２０１０（４）：６４—６８． ［５］傅小峰，朱立军．华能玉环电厂４×１０００ Ｍｗ工程１号 机组电气调试［Ｊ］．电力建设，２００７，２８（１）：５７—５９． ［６］ 高春如．大型发电机组继电保护整定计算与运行技 术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００５． ［７］华能玉环电厂．百万千瓦级汽轮机运行维护手册［Ｒ］． ［８】华能玉环电厂．主机运行维护规程［Ｒ］． 作者简介 谢勇（１９７３－），男，大学本科，工程ｒ）Ｏ／技师，从事电厂继电保护 工作。 ２ｏ１３年第３期电鼍技斌Ｉ ８５
