一起发电机匝间保护误动作事故的分析处理
轩磊1 孙钢虎2 兀鹏越2
（1 许昌许继晶锐科技有限公司 河南许昌 461000；2西安热工研究院有限责任公司 陕西西安 710032）
摘要 论述了某330MW 发电机因为启动前机端电压互感器一次熔丝安装不到位导致的匝间保护误动事故的分析处理过程，并探讨了发变组保护装置中的电压互感器二次回路断线判据原理，指出目前所有的判据均无法正确判断出启动前发生的机端电压互感器断线故障，因而也不能闭锁匝间保护，在这种情况下会导致匝间保护误动作。根据分析结论给出运行人员正确处理此类故障的措施，并提醒保护设备厂家重视并解决此问题。
Summary The paper analyzes the inter ‐turn protection malfunction of a 330MW generator which was caused by the primary voltage transformer fuse being installed not in place before the generator started and explores the criterion principle of the circuit disconnection for the secondary voltage transformer in the generator and transformer unit protection devices, points out that all of the currently criterions cannot determine the disconnection fault correctly before the start of the generator.Therefore, the inter ‐turn protection cannot be latched , in this case, it will lead to malfunction of inter ‐turn protection. The measures are provided for the staff to handle such malfunction correctly according to the analysis, meanwhile, the protection equipment manufacturers should be reminded to pay attention and resolve such kind of issue.
关键词 匝间保护 断线 电压互感器 误动作
Key words inter ‐turn protection disconnection voltage transformer malfunction 中图分类号： TM76 文献标识码：B 文章编号：
0 引言
目前，采用纵向零序电压的发电机定子匝间保护在大机组中得到了广泛的应用。但是实践运行表明，该保护误动作率比较高[1‐4]。为此，尽管研究开发人员对保护原理进行不断改进，以防止各种情况下的保护误动作的发生，比如针对匝间保护采取了专用的PT 断线闭锁元件等，但是在一些特殊情况下仍然会出现因为PT 断线导致的匝间保护误动作。
本文通过对一起因为运行人员误操作而导致的发电机匝间保护误动事故的分析及处理，指出目前的匝间保护原理中，缺乏对发电机启动前一次PT 断线这种情况的闭锁，仍会导致匝间保护误动作。建议设备厂家对此进行改进，并为迅速排除类似故障的提供有益的借鉴。
电机匝间”保护动作，励磁开关跳闸，主汽门关闭，锅炉MFT 动作，机组停机。
2 事故分析
事故发生后，调试人员在发变组保护装置调出事故报文如下：
发变组保护A 柜WFB ‐805A/F动作报告
动作时间：2011年4月17日16时08分22秒560毫秒 动作名称：匝间保护
表1 保护A 柜故障参数 名称 机端电压Ua 机端电压Ub 机端电压Uc 纵向零序电压Uo
单位 整定值 动作值V V V V
‐ ‐ ‐ 3
0.050 5.912 5.925 3.419
1 事故经过
某330MW 发电机组采用发电机‐变压器组单元接线，发变组保护采用WAF ‐805AF 微机型保护装置，完全双重化配置。
该机组于2010年12月投产，2011年4月17日机组大修后启动。16时08分，运行人员检查机组电气系统正常，远方合励磁开关，然后在DCS 画面进行发电机起励操作，突然发变组保护A 柜、B 柜的“发
发变组保护B 柜WFB ‐805A/F动作报告
动作时间：2011年4月17日16时08分22秒562毫秒 动作名称：匝间保护
表2 保护B 柜故障参数 名称 机端电压Ua 机端电压Ub 机端电压Uc 纵向零序电压Uo
单位 整定值 动作值V V V V
‐ ‐ ‐ 3
