鸭水电站并网故障探讨

电力18讯：    年初，龙州县鸭水电站大修完毕后机组并网运行，当机组带上880kW负荷时出现发电机差动保护动作、跳闸。停机后检查发现电站检修人员检修后把发电机定子线圈A相和B相接错，由A、B、C变成了B、A、C三相运行。该厂的自动准同期装置采用ZQ―1型，与TJJ同步检定继电器并用，其出口接点采用串联连接。

采用这样的合闸回路，发电机出口在不同相的情况下并网，从理论上来讲，开关是不会自动合上的，那么是什么原因导致以上结果呢?分析如下：

正常运行时，ZQ―1型自动准同期装置的合闸回路接入的电压是发电机电压U・ Fa和系统电压UXA。当U・ Fa、U・XA同相位时，频差fs≈0、δ≈0°，UFa、UXA大小相等，满足准同期的三个条件，自动准同期装置发出合闸脉冲。同时，TJJ同步检定继电器线圈接入的是发电机和系统两侧的电压，也只有满足同期的三个条件时，TJJ继电器接点方可闭合，发电机出口开关才能自动合上。

    当发电机同期电压接的是U・ Fb(B相电压)、系统电压为U・ XA，在频差fs＝0时，它们之间的相位差δ＝120°，如图1相量图所示(图中虚线为待并机电压)。因此，即使频差fs满足同期要求时，相差△δ也不会等于零，不会满足同期条件，ZQ―l装置不会发合闸脉冲。同理，TJJ继电器线圈两端电压为：

△U＝｜U・ Fa―U・XA｜＝2U｜sin δ/2｜，

(U为UFb的有效值)

△δ＝｜ωF―ωX｜t

若fs≈0、δ≈120°，则△U＝1．73U。


由此可见，TJJ继电器线圈上的电压为1．73U，则接点不可能闭合，开关会因相差△δ不为零而将合闸回路闭锁住。但是为什么会发生误合闸呢?


实际上发电机并网时，一般都是在待并发电机频率稍大于系统频率时合闸，也就是说同期并网时fs≠0，即有一个较小的频差fs＝fF―fx≤fzd(整定频差)存在。此时，发电机与系统之间在旋转的电角速度不一样的条件下作相对运动，U・ Fb以ωF电角速度旋转，U・ XA以ωx电角速度旋转。若把系统电压U・ XA看成是相对静止的，则U・ Fb将以电角速度之差△ω=ωF ―ωX朝逆时针方向旋转(ωF ＞ωX)，如图2相量图所示(虚线部分)。经过一定的时间，当压差为零，fs频差又在允许范围内时，U・ Fb就会转至与U・ XA同相位，此时ZQ-1装置发出合闸脉冲。与此同时，TJJ继电器线圈(如图3所示)上的电压差

△U=｜U・ Fb-U・ XA｜= 2U｜sin δ/2｜

随着ω电角速度的旋转，δ逐渐接近于△U慢慢地接近于动作电压，而使TJJ接点闭合，合闸回路接通，造成开关在非同期情况下误合闸。由此可见，这种自动准同期方式只保证合闸时同期两侧电压的相位相同，而不能反映两侧电压的相序不同造成的误合闸。


    发电机误合闸后，由于发电机相序错了，发电机的差动保护继电器中的电流由原来

Ija=Ijb=Ijc=｜I・s-I・a’｜=Idpmax

(最大不平衡电流)变成：

Ija=｜I・a-I・b ｜＝√3Ia， Ijc=0，

Ijb=｜I・b-I・a｜＝√3Ib，

如图4相量图所示。


    由相量图看出，此时差动继电器A、B、C中的电流是额定电流的√3倍，随着负荷电流的增大，继电器电流增加而动作跳闸，差动保护动作是正确的，从而保护了发电机的安全。

    由以上分析可知，ZA―1自动准同期装置还是有一定的缺陷，它是靠旋转的角频率差△ωs来确保相位相同而发出合闸脉冲的。当fs频差不满足要求时，即使两侧电源相位完全相同，由于装置有闭锁，开关不能合上；一旦fs频差满足要求，不论相序是否相同，当旋转的△ωs使δ＝0°出现时，开关可自动合上，这对发电机来说是非常危险的。如果在装置投入前装一套相序检测装置，即可解决此问题，但是此时装置就复杂了，这会影响到装置的可靠性。所以，单纯的靠自动装置来保证设备安全和正常运行是不够的。笔者认为解决上述问题需要做到：

    1.必须建立健全严格的管理制度，坚持检验质量标准，严格按操作规程办事。

2.必须培养责任心强的高素质人才。

3.做好设备装置的技术改造及检测工作，消除设备故障隐患，确保供电安全。