故障录波器在水电站机组故障分析定位过程中的运用

故障录波器在水电站机组故障分析定位过程中的运用

赵涛  曹逸肖源

黄河水利水电开发集团有限公司，河南济源  459017

[摘要]本文通过分析小浪底水电站出口断路器跳闸事件中，利用结合机组故障录波器录取的波形及数据快速分析查找故障的案例，探索故障录波器在有效缩短故障处理时间，最大程度减少故障损失方面的重要作用，为故障快速处置提供支撑，也为未来检修人员处理类似事件提供参考依据。

[关键词]故障录波；水电站故障定位；波形特征

0  引言

故障录波器多用于电力系统，正常情况下不启动或只进行数据采集。在系统发生故障时，故障录波器能自动地、准确地记录故障前、后过程中各种电气量的变化情况，充分反映一次设备系统故障时电参量的变化过程、机电保护与安全自动装置的动作行为、断路器等一次设备的变化状态等。基于动作前后波形与数据的对比分析，现场工作人员能够快速、准确的判断保护是否正确动作，为分析处理事故提供依据，进而提高电力系统安全稳定运行水平。

1 故障录波器接入量情况

1.1 模拟量

小浪底水电厂接入了发电机组中性点侧电压、机端电压、励磁电压及中性点侧电流、机端电流。其中发电机机端电压由四组电压互感器获取，发电机保护装置和机组故障录波机端电压从机端出口1#PT端子箱内引出。

1.2 开关量

小浪底水电厂接入了发电机保护设备的发电机差动保护、发电机匝间保护、基波定子接地、过负荷保护、失步保护、发电机过电压保护、过激磁保护、复压过流保护、主变差动保护、失灵启动、高压侧非全相保护、阻抗保护、零序过流保护、间隙过流保护、励磁后备保护、起停机等开关量信号，启动后相关信号将传到故障录波装置中。

2 案例故障经过

2021年7月3日，1号机组运行过程中报“1号机发变组保护动作，1号机基波零序定子接地保护动作”信号，机组停机。录波装置显示各模拟量波形及基波定子接地报警如图1所示。

（a）1号发电机机端电流

（b）1号发电机中性侧电流

（c）1号发电机机端电压

（d）1号发电机中性侧电压

（e）1号发电机基波定子接地报警

图1 故障录波器内存储波形及信号记录

从图1中可以看出：1号发电机组无零序电流，单相电压降低，两相电压升高，有零序电压，并出现基波定子接地报警信号。

基于故障录波的存储波形曲线进行分析，1号机机端及中性点电流正常，无零序电流；机端电压波形出现波动，A、C两相电压波动幅度较大，出现零序电压，机端零序电压3U0、中性点测零序电压3U0出现不规律较大范围波动。

3案例故障分析及处理

3.1几种常见故障情况下的波形特征

（1）单相接地故障。三相电流增大，故障相电流和零序电流大小相等且同相位，故障相电压有一定程度减小，同时有零序电压出现。
    （2）相间接地故障。两个故障相的相电流大小相等，方向相反，没有零序电流。
    （3）两相接地故障。两个故障相的电流突变增大，但两个电流之间的相位有角度差，变化的范围随着电阻值的不同在60° ~180°之间变化，但有零序电流出现。
    （4）三相接地故障或不接地故障。三相电流同步增大，没有零序电流和零序电压。

3.2 案例故障分析及处理过程

根据波形特征，1号发电机出口电流正常，不符合接地故障常见特征，检修人员随即改变策略，结合故障录波器内存储的异常波形，采用排除法进行分析，寻找故障点。

（1）探究一次设备故障的可能

从波形中可以发现故障时刻零序电流为零，排除接地故障的可能，包括单相接地短路和两相接地短路；由于没有发现“两故障相电流上升”的现象，排除两相短路故障的可能；由于没有出现“三相电流上升”的现象，排除三相短路故障的可能。

（2）探究二次保护装置故障的可能

结合当时机组负荷情况，检修人员随即测量除1#PT端子箱以外的其他组PT相电压及零序电压情况，测量结果为其他电压显示正常，无零序电压。

经以上初步分析，仅需检查1#PT接入回路中一次、二次设备情况，便能实现对故障点的快速精确定位。

通过检查发电机、出口母线、GCB、发变组保护装置及故障录波器本身等设备，发现1#PT A相熔断器较短已滑出卡座，发电机出口母线与PT高压侧接触不良，造成电压测量不准确，电压波形波动异常，最终导致保护动作，机组出口断路器跳闸。检修人员将1#PT A相熔断器更换并固定牢固后，机组运行过程中电压波形恢复正常。

4结论/结束语

本文对基于故障录波器处理小浪底水电厂1号机组异常报警案例进行分析和探索，发现故障录波器为处理水电站机组异常情况提供了大量详实准确的故障录波数据，说明了故障录波器在快速准确定位故障点，保障电力系统安全稳定运维方面具有不可替代的作用。通过对常见故障情况下模拟量波形特征的介绍，为检修人员快速解决相关问题提供参考，具有一定的应用价值。

参考文献

[1] 高翔，张沛超，章坚民.电网故障信息系统应用技术[M].北 京：中国电力出版社，2007.

[2]高赫，邵琴.故障录波器在电力系统中的应用 [J]. 江苏电机工程，2009,28（4）： 22-24.