磨煤机接地故障导致发电机跳闸原因分析及防范措施

２０１５年６月　Ｊｕｎ．２０１５　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．３（Ｓｅｒ．Ｎｏ．２３８）　第４３卷　第３期（总第２３８期）　磨煤机接地故障导致发电机跳闸原因分析　及防范措施　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｔｒｉｐｐｉｎｇ　Ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｌｌ　ｔｏ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｆａｕｌｔ　韩　军　，郑建农。，刘　德　（１．华能九台电厂，长春　ｌ３０５０１；２．华能国际电力股份有限公司，北京　１０００３１）　摘　要：针对某厂磨煤机电动机接地故障造成机组停运的现象进行了原因分析，发现是零序电流保护定值整定错　误引起，通过凋整整定值并取消电动机综合保护装置的零序制动量，使磨煤机电动机故障接地时零序保护正确动　作，保证　机组的安全稳定运行。　关键词：磨煤机电动机接地；零序保护；零序制动量；定值整定　中图分类号：ＴＭ７７４．５　文献标志码：Ｂ　文章编号：１　００９　５３０６（２０１５）０３—００５４—０３　磨煤机电动机是锅炉重要的辅机设备，若其发　生故障将影响整个火电厂的安全稳定运行。某火电　厂２×６６０　ＭＷ机组，２０１３年５月１１日在启动１号　稳态电流　是７８０　Ａ，推算此时电动机最大启动相　电流Ｉ…一Ｉ…　一Ｉ　一１　０２０　Ａ，故零序保护电流制　动量，Ｉ】为：　Ｉ　一［１＋（　…／ｉ一１．０５）／４３×Ｉ　×ＫＴＡ一２１９　炉１号磨煤机时，电动机弧光接地，６　ｋＶ综合保护　装置拒动，ｌ号高压厂用变压器（以下简称高厂变）　厂用Ａ分支零序Ⅱ段保护动作，造成１号机组跳　Ａ（其中电流互感器ＴＡ变比Ｋ．ｆＡ是６Ｏ）。　调取机组故障录波器记录的数据，１号高厂变　Ａ分支零序电流Ｉ。　＝＝＝１．３６　Ａ，而Ａ分支零序Ⅱ段　保护定值是１．Ｏ５　Ａ，Ａ分支零序电流大于零序Ⅱ段　保护定值，保护动作。Ａ分支中性点零序ＴＡ的变比　闸。下面对磨煤机接地故障做一分析并提出保护定　值的改进措施。　１故障原因分析　电动机解体检查发现，定子线圈非驱动端１２点　钟位置断线引起弧光接地。　为避免电动机在启动过程中零序保护误动，６　ｋＶ综合保护装置采用了最大相电流　制动量。电动机的启动电流　作为零序　Ｋ　是６００／５，折算到一次系统的接地故障电流　Ｉ　一ＫＡＩ，ＪＡ一１６３　Ａ。　接地故障电流１６３　Ａ未能超过制动量２１９　Ａ，　所以电动机综合保护装置的零序保护拒动。　２保护定值存在的问题　磨煤机电动机启动时有接地故障，单相接地电　流小于零序保护的制动量，６　ｋＶ综合保护装置的零　序保护拒动，但接地电流大于厂用分支零序Ⅱ段保　＞１．０５１　时，只有零　序电流　。＞［１＋（，…／ｉ　１．０５）／４１Ｉ　时零序保护　才能动作　，其中，　是磨煤机电动机最大启动电　流，　是电动机额定电流，１０ｄｚ是电动机零序保护定　值，整定为８倍额定零序电流，综合保护装置装置额　护定值，故厂用分支零序Ｉ１段保护动作于停机和切　换厂用电。磨煤机电动机零序保护在电动机启动时　为躲避三相不平电流衡而采用零序制动量，此法不　定零序电流　是０．２　Ａ，故零序保护定值Ｉ。　一　８Ｉ　＝１．６　Ａ。此时厂用变压器分支电流的突变量，　故障时刻电流最大值／ｇｎｉ＊ｘ是１　８００　Ａ，故障前运行的　收稿日期：２０１４—１２—１　２　妥，应通过适当降低可靠系数（即增大动作电流）或　作者简介：韩　军（１９６９），男，高级工程师，从事发电厂电气设备的技术管理工作。　