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[摘 要]本文分析了一起1000MW级发电机定子接地保护动作跳机事故，通过调取保护动作报文和录波数据，结合全面检查，得出事故发生的根本原因系发电机出口电压互感器内部绕组发生匝间短路故障。
[关键词]定子接点保护；电压互感器；匝间短路
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0097-01
0 引言
根据现行规程规定，目前我国1000 MW级发电机定子接地保护主要采用两种方式：注入式定子接地保护、基波零序电压判据加3次谐波判据构成的100%定子接地保护。两种方式均能实现对定子绕组100%范围内接地故障的保护。电压互感器（下文简称PT）作为电力一次系统和二次系统的联络设备，为保护装置、测量装置、计量装置等装置提供所需的电压。近期，某发电公司1000 MW级在运机组发电机定子接地保护动作，机组非计划停机。本文结合这起发变组基波定子接地保护动作跳机的案例，重点阐述了该类事件的典型分析思路与过程，就发电机组机端出口PT一次绕组匝间短路与发电机定子接地保护动作的关系进行了论述，提出了具体检查防范措施，对其他电厂同类型问题有积极的借鉴意义。
1 系统概括
该汽轮发电机组额定功率为1030 MW，自并励静止励磁系统，水氢氢冷却方式。采用国电南京自动化股份有限公司生产的DGT 801型数字式发电机变压器组保护装置，配置两套发电机电子接地保护，均采用基波零序电压3U0判据加3次谐波3ω判据原理构成的100%定子接地保护方式。发电机出口电压互感器型号为JDZX3-27。机组于2013年6月投产。
2故障诊断及原因分析
2.1 发变组保护系统检查情况
机组跳机事故发生后，依次对发变组保护系统进行了如下检查。
（1）查看发变组保护屏，显示屏报“发电机3U0定子接地保护动作”。检查屏柜端子排定子接地保护相关接线及二次保险，二次回路接线可靠，端子排无异常；检查发变组保护装置机端三相电压、机端开口三角零序电压和中性点零序电压，采样无异常；对发电机3U0定子接地保护定值进行复校，保护装置无异常；对定子接地保护相关二次回路进行绝缘检查，绝缘良好。
进一步查阅发变组保护装置技术说明书、定值单及相关图纸，装置发电机基波零序电压定子接地保护原理为：机端零序电压3U0与发电机中性点零序电压3U0同时达到定值时，且CPU A与CPU B同时动作时，保护动作出口。调取装置此保护定值为：10 V，0.5 s。装置机端零序电压取自发电机出口PT，中性点零序电压取自发电机中性点接地变。
调取发变组装置内部录波，动作时刻，保护柜机端3U0达到12.4 V和中性点3U0达到12.8 V，装置正常动作。
（2）查阅发变组故障录屏录波文件，保护动作首发为发变组保护柜“发电机3U0定子接地保护动作”。查看波形图，发电机中性点和机端零序电压同时升高，均达10V以上，与发变组保护数据一致。且发电机定子线电压3相基本平衡，但C相电压稍高于另外两相。
综合发变组保护屏和故障录波屏分析情况，动作原因基本指向一次设备，呈现出发电机A相出口PT一次绕组匝间短路特征[1]。
2.2发电机一次系统检查情况
结合电气二次分析情况，依次对发电机系统进行了如下检查。
（1）对发电机本体进行外管检查，未见异常；对发电机绝缘进行测量，定子绝缘电阻、转子绝缘电阻均符合规程要求。
（2）对发电机中性点接地电阻柜进行检查及试验，未见异常；
（3）对发电机出口PT进行检查：
1）检查发电机出口PT外观无异常；
2）对发电机出口PT进行绝缘电阻测试无异常；
3）对发电机出口PT進行直流电阻测量，其中A相PT一次直流电阻为2.543 kΩ，2013年交接试验为3.12 kΩ，差异为18 %，其他电压互感器差异为2 %以下；
4）对发电机出口PT进行励磁特性试验，其中，A相PT无法升压，试验仪器报PT内部短路，其他PT励磁特性正常。
