大唐万宁天然气发电有限责任公司（工程部） 海南万宁 571500
摘要：本文旨在借助发电机相间后备的阻抗保护动作实例的分析，简要介绍当系统侧故障时本厂机组动作后如何进行定性分析的方法。希望在录波使用和保护原理的结合上对读者有所帮助。
关键词：机组保护；故障；阻抗动作原理；录波。
This paper aims to analyze the impedance of generator inter-phasebackup protection action instance，briefly when the system side fault motions of the plant how to make qualitative analysis method.Hope that in the wave recording use and protection principle and to help the reader.
Keywords：unit protection；fault；impedance action principle；recorder.
前言
故障机组系单机单线，额定容量220MW、220KV出线、15.75KV发电机电压。停机后经过调取机组故障录波文件及网调各方动作情况分析汇总如下事件经过。笔者希望能借此文引起对录波的重视，在录波数据和保护原理的结合分析上更加精确。
故障当晚大雨，风5级，机组阻抗保护①动作前1秒“兴城—西埔线路有三相短路故障”“遵化—西埔线路也有动作”，造成系统线路电压下降至86.6%.并持续6个周波。由于1号发电机属于长距离单电源系统，电网电压的下降直接拉动发电机电压下降，发电机机端电流（二次值）瞬即由3.3A增大至4.3A超过0.27Ie，励磁电压瞬即抬高，由241V升高至647V，达到2.2Unf，此刻用于发电机相间后备的阻抗保护判别启动元件开放500ms，在此时间段内，阻抗保护的阻抗元件在机端大电流和低电压作用下达到定值启动（见附图2），启动元件和阻抗元件与门启动阻抗计时开始，系统电压在接近120ms的降低后逐步恢复至正常，此时由于系统容量和励磁PSS响应系统无功需求，机组在短时内继续超满负荷出力并衔接阻抗保护的阻抗元件动作条件，使其不能及时返回，220MW机组发变组保护A柜报“阻抗保护动作”出口动作于全停，启动快切。
熟悉了基本背景，我们可以重点对发电机阻抗保护的整个动作进行慢放式演示。主要是通过对附录中的不同时间段的9幅录波图形提供的发电机的电压电流数据进行简单的阻抗求值计算，将结果与阻抗动作图形作比较并列表，就可清楚的知道那一个时间阻抗处于开放状态以及开放持续了多长时间。
首先，让我们熟悉一下整个阻抗保护的基本原理并绘制本次动作定值下的阻抗圆。发电机阻抗保护与线路保护的距离保护是一个原理。不同之处是后者是线路相间故障的主保护而前者属于发电机相间保护的后备保护，他与发电机复合电压闭锁过流保护属于不同判别方式的同种保护，整定时二者取其一，规程要求在保护动作灵敏度不能满足时使用阻抗保护。
国内某发变组保护A柜阻抗圆原理②如下：定值正向Zp=25.4Ω，反向Zn=2.82Ω，延时1S，动作全停。
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（图一）发变组保护阻抗圆
绘制（图一）的过程：1）阻抗灵敏角为横轴X和ZP的交角=78°（原理）；2）半径R=（25.4+2.82）/2=14.11（由定值计算）；3）圆心到坐标轴心为25.4-R=11.29；4）圆心坐标为11.29∠78°=（2.347，11.04）；5）Zm为园内任意阻抗端点到圆心的距离，
由波形各值可知本次故障属于正向故障，故障中未发生逆功率和其他吸收有功的动作情况，所以我们只需要考虑所谓“第一象限”中阻抗各点到圆心的距离值会否小于或大于圆的半径，小于半径则肯定处于圆内，大于则会在圆外，不动作。
有了（图一）再结合录波文件的9组附图中相关电流电压数据就可以制作出下面的（表一）。根据故障时刻波形图，可以找到发电机相阻抗复数值形式，在（附图1）中，打开故障文件，选“阻抗图”移动坐标，即可显示出需要的直角阻抗坐标值，然后利用平面解析求两点间距离即可得知任意时刻阻抗会否在阻抗整定圆内，但前提条件是三相负荷平衡（本次系统三相故障符合本次推导），排除负序电压电流的干扰，这样求出的相电压电流阻值是等于线电压阻值的，以下对比计算。
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（表一）根据阻抗保护原理及故障当晚波形计算总结数据一览表：
计算实例如下：在（附图2）中，故障“0ms”时刻，任意以发电机Ub，Ib或Ua，Ia\Uc，Ic为例，此处以Ub，Ib；左游标寻找阻抗，由”阻抗图“知为10.07+j7.94.根据两点距离公式并带入圆心坐标值可求得Zm1=4.2＜R=14.11，满足阻抗圆阻抗条件。
附录拷贝了录波文件图形9幅与（表一）中的图号相对应（例如：图号1对应附图1，以此类推）。附图1---附图6为故障发生时保护阻抗启动的1000ms内所录波形，其中附图1为故障前几十毫秒，而附图2---附图6对应的动作阻抗全部在半径园内，此时间如果达到定值时间1000ms则保护动作。附图7是阻抗保护动作后的波形，在未解列系统前，阻抗增加，行至区外。附图8、附图9为正常机组满负荷所录波形分析结果，任意抽取两点计算阻抗元件均不动作。
通过以上定性分析可以直观的看到整个阻抗保护在系统发生故障时的动作依据，即启动定值、动作方向、动作时间。在分析（表一）中的图号9系列数据时可见正常负荷下的阻抗圆14.76仅比14.11大0.65，在正确的计算取值情况下是不应该有这么小的差距的，即系统稍一振荡就会造成阻抗启动，阻抗的动作圆大部分重叠到线路中去了，通过以上分析可见整定人员在机组阻抗保护的整定上存在重大错误导致了本次误动作。
结论
以上是简单的介绍了阻抗保护的动作后分析方法，大体上离不开录波文件和保护原理的结合，其他类型的保护动作也是这个分析过程。因此必须加强对录波文件的管理，做到及时分析，熟练使用。总之事故的分析和机组的整定是相辅相成的，后者更需要在机组的长期运行中不间断的积累数据和分析，及时做出适时的调整。本文作者水平有限，上述内容难免有不妥或错误，请同行业者多多指教，谢谢！
参考文献：
[1]王维俭（电气主设备继电保护原理与应用）中国电力出版社 2002年1月第二版 178-183页
[2]高春如（大型发电机组整定计算导则）中国电力出版社2007年 2月 第一版 158—165页附录图
（附图1）（附图2）（附图3）（附图4）（附图5）（附图6）（附图7）（附图8）（附图9）
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