・５４・　２０１５年６月　吉　林　电　力　Ｊｉｌｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｊｕｎ．２０ｌ５　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．３（Ｓｅｒ．Ｎｏ．２３８）　第４３卷　第３期（总第２３８期）　采用小延时（０．４　Ｓ或０．６　Ｓ）的方法躲避刚启动瞬间　的不平衡量；另外，选择三相特性一致的ＴＡ，尽可　间级差取０．３　Ｓ。　高压厂用分支零序电流Ⅱ段保护应与分支零序　能降低电动机启时的三相不平衡电流。　接线一次系统见图１。从图１可知：１号高厂变　电流Ｉ段保护定值配合，但可靠系数应大于１．０，不　应取０．６，修改为１．２。磨煤机综合保护装置零序保　护定值修改为４８　Ａ，比原来９６　Ａ降低．可靠系数提　６　ｋＶ系统发生金属性单相接地短路，取Ｕ　一６．３　ｋＶ，Ｒ一８．６６　Ｑ，过渡电阻为零时，通过故障点（包括　高，动作时间由原来的０．３　Ｓ降低到０．１　Ｓ。　中性点接地电阻Ｒ）的阻性电流为：　（３Ｉ。）　一—　一４２ｏ．ｏ　Ａ　３　改进措施　￣／３　Ｒ　参照文献［１］厂用电中性点接地方式的部分，计　算６　ｋＶ系统总的电容电流见表ｌ。　３．１　磨煤机电动机零序保护改进措施　合计每台机组电缆的电容电流分别是１４．５４　Ａ　历年磨煤机电动机接地故障电流统计见表２。　和１５．３７　Ａ，乘以１．２５即为全系统总的电容电流近　从表２可以看到，２０１０年以来曾发生多次磨煤机电　似值１８．１８　Ａ和１９．２２　Ａ，高厂变共有２个６　ｋＶ分　动机的接地故障，只有一次（第１１项）发生保护越级　支，所以单个分支最大的电容电流Ｉ…　一９．６　Ａ，接　跳闸造成停机事件，其余的１２次没有发生保护越级　地电流为阻性电流和容性电流的矢量和，即Ｉ　一　跳闸的现象。第５项的零序接地故障电流１０２　Ａ较　小，但启动电流也小，最大３．３　Ａ，刚超过电动机的　√（３Ｉ。）；＋Ｉｏ￣ｍ　＝：＝４２０．１　Ａ，按此单相接地短路电流　额定电流２．７５　Ａ，故零序制动量较小，所以综合保　计算零序电流保护定值，磨煤机电动机的可靠系数　护装置零序保护动作，没有发生保护拒动越级跳闸　取４．２，动作时间取０．３　Ｓ，出口方式跳磨煤机电动　事件。第２、３、４项和第１２项启动电流两相小，一相　机断路器；高压厂用分支零序电流Ｉ段的可靠系数　电流最大值刚到２．３倍额定电流，零序电流大，６　取２，出口方式跳分支和切换厂用电，高压厂用分支　ｋＶ综合保护装置可靠动作。其余的情况启动电流　零序电流Ｉｒ段保护与分支零序电流Ｉ段保护配合，　大，零序电流也大，６　ｋＶ综合保护装置也能动作。如　配合系数取０．６，出ＶＩ方式停机和切换厂用电，动作　果启动电流大，而零序电流小，容易引起保护拒动和　时问与工作母线出线零序保护的动作时间配合，时　越级跳闸．第１１项属这种情况，故只凋骼保护定值　赢　，　Ａ段母线　。　Ａ　６。　ＢＡ　ｋｖ。Ｂ段司　｜　、１０ＡＢＡ１０　）由３００１５Ａ　Ａ（　，零序保护８倍０．３　Ｓ　７　６　ｋＶ高压电缆３×７０ｍｍ　２　１２０ｍ　图１　一次接线系统图　表１　２台机组６　ＲＶ电缆长度和电容电流　・５５・　２０１５年６月　第４３卷　第３期（总第２３８期）　不能避免单相接地时保护越级跳闸事件的发生，必　须取消零序保护的制动量才能杜绝该问题。　如果不取消零序保护的制动量，磨煤机电动机　接地一次接地零序电流超过整定值４８　Ａ，电动机启　动电流按７倍额定电流计算，零序制动量［１＋（　…／　１．