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关于硗碛水电站失磁保护拒动的分析及处理

文档作者：谢建荣1 邓丛林2 文档来源： 1. 四川华能宝兴河水电有限责任公司 2. 中国水电顾问集团成都院		点击数：	更新时间： 2025年06月03日
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收稿日期：2015-04-30
作者简介：谢建荣（1966-），男，高级技师，主要研究方向:水电站电
气系统运行与管理。
关于硗碛水电站失磁保护拒动的分析及处理
谢建荣1，邓丛林2
（1. 四川华能宝兴河水电有限责任公司，四川雅安625000；2. 中国水电顾问集团成都院，四川成都610072）
摘要：对硗碛水电站3 号机9.27 励磁事故进行了情况介绍，对事故原因进行了分析，并提出了处理意见，对今后发
电机失磁保护定值整定具有一定的借鉴意义。
关键词：发电机；继电保护；失磁保护
中图分类号：TM307 文献标识码：B 文章编号：1672-5387（2015）07-0060-02
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.017
第38 卷第7 期水电站机电技术Vol.38 No.7
2015 年07 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station Jul.2015
0 前言
硗碛水电站位于四川省宝兴县境内青衣江主源
宝兴河上游，为高坝引水式的电站，是宝兴河流域梯
级滚动开发规划“一库八级”的龙头水库电站，工程
枢纽由拦河大坝、泄洪洞、放空洞、引水隧洞、调压
井、压力管道和地下厂房等建筑物组成。电站共装机
3 台，机端电压为13.8 kV，单机容量80 MW，总装机
容量240 MW。工程主要任务为单一发电，无航运、
漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。
电站3 台机组采用发变组单元接线形式，设发
电机出口断路器，经3 台220 kV 主变压器升压至开
关站，开关站为单母线，含三回进线和两回出线，一
回至民治电站，一回备用。
发电机采用自并励励磁系统，机端电压经励磁
变压器降压至功率柜，经整流后为转子绕组供电。
1 励磁事故过程情况
2009 年9 月27 日11∶14，3 号机组开机，11∶
20 并网，随后开始增负荷。
根据许继电气股份有限公司的分析报告，在增
加负荷的过程中有如下现象：
（1）转子回路打火；
（2）根据转子电压录波文件来看，从11∶22 左
右开始到11∶25∶20 时间内发生多次间歇性的波
形畸变；在11：25∶20 之前的时间里励磁电压基本
保持在110 V 到160 V 之间的值，在11∶25∶23 左
右的时候，励磁电压突然增大了一倍达到280 V，在
11∶25∶20 到11∶25∶35 时间内励磁电压激烈的
大幅度波动；
（3）11∶25 之后机组的无功功率持续下降，在
11∶25∶20 开始无功功率急剧下降，在5 s 内下降
到-65MV，发电机做深度进相运行；
（4）励磁电流是阶段性的增大，说明这个过程是
阶段性增负荷的过程，在每个负荷值的阶段里励磁
电流是稳定的；
（5）定子电流阶段性升高，11∶25∶20 开始定子
电流急剧增大，11∶25∶30 达到最大4 900 多A，在
11∶25∶27 左右达到4 100 A 二次值达到4.1 A；
（6）发电机机端电压非常稳定，从11∶19∶05
到11∶25∶55 时间内保持在13.6~14 kV 之间；
（7）励磁回路碳刷到转子之间的继电环有严重的
灼烧现象（见图1）；
（8）11∶25∶20 主变A 套“一侧过流保护”动
作；11∶25∶30 主变B 套“一侧过流保护”动作跳开
主变断路器；
图1 转子回路引线到滑环的铜排烧断
60
（9）发电机保护没有动作；
（10）11∶26∶30 手动紧急停机。
2 事故原因分析
通过对上述事故过程及各项数据进行分析，事
故原因为：
