【正文】
地保護(hù)硬連接片 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地 & & t t 保 護(hù)動(dòng) 作 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 17 負(fù)序電壓繼電器返回,低電壓繼電器又接在相間電壓上。 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)起動(dòng)元件由一個(gè)過(guò)濾式負(fù)序電壓繼電器 FYG和一個(gè)低電壓繼電器組成。 一. 發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)由過(guò)電流元件、復(fù)合電壓元件和 TV斷線閉鎖元件組成,對(duì)于自并勵(lì)的發(fā)電機(jī)組還需要增加記憶元件,作為后備保護(hù)。為此發(fā)電機(jī)裝設(shè)了反映外部故障的過(guò)電流保護(hù)。 二.定值整定 set???? 式中 set? —— 轉(zhuǎn)子連點(diǎn)接地時(shí)位置變化的整定值 接地位置變化動(dòng)作值一般可以整定為( 5%~ 10%) mU ( mU 為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 16 電壓);動(dòng)作時(shí)限避開(kāi)瞬時(shí)出現(xiàn)的兩點(diǎn)接地故障整定,一般為 ~ 。所以,在一點(diǎn)接地故障后,保護(hù)裝置繼續(xù)測(cè)量接地電阻的位置,若再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障,則以測(cè)得的 ? 值將變化。因此對(duì)于發(fā)電機(jī)很 有必要裝設(shè)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。 負(fù)序功 率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理框圖如下圖所示: 保護(hù)的動(dòng)作電壓 0,opU 按躲過(guò)外部嚴(yán)重故障時(shí)的最大不平衡基波零序電壓和三次諧波零序電壓整定即: 負(fù)序功率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理方框圖 l-三次諧波濾過(guò)器; 2-斷線閉鎖保護(hù); 3-跳閘出口 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 15 01 ,m ax0 , 03 ,m ax,3op relrelopglU k UkUUk?? 式中 01,maxU —— 最大基波零序電壓,一般取 ~ 03,maxU —— 最大三次諧波零序電壓,一般取 40V relk —— 可靠系數(shù),取 ,3glk —— 基波對(duì)三次諧波濾過(guò)比,微機(jī)型保護(hù)的 ,3glk 取值均大于 100。當(dāng)發(fā)電機(jī)外部短路電流較大時(shí),采用負(fù)序功率方向閉鎖方式,在外部短路時(shí)使保護(hù)退出工作。 由于發(fā)電機(jī)在制造上的原因,正常運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)三次諧波電動(dòng)勢(shì),使正常運(yùn)行或外部故障時(shí), TV0 開(kāi)口三角形繞組上出現(xiàn)較大的零序電壓。同理當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)外部相間短路或內(nèi)部匝數(shù)相等的匝間短路時(shí), TV0 開(kāi)口三角形繞組也不會(huì)出現(xiàn)零序電壓,保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。該保護(hù)利用發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí),機(jī)端三相對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出現(xiàn)的零序電壓 03U 而構(gòu)成。 1)根據(jù)經(jīng)驗(yàn),通常?。? , 大約在 %左右,可固定選取 2)故障分量負(fù)序功率方向 ( 2P? )保護(hù),若裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn) (電流取中性點(diǎn) TA),僅反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路故障。 sag 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 13 可見(jiàn),負(fù)序功率的方向隨故障點(diǎn)的位置而變化,利用這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)定子繞組的匝間短路保護(hù)。 1. 故障時(shí)負(fù)序功率方向的分析 以上圖所示“ Y” 接線發(fā)電機(jī)為例。該保護(hù)裝設(shè)在發(fā)電機(jī)的機(jī)端,利用發(fā)電機(jī)外部故障與定子繞組匝間短路時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量及其負(fù)序功率的方向不同而實(shí)現(xiàn)的。因此,保護(hù)需增設(shè) ~ 1s 的延時(shí),以躲過(guò)轉(zhuǎn)子回路的瞬時(shí)兩點(diǎn)接地故障。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流為 式中 ,gnI —— 發(fā)電機(jī)定子繞組的額定電流 .( ~ )op g nII?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 12 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí),由于轉(zhuǎn)子回路的磁通勢(shì)平衡被破壞,而定子同一相的兩個(gè)分支繞組并不是完全位于相同的定子槽中,因而其感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)不同,定子繞組并聯(lián)分支中性點(diǎn)連線上又較大的電流流過(guò),將造成橫差保護(hù)誤動(dòng)。 ( 4)保護(hù)存在死區(qū) 有上述分析可知,單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)又一定的死去。0I 和 0I 。 ( 2)當(dāng)定子繞組的同分支匝間短路時(shí) 當(dāng)同分支匝間短路時(shí),由于故障支路和非故障支路的電動(dòng)勢(shì)不等,有環(huán)流 0I 產(chǎn)生,中性點(diǎn)連線上的電流互感器有故障 電流 kI 流過(guò)當(dāng)kI 電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流整定值時(shí),保護(hù)動(dòng)作于跳閘。 (1) 正常運(yùn)行或外部故障時(shí) 保護(hù)裝置中裝設(shè)了三次諧波濾過(guò)器 1,以消除三次諧波電流 的影響,提高靈敏度。 縱差 TA 縱差 TA 縱差 TA 縱差 TA 機(jī)殼 通常又稱該保護(hù)為高靈敏的單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 如下圖所示,單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)采用一只電流互感器,裝于兩分支繞組中性點(diǎn)的連線上,利用分支繞組中性點(diǎn)之間連線上流過(guò)的零序電流來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 一.單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行情況下,每相定子繞組的兩個(gè)分支上電勢(shì)相等,各供出一半的負(fù)荷電流;當(dāng)任一相繞組中發(fā)生匝間短路時(shí),兩個(gè)? ?2 2 1 11r u n bTAI I I I I IK? ?? ? ??? ? ?- -? ?2 2 1 11 kr T A T AII I I I IKk? ?? ? ??? ? ? ? ?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 10 繞組中的電勢(shì)不相等,因而在兩個(gè)分支繞組中產(chǎn)生環(huán)流。因此在發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)定子匝間短路的匝間保護(hù)。每個(gè)分支的匝間或分支之間的短路,就稱為發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路故障。 2. 變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí) 保護(hù)動(dòng)作將故障切除。如下圖所示雙繞組變壓器為例,分析變壓器縱差保護(hù)原理。如圖 14 所示雙繞組變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖。 變壓器縱差保護(hù)基本原理與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理相似,按比較被保護(hù)變壓器各側(cè)電流的大小和相位的原理構(gòu)成。 若只有一相縱差元件動(dòng)作而無(wú)負(fù)序電壓時(shí),判為 TA 斷線;若負(fù)序電壓長(zhǎng)時(shí)間存在而無(wú)差電流時(shí),判為 TV 斷線 第二節(jié) 變壓器縱差保護(hù) 一.變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)(簡(jiǎn)稱縱差保護(hù))不但可以正確區(qū)分內(nèi)、外的短路,而且能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障。 U2 ≥ 1 TA斷線 三 .發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)邏輯框圖 當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的二相或三相差動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作時(shí),縱差保護(hù)才出口跳閘;為防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)另一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障發(fā)生,12opI I I? -?cos21 ?IIS ??resI ?1 2 1 2 c o sI I S I I ?? ? ?t/o TV斷線 U相差動(dòng) V相差動(dòng) W相差動(dòng) 二相或三相差動(dòng)元件動(dòng) 作 U相差動(dòng) V相差動(dòng) W相差動(dòng) 只一相差動(dòng)元件動(dòng)作 amp。標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)的動(dòng)作電流、制動(dòng)電流及其動(dòng)作判據(jù)為 1bK?1bK?? ?o p . m i n r e s . m i no p . m i n r e s . m i n r e s . m i no p r e so p r e s r e s r e sI I I II I K I I I I??? ? ? ?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 7 跳閘出口 動(dòng)作電流 制動(dòng)電流 動(dòng)作判 據(jù) 式中 ? — 1I 和 2I 之間的相位差 ; S— 標(biāo)積制動(dòng)系數(shù),通常取 ( 1) 當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外短路時(shí) , 1I = 2I ? =0, 制動(dòng)量最大,動(dòng)作量最小,保護(hù)可靠不動(dòng) ( 2) 當(dāng) 保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí), 1I = 2I ? = 0180 ,制動(dòng)量為負(fù)值,呈現(xiàn)動(dòng)作作用,動(dòng)作量最大,保護(hù)動(dòng)作,且靈敏 顯然,采用標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)可以大大提高反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的靈敏度。 