０５）／４３Ｉ　一１１９　Ａ，当零序电流在４８～ｌｌ９　Ａ　内时，综合保护装置装置的零序保护拒动，而６　ｋＶ　电动机接地产生的零序电流随机变化，没有规律，电　动机接地电流落在此范围内，综合保护装置零序保　护仍拒动，而接地电流大于厂用分支零序零序Ｉ段　８４　Ａ和Ⅱ段１０１　Ａ定值，厂用分支零序Ｉ段或Ⅱ段　保护动作，造成６　ｋＶ厂用分支停运或停机。　表２历年磨煤机电动机接地统计　Ａ　序号　故障时间　茎　８　２０１００５Ｏ６　７　２０１１１００５　８　２０１２０３０１　４　２Ｏ】２Ｏ３Ｏ５　１　２０１２Ｏ３１１　３　２Ｏｌ２０８１ｌ　２　２Ｏ１２Ｏ８１５　４　２０ｌ２ｌ２２１　１　２Ｏ１３Ｏｌ２９　１　２Ｏ１３０２２４　１　２Ｏ１３Ｏ５１１　８　２０１３０７０８　４　２０１４０５０８　注：２—８磨是２号炉８号磨煤机。　３．２零序电流保护定值改进措施　参照文献［２］重新计算零序电流保护定值，磨煤　机电动机的零序保护动作值修改前取８，动作时间　取０．３　ｓ，可靠系数取４．２；修改后动作值取４，动作　时间取０．１　ｓ，可靠系数取８．０，出口方式跳磨煤机　电动机断路器；高压厂用分支零序电流Ｉ段的可靠　系数取５，出口方式跳分支和切换厂用电，高压厂用　分支零序电流Ⅱ段保护与分支零序电流Ｉ段保护配　合，可靠系数取６，出口方式停机和切换厂用电，动　作时间与工作母线出线零序保护的动作时间配合，　时间级差取０．４　Ｓ。　从表３、表４中的数据得知，修改前厂用分支零　序电流Ｉ段动作值大于厂用分支零序１１段，接地故　障电流首先达到零序Ⅱ段的定值动作于停机，而零　序Ｉ段保护未能动作，显然厂用分支零序保护定值　・５６・　Ｊｕｎ．２０１５　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．３（Ｓｅｒ．ＮＯ．２３８）　１　２　３　４　５　６　７　８　９　¨　整定错误。２　１　２　　２　２　２　ｌ　１　２　２　ｌ　２　ｌ　修改定值后，厂用分支零序电流Ⅱ段动作值高　于Ｉ段，当系统单相接地时，零序电流Ｉ段首先动　作，跳本侧分支断路器和切换厂用电，避免保护直接　进入零序电流Ⅱ段造成事故停机，同时提高了磨煤　机零序电流保护的灵敏度，降低动作值，缩短了保护　Ｉ　ｉ＿ｌ、　ｌ　４●　　５●　　６　●　２●　　２　●　８●　　６●　　７●　　７●　　５●　　４●　　７　●　动作时间　。６　７　３　１　　６　７　６　６　ｌ　５　Ｏ　６　８　８　８　５　９　４　４　２　６　６　８　２　Ｉ　ｌ｝　ｌ　２●　　３●　　ｌ表３●　　６●　　零序电流保护定值修改前后对比　３●　　６　●　６　●　７　●　７●　　１，　　７●　　１　３　７　５　３　２　６　６　３　Ｏ　６　７　５　４　５　Ｏ　Ｏ　３　９　０　５　９　１　ｌ　１　２　１　３　２　２●　　２●　　２●　　１●　　１●　　６　●　８　●　Ｏ　●　９●　　９●　　ｌ●　　Ｏ●　　７　５　２　７　９　２　１　８　ｌ　８　６　８　０　７　２　Ｏ　４　５　２　２　６　９　Ｏ　２　５勰　　７　４　６　２　５　６　８　Ｏ　∞　３　８　８　表４零序一次动作电流值修改前后对比表　采用调整保护定值并取消６　ｋＶ综合保护装置　零序电流制动量的方法后，到目前为止运行情况良　好，磨煤机电动机故障接地时零序保护正确动作，彻　底杜绝了保护越级跳闸的事故。　参考文献　［１］　弋东方．电力工程电气设计　手册（电气一次部分）［Ｍ］　北京：中国电力出版社，２００８．　ＥｚＪ　许正亚．发电厂继电保护整定计算及其运行技术［Ｍ］　北京：中国水利水电出版社，２００９．　（编辑李健平）