「实战经验」5.5.4故障排查分析案例分享

时间：2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-10 负序等效网络及负序电压和电流相量图分析发电机外部发生不对称故障时、内部发生不对称故障时、匝间短路时发电机负序功率方向。电压互感器接线错误分析。将出现零序功率方向过电流保护和接地距离保护在区外短路时误动作，在区内短路时拒动的情况。如图5-16a所示，若在UN=10.5kV的发电机定子A相绕组α=0.5处（F点）发生单相接地短路故障，试画出各相对地电压和零序电压的相量图，并求出电压互感器TV开口三角形侧的零序电压3U0。

【例5-14】分析发电机外部发生不对称故障时、内部发生不对称故障时、匝间短路时发电机负序功率方向（负序电压取自机端，负序电流取自发电机中性点）。

【解】（1）当发电机外部发生不对称故障时，其负序等效网络及其相量图如图5-10a所示。由图可知，。

（2）当发电机内部发生不对称故障时，其负序等效网络及相量图如图5-10b所示。由图可知，，。

（3）当发电机匝间短路时，其负序等效网络及相量如图5-10c所示。由图可知，。

图5-10 负序等效网络及负序电压和电流相量图

【例5-15】分析发电机外部发生不对称故障时、内部发生不对称故障时、匝间短路时发电机负序功率方向（负序电压和电流取自机端）。

【解】（1）当发电机外部发生不对称故障时，其负序等效网络及其相量图如图5-11a所示。由图可知，。

（2）当发电机内部发生不对称故障时，其负序等效网络及相量图如图5-11b所示。由图可知，。

（3）当发电机匝间短路时，其负序等效网络及相量图如图5-11c所示。由图可知，

图5-11 负序等效网络及负序电压和电流相量图，。

【例5-16】电压互感器接线错误分析。

【分析】 TV二次、三次绕组共用N线错误接线如图5-12所示。图中TV二次、三次绕组中性线N共用一电缆芯线，且三次绕组开口三角形极性接反，于是出现以下情况。

1）正确接线。当一次系统单相接地时，WXB-11C型保护自产电压为

式中，、、分别为TV二次绕组的三相电压相量。

2）TV错误接线。如图5-12所示（同时开口三角形极性接反），当一次系统单相接地时，WXB-11C型保护测量绕组测量到的三相电压相量为

式中，、、分别为保护测量到的三相电压相量。

将三相电压相量式代入保护自产为

图5-12 TV二次、三次绕组共用N线错误接线图

由上述分析可知，图5-12所示接线在一次系统单相接地时，保护检测的自产和TV按正确接线时检测到的自产方向相反，同时保护测量到的三相电压、、与实际故障时的三相电压、、在数值上和相位上也完全不相同。将出现零序功率方向过电流保护和接地距离保护在区外短路时误动作，在区内短路时拒动的情况。只有将WXB-11C型微机保护三相电压测量绕组YN的N线与零序电压测量绕组的3U_0N（或3U_0L）线相连的地方断开，3U_0N接至小母线N600，3U_0L接至L720时，才能彻底避免以上错误接线时保护的不正确动作。在保护屏内，保护三相电压测量绕组YN的N线和零序电压测量绕组的L或N线或其他TV二次绕组均不能因正常运行时同电位就在保护屏内直接连接，而应分别在接地小母线N600处相连，如图5-13所示。图5-13a为保护屏内端子U_N和端子3U_0L相连后接至小母线L720的错误接线；图5-13b为保护屏内U_N和端子3U_0L（或3U_0N）分别接至小母线L720、N600的正确接线。

图5-13 TV及保护屏内接线

图5-14所示为TV二次、三次绕组中性线N用一电缆，R分别为开口三角形L、N电缆芯线由升压站到主控室的直流电阻，当三次绕组开口三角形存在P和M点（M为保护装置接地点，TVX线路单相互感器）短路时，将出现以下情况。

图5-14 TV二次、三次绕组N共线错误接线图

1）TV正确接线。当一次系统单相接地时，PXW-32型保护自产电压为

式中，、、分别为TV二次绕组的三相电压相量。

2）TV错误接线。如图5-14所示错误接线，同时开口三角形存在P和M点短路时。当一次系统单相接地时，电阻R上的电压降落为，于是PXW-32型保护测量绕组测量到的三相电压相量为

式中，、、分别为保护测量到的三相电压相量。将上式代入保护自产为

由上述分析可知，图5-14所示接线在一次系统单相接地时，保护检测到的自产和TV按正确接线时检测到的自产方向相反，同时保护测量到的三相电压、、与实际故障时的三相电压、、在数值上和相位上也完全不相同。将出现零序功率方向过电流保护和接地距离保护在区外短路时误动作，在区内短路时拒动的情况。

反事故措施要点：

1）经控制室零相小母线（N600）连接的多组TV二次绕组和三次绕组回路，在控制室将N600小母线一点接地。

2）各组TV二次绕组中性点和三次绕组开口三角形在升压站的接地点均应断开，为保证接地可靠，各组TV二次绕组中性线不得接有可能断开的断路器、接触器或熔断器等。在控制室一点接地的各组TV二次绕组，在升压站将二次绕组中性点经放电电压符合反事故措施要求的放电间隙或氧化锌阀片接地。

3）各组TV二次绕组YN的N线（YN绕组的A、B、C、N用4芯）和三次绕组的N线（开口三角形绕组接地线的L、N用2芯）均由各自独立的电缆芯线从升压站引至控制室，分别接N600接地小母线，即各组TV二次绕组中性线N和三次绕组的中性线N不共用共线（其他任何TV二次绕组的N线也不共用共线）。

4）在保护屏内，继电器测量绕组中性线N和开口三角形测量绕组的中性线N分别引至端子排（端子排上也不能相连），再分别接至N600小母线。

TV二次、三次绕组与保护之间的正确接线如图5-15所示。图中，TV1为Ⅰ段母线电压互感器二次、三次绕组，TV2为Ⅱ段母线电压互感器二次、三次绕组，TVX为线路同期合闸用的电压互感器二次绕组。

【例5-17】如图5-16a所示，若在U_N=10.5kV的发电机定子A相绕组α=0.5处（F点）发生单相接地短路故障（发电机绕组中性点直接接地），试画出各相对地电压和零序电压的相量图，并求出电压互感器TV开口三角形侧的零序电压3U₀。

图5-15 TV二次、三次绕组与保护之间的正确接线(www.xing528.com)

图5-16 例5-17相量图

图5-17 接地时相量图

【解】电流互感器二次额定电流分为1A和5A两类，而电压互感器的二次额定线电压为100V。在中性点直接接地系统和中性点不直接接地系统中，电压互感器电压比有区别。在中性点直接接地系统中发生单相接地故障时，开口三角形侧可能出现最大零序电压3U₀的大小为故障相电压U_p；而在中性点非直接接地系统中发生单相接地故障时，开口三角形侧可能出现最大零序电压3U₀的大小为3倍故障相电压3U_p，如图5-17所示。为保证电压互感器开口三角形侧二次额定电压不超过100V，对用于中性点直接接地系统中的电压互感器电压比取为（U_N额定线电压），而用于中性点非直接接地系统中的电压互感器电压比取为。