0.052 5.926 5.918 3.426
由以上报文可以看出，双套匝间保护几乎同时动作，因此排除保护受偶然因素干扰等造成误动作的可能性，确认发电机设备存在异常情况。至于该问题是不是发电机存在匝间短路故障？则需进一步分析。 由保护动作报文可以看出，当发电机起励开始建压后，机端电压Ub 、Uc 开始上升，两套保护的机端电压Ua 都几乎为0V ，鉴于两套保护的匝间保护均取自同一组机端电压互感器TV3，因此首先怀疑该电压互感器一次断线。
安排运行人员就地检查，将发电机机端电压互感器TV3小车拉出后发现，电压互感器一次熔断丝安装不到位，熔丝金属端没有接触到一次触头，由此导致电压A 相断线。见图1。
图1 电压互感器一次熔丝安装不到位 由于该组电压互感器是专用于匝间保护的，当发电机起励后，由于A 相电压断线，在互感器开口三角绕组中产生纵向零序电压。纵向零序电压超过定值后，经过0.2秒短暂延时，发电机匝间保护动作于机组全停。 因此，这次发电机匝间保护动作的真正原因是匝间专用电压互感器一次断线导致，而非真正发生了发电机匝间短路故障，属于保护误动作事故。
3 事故处理
事故的原因为，运行人员在启动前检查发电机机端电压互感器一次熔丝时，操作不当造成一次熔丝安装不到位，且缺乏经验，在熔丝安装后未再次检查确认安装正确，未及时发现错误所导致。 随后进行了事故处理，在检查A 相一次熔丝正常后，将A 相一次熔丝正确安装到位，并检查发电机定子绝缘正常后，机组重新启动，顺利建压成功，于19时20分并网，投入正常运行。
4 匝间保护闭锁中存在的问题
本次事故的原因很简单，属于运行人员的低级操作失误造成的。但是进一步思考，为什么机端电压互感断线时没有发出报警，为什么电压互感器断线没有闭锁匝间保护呢，是否存在保护原理上的缺陷？ 对此，需要进一步研究发变组保护中电压互感器断线原理判据。 4.1 发电机TV 异常判据[5]
根据该保护装置技术说明书，TV 断线判据有二种。
一、双TV 异常判据（电压平衡式TV 异常判别），通过比较两组电压互感器二次侧的电压，当某一TV 失去电压时继电器动作，瞬时发出TV 异常信号，逻辑框图见图2。
图2 电压平衡式TV 异常逻辑框图
二、单TV 异常判据原理。
1）正序电压小于30V ，任一相电流大于0.04In 或断路器处于合位状态。（In 为TA 二次额定值5A 或1A 。）
2）负序电压大于8V 。
满足上述任一条件，且负序电流小于0.2I qd.set 和零序电流小于0.2I qd.set ，同时三相电流都小于I qd.set （I qd.set 为相电流启动值定值。）；延时10 s 报TV 异常，发TV 异常告警信号。在电压恢复正常后恢复。 4.2 机组启动过程TV 断线分析 针对以上两种TV 异常判据可知，因为发电机启动时尚未并网，断路器处于分位，所以单TV 异常判据条件不会满足。 对于双TV 断线判据，尚需根据发电机建压过程进行分析。图3是实录发电机正常启动（软起励）电压上升曲线。曲线开始阶段，电压呈指数上升；为了防止电压超调，后一阶段，电压以一定斜率匀速上升至额定电压。
图
3
发电机正
正常启动电压上上升曲线[6]
在本次次匝间保护误
动作时刻，发发电机刚刚开
开始
建压，动作作时刻电压还还不到额定电压压10%，还属属于启动曲线中中的指数曲线阶段。
根据图图3中的实测电电压曲线，绘绘制出零序电电压3Uo 曲线和双TV 异常判据据中的|U2ab |-|UU 1ab |曲线，见见图4。图4中，零序序电压3Uo>3VV 的时间为t1，即匝间保护护动作时刻；|U2a ab |-|U1ab |>30VV 的时间为t2，即能够判断出出双TV 断线的时时刻。很显然，，在判断出TV T 异常以前，匝间保护已经动动作。
由以上
上分析可见，这两种判据均均无法判断出出发电机启动前前的TV 断线故故障。
据了解解，国内的其他保护厂家也也存在类似问问题，并且也发生生过同样的匝间保护动作事事故。由于未未造成严重后果果，厂家并没有给予足够重重视，导致同同样的问题再次次出现。
5 改进建议议
5.1 运行人员应掌握应对对此类事故的的措施
在目前前的情况下，发电机启动时时如果发生“匝间保护”动动作，运行人员除了考虑发发电机确实发发生了匝间短路路外，首先要检查发电机机机端PT 回路是是否正常，排除除PT 断线导致
的保护误动作作的情况。如如果一味等待确确认是否发生
生发电机匝间故故障，将会延延误机组启动的的宝贵时间。 5.2 建议厂家家解决此类问问题 进一步
步，虽然这类事故是由于运运行人员操作作失
误造造成的，但是是保护装置如如果能正确判判断出发电机机
启动动前TV 断线故故障，并及时时给出TV 断线线告警，由运运行人人员检查并处处理；而不是是错误发出““匝间保护动动作””导致机组全全停，显然能能够快速排除除故障，将发发电机机尽快启动。匝间保护误误动作扩大了了事故范围，将运运行人员的操操作失误扩大大成一次无谓谓的停机，不不但延延误了机组启启动时间，也也浪费了人力力，而锅炉再再次点点火启动也耗耗费了一定的的燃料成本。因此，呼吁吁保护护生产厂家对对这一问题给给予重视，给给出解决办法法，防止止类似问题再再次发生。