2. 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)機(jī)電縱差保護(hù)是利用基波電流相量的標(biāo)量構(gòu)成的比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù),是相量幅值比率制動(dòng)的另一種形式。 (1) 動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的定義 為確保比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)正確動(dòng)作,動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為: 動(dòng)作電流 制動(dòng)電流 不完全縱差動(dòng)保護(hù)原理接線圖 ( a)中性點(diǎn)側(cè)引出 6個(gè)端子 ( b)中性點(diǎn)側(cè)引出 4個(gè)端子 TA1 TA1 TA2 TA2 12op bI I K I? -1212res bI I K I??發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 6 12,1bbIKKI??式中 opI— 動(dòng)作電流 resI — 制動(dòng)電流 1I — 機(jī)端側(cè)定子相電流 2I — 中性點(diǎn)側(cè)定子全相電流或分支繞組電流 K—— 平衡系數(shù), ,當(dāng) 時(shí)為完全縱差保護(hù)接線方式 時(shí)為不完全縱差保護(hù)接線方式。一下對(duì)常用的兩種原理進(jìn)行介紹。所以,兩者的基本原理相同, 只是在保護(hù)的整定 計(jì)算時(shí)有所不同 。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理接線示意圖 G ● ● ● ● 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 5 不完全縱差保護(hù)之所以能夠反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部各種短路和開(kāi)焊故障,不同相間和不同匝章間存在或大或小的互感聯(lián)系,當(dāng)未裝設(shè)互感器的非故障定子分支繞組中感受到故障的發(fā)生,使不完全縱差保護(hù)動(dòng)作。 2. 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)是一種能同時(shí)反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路、匝間短路和分支繞組開(kāi)焊故障的新型發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)。 1. 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)每相定子繞組首末兩端全相電流的大小和相位的原理構(gòu)成的。 異常保護(hù)用以反映各種可能對(duì)發(fā)變組造成危害的異常運(yùn)行工況,發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 4 包括可能不利于動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的異常工況,不過(guò)這些工況可能不會(huì)很快或不會(huì)直接造成對(duì)機(jī)組的破壞,為異常工況配置的保護(hù)通常也歸于后備保護(hù)的范疇。另外,還需要考慮發(fā)變組主保護(hù)失 效,以及輔機(jī)和外部相連系統(tǒng)的故障對(duì)發(fā)變組的破壞問(wèn)題,也需要配置保護(hù),通常稱為后備保護(hù)。 故障保護(hù)用以反映保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的各種相間短路、匝間短路及接地短路等各種類型的短路故障。各項(xiàng)保護(hù)功能投退和整定操作清晰 簡(jiǎn)便,支持現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和調(diào)整功能,易于使用和維護(hù); ,配置靈活,以滿足緊急狀態(tài)下不同的動(dòng)作要求和允許根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件方便地進(jìn)行調(diào)整。目前 國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成各種不同的保護(hù)功能的配置方案,這些都大同小異,但又各具特點(diǎn)。此外對(duì)大容量變壓器,由于其額定工作條件下的磁通密度接近于鐵心的飽和磁通,在過(guò)電壓或低頻率的等異常運(yùn)行方式下,還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。 原因有 (1:導(dǎo)體之間點(diǎn)氣接觸不良或鐵芯故障,在變壓器油中可能產(chǎn)生間歇性電弧 ( 2:冷卻媒介不足將使變壓器油溫升高,如油位過(guò)低或油路阻塞,容易在繞組上產(chǎn)生局部熱點(diǎn) ( 3:分接開(kāi)關(guān)故障,并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配不合理,造成變壓器的繞組過(guò)熱 變壓器最常見(jiàn)的是外部故障,是油箱外部絕緣套管及引出線上的故障,可能導(dǎo)致出線的相間 短路或單相接地短路。 : 原因有 (1:高壓或低壓繞組相間短路 ( 2:中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路 ( 3:高壓或低壓繞組的匝間短路