云南电力技术有限责任公司650217
1引言
随着自动化技术的进步，电力系统运行过程中常需要把系统的联络线或联络变与电力系统并列，这种将小系统通过断路器等开关设备并入大系统的操作称为同期操作，发电机并网是发电厂的重大操作，非同期并列是发电厂电气的恶性事故之一，并列合闸瞬间，将会产生很大的冲击电流和电磁力矩。本文经过对一起水电站机组差动保护异常动作停机事件的原因分析，详细地介绍了事件的经过及分析查找过程，经多次试验排查原因，最终成功地找出了其产生的原因并处理了该异常问题，暴露出同期装置检同期合闸定值和参数设置不当的问题，并从技术管理角度给出了相关建议，希望能对水电站类似的异常隐患起到参考和借鉴作用。
某水电站总装机容量为2×3.5MW机组，电站负荷以1回35kV线路送出。采用玉溪水力发电厂生产的2台3500千瓦卧冲击式机组，流量2.6立方米/秒，水头330米，引水渠全长4160米，设计多年平均发电量3722万千瓦时、年利用5317小时、保证出力1580千瓦，高程1076.94米。
2.事件背景
2018年11月3日两台机均满负荷运行，运行人员发现2号机调速器氮气偏低，便向调度申请2号机停机加注氮气，12时51分28秒运行人员分开2号机603断路器，停2号机加注氮气；在氮气加注完毕，向调度申请后，下午15时03分29秒603断路器合闸成功2号机并网运行，同时2号发电机差动保护动作；15时03分30秒收到603断路器分闸位置。
图1监控系统报警
3.原因分析及过程
电站2号发电机保护及监控屏由主保护装置（EDCS-6310）、后备保护装置（EDCS-6320）及监控单元（EDCS-6330）构成，三套装置均由重庆新世纪电气有限公司和重庆大学科技实业总公司共同生产。现场检查发现2号发电机主保护装置无任何报文，仅监控后台有相关报文，该厂家生产的装置面板上有“复归”及“复位”按钮，由于装置无事件记忆功能，故当按下“复位”按钮后，装置所有报文会全部清除。
3.12号机组动作过程分析
由于该厂无故障录波，以及保护装置报文已经被清空，该事件分析只能依赖于监控后台报文，从监控后台报文可以看出，当2号发电机差动保护动作时，发电机机端及中性点电流、动作时差流及动作时制动电流均被上送至后台报文。由相关报文记录整理后可得保护动作时电流情况，如表1所示。由表1及EDCS-6310差动保护动作原理和发电#2机主保护定值单（图二）分析可知，当时B相差动电流0.84A，大于差动启动定值0.8A，保护动作正常。
表1保护动作时电流情况
图二#2发电机主保护定值单
3.2现场相关试验检查
由于现场报文的缺失且未配置故障录波装置，现场从两方面对保护动作进行验证：1）一次设备是否存在故障，导致保护动作；2）保护装置是否存在问题，导致保护误动作。一次设备具体检测项目包括2号发电机配置检查、定子绕组绝缘电阻及吸收比、定子绕组直流电阻试验、定子绕组泄漏电流和直流耐压试验、转子直流电阻、转子绝缘电阻以及转子交流阻抗等，经测试2号发电机的以上试验项目试验结果正常，未发现异常；二次主保护功能校验项目包括采样检查、差动保护功能校验（差动启动电流0.8A）、差动保护功能校验（差动启动电流0.8A）、速断保护功能校验（速断电流8.5A）以及比率制动特性校验项目，经现场校验，2号发电机主保护功能正常。
3.3异常原因分析
通过检查2号发电机一次设备，主保护装置，各设备试验结果及功能正常。据现场运行人员描述，运行中偶尔会出现同期并网不成功的情况。针对运行人员反应的情况，怀疑是否会因为同期原因导致该次事件。在对同期装置进行检查时发现电厂无同期的相关定值，同期功能监控单元（EDCS-6330）完成，该装置中所有同期定值均为出厂定值，如图三所示，由该图可知该同期合闸导前时间为500ms，而从现场模拟试验结果显示，603断路器的合闸时间仅为59.338ms。当前整定值500ms相当于断路器合闸时间8倍多的导前时间，同期时断路器在距离同期点近440ms前提前合闸，而由于合闸时压差、角差均未达到同期要求，导致合闸过程中不同期产生的冲击电流过大，当冲击电流达到差动电流启动值时，引起差动保护动作。经电厂与厂家沟通联系后，电厂方把导前时间更改为0.08s，定值更改后，进行了假同期试验，试验录波结果显示，在同期时待并侧与系统侧压差及波形同步较好，满足相关标准要求。
图三EDCS-6330现场同期定值
4.结论
经过逐项分析测试论证可知，电站2号发电机定子绕组绝缘电阻及吸收比、定子绕组直流电阻试验、定子绕组泄漏电流和直流耐压试验结果正常；发电机转子直流电阻、绝缘电阻及交流阻抗试验结果正常；发电机差动保护装置采样、比率差动及差动速断保护功能正常；发电机同期装置合闸导前时间整定为500ms，而断路器合闸时间59.3ms，合闸导前时间整定不合理。鉴于本次事件造成的严重后果，建议将2号发电机同期装置合闸导前时间整定为80ms，联系厂家对保护装置进行升级改造，确保复归保护动作不会导致报文记录删除，且目前厂内无2号机组同期正式定值，建议电厂请专业单位进行同期定值整定核算。同期并网是水电站中经常遇到的操作，它对减小合闸时的冲击，提高系统的稳定性具有重要的作用。
参考文献：
[1]尹熬，朱麟.龙滩水电站机组轴电流保护.水电自动化与大坝监测，2018，2（34）.
[2]周建为.抽水蓄能机组轴电流保护.水电自动化与大坝监测，2018，27（1）.
[3]朱梅生，李志超，卢继平.水轮发电机轴绝缘监测方法及效果分析.电力系统保护与控制，2018，4