6 结结论
1 目前的发发变组保护装装置原理不能够区分发电机启启动前的匝间间专用PT 熔丝丝断线与匝间间保护动作，如果果发电机启动动前发生PT 断断线，必然导导致匝间保护护误动动作。
2 针对发电电机启动时匝匝间保护动作的情况，应首先先考虑是否是是发电机机端端PT 断线导致致。
参考考文献
[1] 李玉海李, 李久红, 张小庆等张. 纵向零序序电压型发电机匝间保护几个问题[J].电力自动化设备电,20001,21(10):63‐66
[2] 王献志王, 张立, 张兵兵海. 纵向零序电压压型发电机匝间保保护分析及改造[J].河北电力技术河,20100,29(4):34‐36
[3] 关建民关. 一次发电机机匝间保护动作的的分析[J].四川电力力技术.20005,(2):26‐28
[4] 师敬波师. 一次零起升升压匝间保护动作作原因分析及处理理[J].河南电力,20009,(2):38‐39
[5] WFB ‐800A 系列微微机发电机变压器器组成套保护装置技术说明书，许继电电气股份有限公司。
[6] 张文斌, 兀鹏越. 华能海门电厂华1号机机组整套启动调试试报告[R].西安:西安
安热工研究院有限公公司,2009(5). 作者者简介：
轩 磊，（197974-），男，大大学，工程师，，从事超高压直直流输输电换流阀及冷却系统的技技术研究工作（Xuanlei ，
Ma le,University, ,Engineer,Eng gaged in technical l rese earch work of HVDC co onverter valv ve and valve e coo oling system. ）
孙钢虎，（19664-），男，大大学，高级工程程师，副总工程程师，，从事电站启动动调试及相关技技术研究工作。。
兀鹏越，（197975-），男，硕硕士，高级工程程师，主任工程程师，，从事电站启动动调试及相关技技术研究工作。。
一起发电机匝间保护误动作事故的分析处理
轩磊1 孙钢虎2 兀鹏越2
（1 许昌许继晶锐科技有限公司 河南许昌 461000；2西安热工研究院有限责任公司 陕西西安 710032）
摘要 论述了某330MW 发电机因为启动前机端电压互感器一次熔丝安装不到位导致的匝间保护误动事故的分析处理过程，并探讨了发变组保护装置中的电压互感器二次回路断线判据原理，指出目前所有的判据均无法正确判断出启动前发生的机端电压互感器断线故障，因而也不能闭锁匝间保护，在这种情况下会导致匝间保护误动作。根据分析结论给出运行人员正确处理此类故障的措施，并提醒保护设备厂家重视并解决此问题。
Summary The paper analyzes the inter ‐turn protection malfunction of a 330MW generator which was caused by the primary voltage transformer fuse being installed not in place before the generator started and explores the criterion principle of the circuit disconnection for the secondary voltage transformer in the generator and transformer unit protection devices, points out that all of the currently criterions cannot determine the disconnection fault correctly before the start of the generator.Therefore, the inter ‐turn protection cannot be latched , in this case, it will lead to malfunction of inter ‐turn protection. The measures are provided for the staff to handle such malfunction correctly according to the analysis, meanwhile, the protection equipment manufacturers should be reminded to pay attention and resolve such kind of issue.
