热电联产50MW发电机中性点消弧线圈运行方式浅析

张晓明

摘要：热电联产机组随供区企业生产负荷、开停车影响，厂用电负荷随供汽负荷变化而一般在200～4000kW不等变化，如调整风机转速，启停脱硫循环泵等;对于园区企业多、热负荷重的热电联产机组而言，更有甚者会影响备用锅炉的运行方式，即启动或停运1台锅炉以满足热负荷需求，由此而来会造成厂用电负荷发生更为巨大的变化，厂用电负荷则会在5000kW～10000kW左右改变，这将对发电机中性点经消弧线圈多档固定运行的机组构成了运行安全威胁，本文通过对厂用馈线接地保护与消弧线圈运行方式进行研究分析，确定了配合方式，以提升保护动作准确性，提高机组安全稳定性。

关键词：接地电流，消弧线圈，过补偿

引言

公司热岛一期工程1*CCN50MW-8.83/4.2/1.3机组，锅炉UG-440/9.81*2双分离器CFB炉型，锅炉运行方式为一用一备， FGD采用传统炉外湿法脱硫。热负荷企业共8家，供热负荷80～160t/h之间，厂用电负荷运行于8MW～12MW区间，负荷变化较大。发电机采用了多档位消弧线圈接地，厂用电馈线保护均启用了零序电流保护。该机组在2020上半年发生一起发电机定子保护误动作事故，经调查分析发现，馈线零序电流保护的设置与消弧线圈的运行方式不匹配，引起了此次误动，造成了较大的经济损失，必须采取有效措施，适时调控消弧线圈运行档位，有效控制消弧線圈补偿量。

1案例分析

1.1 系统参数

通过核算厂用电系统最小运行方式与最大运行方式下的接地电流为： 5A与12A;发电机中性点消弧线圈为9档，补偿量为42kVA～75kVA，电流范围6.9A～12.5A，档位为手动调整，固定在9档12.5A最大补偿容量档位;发电机基波零序过压（定子接地）保护I段9.8V，0.5S发信，II段9.1V时限1为2S告警，时限2为100S跳闸;10kV厂用馈线零序电流3I0=10A，时限0.3S动作于跳闸。

1.2 概况与分析

某日，厂用分支一台高压电机因定子绕组绝缘缺陷引起该电机内部闪络故障，造成10kV厂用段以及发电机出口段零序电压升高，约40V，而系统零序电流因受消弧线圈过补偿影响，造成馈线中3I0仅有4.5A，且为感性电流而非容性，使得该故障高压电机零序电流保护拒动，时间持续到100S后由发电机基波零序过压动作跳闸，机组甩负荷。

2反事故措施

2.1 问题查找

1、消弧线圈无法在线调整控制，造成严重过补偿是导致零序保护拒动的主要因素;

2、零序电流、发电机定子保护配置不合理，导致接地故障失去选择性;

3、未配置接地选线装置，无法判定故障线路，无法快速切除故障，不利于系统安全;

2.2 采取措施

1、解决消弧线圈在线调整，从设备改造方面而言，技术成熟，行业内运行较多，本文不作分析介绍;但需要解决难度较大的准确控制问题，首先要计算出各种负荷情况下系统容性电流幅值：厂用电95%负荷为泵、风机为主，均为交联聚乙电缆ZRC-YJV22-8.7/15kV型，通过不断的运行经验总结与计算，厂用电10kV系统可以通过如下经验公式计算实时电容电流：（该公式由电缆线路同机组、高压电机、厂用各分支变压器等设备电容的容升效应近似等效而来）

Ic=√（P/5）×√3×k+√（S/3）×（L/10）^1.1

其中：P为发电机直联系统总的厂用电实际有功，单位MW，

K为风机和水泵同时启动系数，锅炉60%负荷以下取0.8，以上取0.9;

S为发电机视在功率，单位MVA;L为全厂10kV电缆总长度，单位KM。

从多次运行数据分析，该公式适于125MW及以下机组，计算结果与真实运行数据相差5～9%，可以将该数据公式写入ECS或DCS进行实时显示，供运行人员调控。当然，若母线PT配置自动判断相别的自动消谐装置，可以实测系统电容电流，但风险较大，不推荐。

数据确定后，即可与改造后消弧线圈的电动调档功能配合，过补率按1.05～1.1%运行。

2、根据《GB14285》4.2中规定，发电机定子接地保护其动作电流按躲过不平衡电流和外部单相接地时发电机稳态电容电流整定，接地保护带时限动作于信号，但当消弧线圈退出运行或由于其他原因使残余电流大于接地电流允许值，应切换为动作于停机。保护控制字应随消弧线圈运行方式变化而及时切换调整。另外，可在中性点增设PT，在消弧线圈低压端增加一组CT，共同引入发电机后备保护装置，有利于准确断别故障在发电机区内区外故障。

《GB14285》4.4以及4.13中规定，鉴于过补偿运行方式，馈线单相接地保护应动作于信号，而对电动机回路而言，可根据过补偿计算结果，按最小运行方式电容电流作为参考幅值，并动作于跳闸，若按最大方式整定计算，则会因过补偿而拒动，故宜动作于发信。

3、在上述两项措施都完善的前提下，新增配置一套接地选线装置，能大大提高接地判相、选线效率，便于运行人员快速切除故障线路或设备。全自动接地选线装置必须与各级保护装置整定计算相配合，特别是发电机保护中带有方向元件的电量保护，避免在选相计算判断、合/分接地刀灭弧过程中，改变故障暂态过程，机端电压异常，造成发电机保护误动作或故障点事故扩大。

4结束语

125MW及以下小机组中，消弧线圈运行方式未得到足够重视，作为经营者应积极探索，排除安全稳定运行因素影响。该系统经过消弧线圈运行方式调整、定值修正、对控制部分技术改造后，基本克服了厂用系统发生接地短路存在的问题，小型热电联产机组可借鉴。

5参考文献

[1]《现代电力》钟新华《配电网电容电流估算公式的修正》2004（021）001浙江省，金华市电业局

[2]《电力工程电气设计手册电气一次部分》主编弋东方中国电力出版社

[3]《GB14285-2006》继电保护和安全自动装置技术规程