（1）励磁回路打火处接触不良，造成过电压打火；
（2）因为接触不良导致接触电阻过大，而励磁系
统是以恒励磁电流的方式运行的（不同负荷状态下励
磁电流是不同的，所以励磁电流波形是平滑的阶梯
形的），励磁系统为了保证恒定的励磁电流，必须要
增大励磁电压，因此在升负荷过程中励磁电压会有
畸变；
（3）11∶25∶20 时，因励磁引线烧断，发电机失
磁了，而发电机此时挂在电网上，只能是无功倒送，
做进相运行，并且做深度进相，此时发电机定子电流
增大，主变的相电流也增大；
（4）对于发电机主保护来说，励磁引线断线是发
电机外部的故障，发电机主保护不会动作，低电压闭
锁过流保护因为机端电压下不来所以过流被闭锁，
定子接地、转子接地、过电压、负序过流保护都不会
动作，过负荷保护发信段虽满足过流条件，但满足时
间只有3 s，保护不会动作发信；反时限动作跳闸段，
由于时限较长，也不会动作。失磁保护因为机端阻抗
未进入到静稳动作圆内（整定值：Z1B=11.61 Ω，深
度进相时保护计算的机端阻抗幅值12.66 Ω），且励
磁系统强励，转子电压不满足条件，系统电压也下不
来，因此失磁不会发信及动作跳闸。主变过流保护满
足动作条件（动作电流方向指向变压器），主变高压
侧后备保护一段过流动作，延时0.7 s 跳开主变高压
侧断路器，发电机跟电网断开不再做进相运行，由于
发电机自身失磁定子电流消失了，发电机保护还是
不会动作。
3 事故结论
在对整个事故过程及事故原因进行详细分析
后，得出结论为：
（1）此次故障是发电机励磁回路故障导致发电机
失磁，使得发电机进相运行造成主变高压侧过流，变
压器过流保护动作。变压器过流保护先动作，主要是
因为主变过流保护作为主变倒送电时主变后备保
护，整定值为1.3 倍主变高压侧额定电流值，发电机
失磁进相运行时，电流值增大满足动作条件；
（2）因为机端阻抗未进入到静稳动作圆内，且经
过励磁电压和机端电压闭锁，在整个励磁断线失磁
故障中，励磁电压和机端电压基本维持不变，不满足
低电压闭锁动作条件，因此，发电机失磁保护没动
作。
4 处理意见
在了解事故整个情况后，现场进行了如下处理：
（1）对3 号机转子及定子进行检查测试，消除其
他隐患。
（2）更换损坏的励磁引线铜排。
（3）对1、2 号机转子引线相应位置的螺丝进行检
查，避免类似情况发生。
（4）保护处理意见：
①主变高压侧过流保护加入复合电压闭锁，通过
电压闭锁防止机组进相过流时主变过流保护越级跳
闸，具体定值调整如下：
增加低电压闭锁和负序电压闭锁；
复压闭锁负序相电压定值：6 V；
复压闭锁相间低电压定值：90 V。
②调整发电机失磁保护动作时限以及机端低电
压定值。在大电网系统运行条件下，发电机励磁回路
断线失磁时励磁低电压和机端低电压判据很难满
足，为了让发电机失磁保护能可靠动作，考虑在原有
失磁判据基础上静稳阻抗圆增加一个长延时段（带
TV 断线闭锁），经长延时后动作跳闸。长延时整定应
按躲开系统振荡考虑。具体定值调整如下：
静稳阻抗圆经系统电压闭锁段延时由1 s 改为
0.5 s；
静稳阻抗圆经励磁电压闭锁段延时由2.5 s 改
为1 s；
增加不经系统和励磁电压闭锁的静稳阻抗圆延
时2 s 跳闸出口；
静稳阻抗圆Z1B 由11.61 Ω 改为13.49 Ω；
系统低电压整定值由80 V 改为90 V。
（5）保护厂家根据上述方案，完成相关程序的编
写和保护装置测试配合工作。
5 结论
通过对此次事故的分析，由于大电网具有很强
的电压支撑作用，加上励磁系统本身的强励作用，对
于励磁绕组断线故障，系统电压和机端电压降低幅
度不大，因此相关低电压定值不宜取得过低，同时，
水轮发电机失磁保护阻抗圆不宜整定得过小，宜采
用静稳阻抗圆，阻抗圆边界值根据DL/684 中要求整
定，另外，根据四川省电网继电保护专业反事故措施
《川电调[2006]96 号文》规定，为确保各种失磁故障
均能够切除，失磁保护宜配置一段不经低电压闭锁
的、稍长延时的定子阻抗判据。
谢建荣，等第7 期 ：关于硗碛水电站失磁保护拒动的分析及处理 61

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