关键词 匝间保护 断线 电压互感器 误动作
Key words inter ‐turn protection disconnection voltage transformer malfunction 中图分类号： TM76 文献标识码：B 文章编号：
0 引言
目前，采用纵向零序电压的发电机定子匝间保护在大机组中得到了广泛的应用。但是实践运行表明，该保护误动作率比较高[1‐4]。为此，尽管研究开发人员对保护原理进行不断改进，以防止各种情况下的保护误动作的发生，比如针对匝间保护采取了专用的PT 断线闭锁元件等，但是在一些特殊情况下仍然会出现因为PT 断线导致的匝间保护误动作。
本文通过对一起因为运行人员误操作而导致的发电机匝间保护误动事故的分析及处理，指出目前的匝间保护原理中，缺乏对发电机启动前一次PT 断线这种情况的闭锁，仍会导致匝间保护误动作。建议设备厂家对此进行改进，并为迅速排除类似故障的提供有益的借鉴。
电机匝间”保护动作，励磁开关跳闸，主汽门关闭，锅炉MFT 动作，机组停机。
2 事故分析
事故发生后，调试人员在发变组保护装置调出事故报文如下：
发变组保护A 柜WFB ‐805A/F动作报告
动作时间：2011年4月17日16时08分22秒560毫秒 动作名称：匝间保护
表1 保护A 柜故障参数 名称 机端电压Ua 机端电压Ub 机端电压Uc 纵向零序电压Uo
单位 整定值 动作值V V V V
‐ ‐ ‐ 3
0.050 5.912 5.925 3.419
1 事故经过
某330MW 发电机组采用发电机‐变压器组单元接线，发变组保护采用WAF ‐805AF 微机型保护装置，完全双重化配置。
该机组于2010年12月投产，2011年4月17日机组大修后启动。16时08分，运行人员检查机组电气系统正常，远方合励磁开关，然后在DCS 画面进行发电机起励操作，突然发变组保护A 柜、B 柜的“发
发变组保护B 柜WFB ‐805A/F动作报告
动作时间：2011年4月17日16时08分22秒562毫秒 动作名称：匝间保护
表2 保护B 柜故障参数 名称 机端电压Ua 机端电压Ub 机端电压Uc 纵向零序电压Uo
单位 整定值 动作值V V V V
‐ ‐ ‐ 3
0.052 5.926 5.918 3.426
由以上报文可以看出，双套匝间保护几乎同时动作，因此排除保护受偶然因素干扰等造成误动作的可能性，确认发电机设备存在异常情况。至于该问题是不是发电机存在匝间短路故障？则需进一步分析。 由保护动作报文可以看出，当发电机起励开始建压后，机端电压Ub 、Uc 开始上升，两套保护的机端电压Ua 都几乎为0V ，鉴于两套保护的匝间保护均取自同一组机端电压互感器TV3，因此首先怀疑该电压互感器一次断线。
安排运行人员就地检查，将发电机机端电压互感器TV3小车拉出后发现，电压互感器一次熔断丝安装不到位，熔丝金属端没有接触到一次触头，由此导致电压A 相断线。见图1。
图1 电压互感器一次熔丝安装不到位 由于该组电压互感器是专用于匝间保护的，当发电机起励后，由于A 相电压断线，在互感器开口三角绕组中产生纵向零序电压。纵向零序电压超过定值后，经过0.2秒短暂延时，发电机匝间保护动作于机组全停。 因此，这次发电机匝间保护动作的真正原因是匝间专用电压互感器一次断线导致，而非真正发生了发电机匝间短路故障，属于保护误动作事故。
3 事故处理
事故的原因为，运行人员在启动前检查发电机机端电压互感器一次熔丝时，操作不当造成一次熔丝安装不到位，且缺乏经验，在熔丝安装后未再次检查确认安装正确，未及时发现错误所导致。 随后进行了事故处理，在检查A 相一次熔丝正常后，将A 相一次熔丝正确安装到位，并检查发电机定子绝缘正常后，机组重新启动，顺利建压成功，于19时20分并网，投入正常运行。
4 匝间保护闭锁中存在的问题
本次事故的原因很简单，属于运行人员的低级操作失误造成的。但是进一步思考，为什么机端电压互感断线时没有发出报警，为什么电压互感器断线没有闭锁匝间保护呢，是否存在保护原理上的缺陷？ 对此，需要进一步研究发变组保护中电压互感器断线原理判据。 4.1 发电机TV 异常判据[5]
根据该保护装置技术说明书，TV 断线判据有二种。
一、双TV 异常判据（电压平衡式TV 异常判别），通过比较两组电压互感器二次侧的电压，当某一TV 失去电压时继电器动作，瞬时发出TV 异常信号，逻辑框图见图2。
图2 电压平衡式TV 异常逻辑框图
二、单TV 异常判据原理。
1）正序电压小于30V ，任一相电流大于0.04In 或断路器处于合位状态。（In 为TA 二次额定值5A 或1A 。）
2）负序电压大于8V 。