结合上述检查情况，可判断发电机出口PT A相存在内部匝间短路故障。后续对A相PT进行3倍频耐压试验，试验结果确认A相PT一次匝间短路。
2.3 原因分析
当发电机出口PT发生内部匝间短路故障时，会导致发电机一次系统的对称性遭到破坏，引起发电机定子电压三相不平衡，进而在一次系统产生不平衡零序电压，在发电机机端出口PT二次开口三角回路中产生发电机机端零序电压，在中性点接地电阻柜二次电压回路中产生中性点零序电压。对发变组保护装置而言，会感应到和发电机定子真实接地故障“一样”的零序电压，从而引起发变组保护屏“发电机3U0定子接地保护”动作。
3建议
近年来，已发生多起由于发电机出口PT匝间短路导致的发电机定子接地保护动作事件，特别是在1000 MW级机组中呈多发趋势。目前，1000 MW级机组发电机出口PT主要采用电磁式浇注式一次成型电压互感器，因此建议前期采购发电机出口PT时，严把质量关；对于已投产的机组，建议将发电机出口PT绝缘等级提高至F级，同时，在机组检修时，进一步加强发电机出口PT绝缘电阻测试、直流电阻测试、局部放电试验和励磁特性试验等定期项目，发现有异常及时更换。
4结语
此次1000 MW级在运机组发电机定子接地保护动作，非发电机定子真实接地故障所致，而是由于发电机出口PT匝间短路导致。选用质量良好的电压互感器，严格执行预试规程，有意识的加强针对PT匝间短路的检测，可以有效的避免类似问题的发生。
参考文献
[1] 陈俊，陈佳胜，张琦雪，等.发电机机端电压互感器匝间短路导致定子接地保护动作分析[J].电力系统自动化.2016，40（10）：143-147.
CHEN Jun，CHEN Jiasheng，ZHANG Qixue. Operation Analysis of Stator Earth Protection Due to Voltage Transformer Inter-turn Short-circuit at Generator Termina.[J].Automation of Electric Power System，2016，40（10）：143-147.
[关键词]定子接点保护；电压互感器；匝间短路
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0097-01
0 引言
根据现行规程规定，目前我国1000 MW级发电机定子接地保护主要采用两种方式：注入式定子接地保护、基波零序电压判据加3次谐波判据构成的100%定子接地保护。两种方式均能实现对定子绕组100%范围内接地故障的保护。电压互感器（下文简称PT）作为电力一次系统和二次系统的联络设备，为保护装置、测量装置、计量装置等装置提供所需的电压。近期，某发电公司1000 MW级在运机组发电机定子接地保护动作，机组非计划停机。本文结合这起发变组基波定子接地保护动作跳机的案例，重点阐述了该类事件的典型分析思路与过程，就发电机组机端出口PT一次绕组匝间短路与发电机定子接地保护动作的关系进行了论述，提出了具体检查防范措施，对其他电厂同类型问题有积极的借鉴意义。
1 系统概括
该汽轮发电机组额定功率为1030 MW，自并励静止励磁系统，水氢氢冷却方式。采用国电南京自动化股份有限公司生产的DGT 801型数字式发电机变压器组保护装置，配置两套发电机电子接地保护，均采用基波零序电压3U0判据加3次谐波3ω判据原理构成的100%定子接地保护方式。发电机出口电压互感器型号为JDZX3-27。机组于2013年6月投产。
2故障诊断及原因分析
2.1 发变组保护系统检查情况
机组跳机事故发生后，依次对发变组保护系统进行了如下检查。
（1）查看发变组保护屏，显示屏报“发电机3U0定子接地保护动作”。检查屏柜端子排定子接地保护相关接线及二次保险，二次回路接线可靠，端子排无异常；检查发变组保护装置机端三相电压、机端开口三角零序电压和中性点零序电压，采样无异常；对发电机3U0定子接地保护定值进行复校，保护装置无异常；对定子接地保护相关二次回路进行绝缘检查，绝缘良好。
