某燃机电厂“非同期”并网事件探究

某燃机电厂“非同期”并网事件探究

陈刚

陈刚

（江苏华电仪征热电有限公司扬州211400）

摘要：某燃机电厂#3机180MW燃机，在启动升压后的并网过程中，发生“误上电”保护动作跳机故障。本文主要通过对#3燃机并网过程中“误上电”保护动作的数据、动作过程进行分析，证明故障是由于机械转动电磁式同期检查继电器TJJ长期带电，接点接触不良造成的。并介绍了同期装置在机组并网后断开同期检查继电器TJJ双侧电压的改进措施。

关键词：发电机非同期分析措施

引言

在长期带电运行时机械电磁式继电器容易发生不同程度的接触不良。机械部件的轻微松动发生后接触电阻在限值范围以内时继电器仍能准确动作，但严重的接点接触不良不但影响机组的同期并网，同时也对机组一次设备安全造成影响。仪征公司#3燃机发电机保护设备为南瑞的PCS-985B型综合保护，同期设备为深圳国立智能的SID-2AS微机准同期装置，开机时发电机建立初始电压后逐步升至额定转速、额定电压，准同期装置在检测到并网条件满足要求后，根据同期检查继电器TJJ的动作发出断路器合闸指令。

一、事件经过

某燃机电厂#3燃机按调度命令启动，4时15分左右，燃机达到3000r/min，检查无异常后按照操作程序启动励磁调节器，以自动方式零起升压，发电机电压升至18kV、#3主变高压侧220kV左右时，同期装置启动并网，#3燃机发电机跳闸。经检查为发电机“误上电”保护动作，查看历史数据，跳闸时发电机电流最高达2115.2A，三相电流不平衡度超标，构成保护启动条件。

故障发生后对发电机、变压器等一次系统检查，对“误上电”保护动作正确性进行核算，经过仔细检查计算，一次设备没有发现异常，二次设备定值无误，动作正确，排除了一次设备故障及保护误动的可能性。故障发生时各装置的事件记录数据如下：

可以看出4点18分#3燃机处于同期并网过程中，4点18分34秒#3燃机发电机保护“误上电保护”动作跳闸。#3燃机主变因“燃机发电机保护动作”而联锁跳闸。跳闸瞬间#3燃机发电机保护装置检测到A、B两相电流均大于误上电电流定值0.82A，构成保护启动条件。ABC三相电流均大于断路器闪络相电流定值0.60A，构成保护启动条件。三相电流不平衡度数值为{（1.0576-0.7075）/[（1.0576+0.7075）/2]}=0.397=39.7%，电流不平衡导致负序和零序电流产生。计算负序电流为A相1.0576*0.866/√3=0.529A，B相0.434A，C相0.354A，三相负序电流均大于断路器闪络负序电流定值0.26A，构成保护启动条件。计算零序电流为A相1.0576/3=0.3525A，B相0.2893A，C相0.2358A，A、B两相零序电流均大于断路器闪络零序电流定值0.26A，构成保护启动条件。将分析计算得到结果与定值单、图纸核对确定各跳闸出口动作准确，从而在装置动作行为方面排除了保护误动导致“误上电”跳机。

进一步从事件发生先后顺序分析，主开关合后135ms误上电保护出口动作跳主开关，误上电延时定值为0.10S，两者基本吻合。#3燃机同期装置合闸指令从18：33：939开始发出持续时间205ms，在同期指令结束10ms后的18：34：154主开关2603才起始合闸。查阅同期装置定值单和厂家资料确定导前时间定值为100ms，计算得到2603主开关滞后同期合闸时间（205+10）-100=115ms，即主开关合闸时待并侧与系统侧电压已偏离同期点。同期装置允许频差为±0.15HZ，非同期合闸整步点偏移度计算值是[0.115s/（1/0.15HZ）]*3600=6.20，存在轻度非同期合闸现象。

二、原因分析

同期的三个条件是压差、频差在允许值范围内时应在相角差φ为零时完成并网。压差和频差的存在将导致并网瞬间并列点两侧会出现一定无功功率和有功功率的交换，发电机对系统并网时的这种功率交换都具备相当承受力。在并网过程中为了实现快速并网，需要考虑压差和频差的整定值限制，以平衡发电机并网速度、并网时角差导致的机组损伤两者间的利弊。因此一个好的同期装置应确保在相差φ为零时完成并网。

差频并网时，特别是发电机对系统并网时，发电机组的转速在调速器的作用下不断变化，因此发电机对系统的频差不是常数。加上并列点断路器还有一个固定的合闸时间t，同期装置必须在零相差出现前的t时发出合闸命令，才能确保φ为零时完成并网。可以看出各装置精确的时间配合是非常重要的，而#3燃机同期过程由于种种原因，合闸时间远超导前时间。通过观察第二次开机过程中同期装置的运行情况，我们发现同期检查继电器TJJ接点的机械转动部件存在问题，同期并网成功后，接点由于两侧带电处于抖动状态。

随后，我们将同期检查继电器TJJ拆下进行检验，发现动作值与设定值存在差别，动作准确度下降。动作时接点接触不稳定，接触电阻存在晃动且数值较大，使动作时间不准确。最终确定同期检查继电器TJJ故障导致此次的“误上电”跳机事件。

三、改进措施

同期检查继电器属于机械转动电磁式继电器。由于初期同期装置的运行方式为继电器两侧长期带电，机组运行时接点易抖动发生损坏。发现这种情况后参照厂家建议采取在并网后将同期屏WY转换开关置于双侧无压位置，断开同期检查继电器TJJ电压，机组并网时反之操作的运行方式。经统计新的运行方式采用至今，在相同的动作次数下，同期继电器损坏周期变长，更换频率降低。这种措施不仅提高了机组的并网成功率，也带来了一定的经济效益。

综上所述，继电器属于易耗品，其在长期频繁的使用过程中逐步损坏，最终导致了跳机故障。我们在日常维护检修中需要加强对此类事件的重视，做好易损备品件的准备，通过对继电器的使用统计做好状态性检修，在可能损坏前进行更换，将事故消除在萌芽中。

作者简介：

陈刚，男，助理工程师，长期从事发电厂电气设备技术管理工作。