满足上述任一条件，且负序电流小于0.2I qd.set 和零序电流小于0.2I qd.set ，同时三相电流都小于I qd.set （I qd.set 为相电流启动值定值。）；延时10 s 报TV 异常，发TV 异常告警信号。在电压恢复正常后恢复。 4.2 机组启动过程TV 断线分析 针对以上两种TV 异常判据可知，因为发电机启动时尚未并网，断路器处于分位，所以单TV 异常判据条件不会满足。 对于双TV 断线判据，尚需根据发电机建压过程进行分析。图3是实录发电机正常启动（软起励）电压上升曲线。曲线开始阶段，电压呈指数上升；为了防止电压超调，后一阶段，电压以一定斜率匀速上升至额定电压。
图
3
发电机正
正常启动电压上上升曲线[6]
在本次次匝间保护误
动作时刻，发发电机刚刚开
开始
建压，动作作时刻电压还还不到额定电压压10%，还属属于启动曲线中中的指数曲线阶段。
根据图图3中的实测电电压曲线，绘绘制出零序电电压3Uo 曲线和双TV 异常判据据中的|U2ab |-|UU 1ab |曲线，见见图4。图4中，零序序电压3Uo>3VV 的时间为t1，即匝间保护护动作时刻；|U2a ab |-|U1ab |>30VV 的时间为t2，即能够判断出出双TV 断线的时时刻。很显然，，在判断出TV T 异常以前，匝间保护已经动动作。
由以上
上分析可见，这两种判据均均无法判断出出发电机启动前前的TV 断线故故障。
据了解解，国内的其他保护厂家也也存在类似问问题，并且也发生生过同样的匝间保护动作事事故。由于未未造成严重后果果，厂家并没有给予足够重重视，导致同同样的问题再次次出现。
5 改进建议议
5.1 运行人员应掌握应对对此类事故的的措施
在目前前的情况下，发电机启动时时如果发生“匝间保护”动动作，运行人员除了考虑发发电机确实发发生了匝间短路路外，首先要检查发电机机机端PT 回路是是否正常，排除除PT 断线导致
的保护误动作作的情况。如如果一味等待确确认是否发生
生发电机匝间故故障，将会延延误机组启动的的宝贵时间。 5.2 建议厂家家解决此类问问题 进一步
步，虽然这类事故是由于运运行人员操作作失
误造造成的，但是是保护装置如如果能正确判判断出发电机机
启动动前TV 断线故故障，并及时时给出TV 断线线告警，由运运行人人员检查并处处理；而不是是错误发出““匝间保护动动作””导致机组全全停，显然能能够快速排除除故障，将发发电机机尽快启动。匝间保护误误动作扩大了了事故范围，将运运行人员的操操作失误扩大大成一次无谓谓的停机，不不但延延误了机组启启动时间，也也浪费了人力力，而锅炉再再次点点火启动也耗耗费了一定的的燃料成本。因此，呼吁吁保护护生产厂家对对这一问题给给予重视，给给出解决办法法，防止止类似问题再再次发生。
6 结结论
1 目前的发发变组保护装装置原理不能够区分发电机启启动前的匝间间专用PT 熔丝丝断线与匝间间保护动作，如果果发电机启动动前发生PT 断断线，必然导导致匝间保护护误动动作。
2 针对发电电机启动时匝匝间保护动作的情况，应首先先考虑是否是是发电机机端端PT 断线导致致。
参考考文献
[1] 李玉海李, 李久红, 张小庆等张. 纵向零序序电压型发电机匝间保护几个问题[J].电力自动化设备电,20001,21(10):63‐66
[2] 王献志王, 张立, 张兵兵海. 纵向零序电压压型发电机匝间保保护分析及改造[J].河北电力技术河,20100,29(4):34‐36
[3] 关建民关. 一次发电机机匝间保护动作的的分析[J].四川电力力技术.20005,(2):26‐28
[4] 师敬波师. 一次零起升升压匝间保护动作作原因分析及处理理[J].河南电力,20009,(2):38‐39
[5] WFB ‐800A 系列微微机发电机变压器器组成套保护装置技术说明书，许继电电气股份有限公司。
[6] 张文斌, 兀鹏越. 华能海门电厂华1号机机组整套启动调试试报告[R].西安:西安
安热工研究院有限公公司,2009(5). 作者者简介：
轩 磊，（197974-），男，大大学，工程师，，从事超高压直直流输输电换流阀及冷却系统的技技术研究工作（Xuanlei ，
Ma le,University, ,Engineer,Eng gaged in technical l rese earch work of HVDC co onverter valv ve and valve e coo oling system. ）
孙钢虎，（19664-），男，大大学，高级工程程师，副总工程程师，，从事电站启动动调试及相关技技术研究工作。。
兀鹏越，（197975-），男，硕硕士，高级工程程师，主任工程程师，，从事电站启动动调试及相关技技术研究工作。。