进一步查阅发变组保护装置技术说明书、定值单及相关图纸，装置发电机基波零序电压定子接地保护原理为：机端零序电压3U0与发电机中性点零序电压3U0同时达到定值时，且CPU A与CPU B同时动作时，保护动作出口。调取装置此保护定值为：10 V，0.5 s。装置机端零序电压取自发电机出口PT，中性点零序电压取自发电机中性点接地变。
调取发变组装置内部录波，动作时刻，保护柜机端3U0达到12.4 V和中性点3U0达到12.8 V，装置正常动作。
（2）查阅发变组故障录屏录波文件，保护动作首发为发变组保护柜“发电机3U0定子接地保护动作”。查看波形图，发电机中性点和机端零序电压同时升高，均达10V以上，与发变组保护数据一致。且发电机定子线电压3相基本平衡，但C相电压稍高于另外两相。
综合发变组保护屏和故障录波屏分析情况，动作原因基本指向一次设备，呈现出发电机A相出口PT一次绕组匝间短路特征[1]。
2.2发电机一次系统检查情况
结合电气二次分析情况，依次对发电机系统进行了如下检查。
（1）对发电机本体进行外管检查，未见异常；对发电机绝缘进行测量，定子绝缘电阻、转子绝缘电阻均符合规程要求。
（2）对发电机中性点接地电阻柜进行检查及试验，未见异常；
（3）对发电机出口PT进行检查：
1）检查发电机出口PT外观无异常；
2）对发电机出口PT进行绝缘电阻测试无异常；
3）对发电机出口PT進行直流电阻测量，其中A相PT一次直流电阻为2.543 kΩ，2013年交接试验为3.12 kΩ，差异为18 %，其他电压互感器差异为2 %以下；
4）对发电机出口PT进行励磁特性试验，其中，A相PT无法升压，试验仪器报PT内部短路，其他PT励磁特性正常。
结合上述检查情况，可判断发电机出口PT A相存在内部匝间短路故障。后续对A相PT进行3倍频耐压试验，试验结果确认A相PT一次匝间短路。
2.3 原因分析
当发电机出口PT发生内部匝间短路故障时，会导致发电机一次系统的对称性遭到破坏，引起发电机定子电压三相不平衡，进而在一次系统产生不平衡零序电压，在发电机机端出口PT二次开口三角回路中产生发电机机端零序电压，在中性点接地电阻柜二次电压回路中产生中性点零序电压。对发变组保护装置而言，会感应到和发电机定子真实接地故障“一样”的零序电压，从而引起发变组保护屏“发电机3U0定子接地保护”动作。
3建议
近年来，已发生多起由于发电机出口PT匝间短路导致的发电机定子接地保护动作事件，特别是在1000 MW级机组中呈多发趋势。目前，1000 MW级机组发电机出口PT主要采用电磁式浇注式一次成型电压互感器，因此建议前期采购发电机出口PT时，严把质量关；对于已投产的机组，建议将发电机出口PT绝缘等级提高至F级，同时，在机组检修时，进一步加强发电机出口PT绝缘电阻测试、直流电阻测试、局部放电试验和励磁特性试验等定期项目，发现有异常及时更换。
4结语
此次1000 MW级在运机组发电机定子接地保护动作，非发电机定子真实接地故障所致，而是由于发电机出口PT匝间短路导致。选用质量良好的电压互感器，严格执行预试规程，有意识的加强针对PT匝间短路的检测，可以有效的避免类似问题的发生。
参考文献
[1] 陈俊，陈佳胜，张琦雪，等.发电机机端电压互感器匝间短路导致定子接地保护动作分析[J].电力系统自动化.2016，40（10）：143-147.
CHEN Jun，CHEN Jiasheng，ZHANG Qixue. Operation Analysis of Stator Earth Protection Due to Voltage Transformer Inter-turn Short-circuit at Generator Termina.[J].Automation of Electric Power System，2016，40（10）：143-147.