發(fā)電機組不應采用負組合電壓過(guò)流保護

1.引言在電力系統中，干式變壓器除了差動(dòng)保護和氣體保護外，一般還配有復合電壓過(guò)流保護，廣泛應用于發(fā)電廠(chǎng)的變電站和升壓站，效果良好。在發(fā)電機保護中，除差動(dòng)主保護外，通常還提供復合電壓過(guò)流保護。電站設計人員經(jīng)常將復合電壓過(guò)流保護應用于發(fā)電機保護。我發(fā)現這一套保護在處理某水電站事故時(shí)會(huì )失靈。[圖1水電廠(chǎng)主接線(xiàn)圖]如上圖1所示，圖1是水電廠(chǎng)的主接線(xiàn)。主變壓器高壓側為35kV干式變壓器組接線(xiàn)，低壓側為6.3kV單母線(xiàn)配置，4臺2000kW發(fā)電機。輔助電源由6.3千伏輔助變壓器提供，6.3千伏母線(xiàn)配有電壓互感器組。事故過(guò)程如下：35kV出線(xiàn)發(fā)生線(xiàn)路故障時(shí)，主變(線(xiàn)路)高壓側開(kāi)關(guān)跳閘后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(發(fā)電機復合電壓過(guò)流保護時(shí)間固定)，發(fā)電機相繼跳閘，造成全廠(chǎng)電壓損失，事故擴大。原因是復合電壓過(guò)流保護中負序電壓繼電器誤動(dòng)作。將該套保護改為低壓過(guò)流保護后，保護動(dòng)作正確，全廠(chǎng)無(wú)失壓事故，其二次電路圖如圖2所示。[圖2二次電路圖]二次回路分析如下：線(xiàn)路故障時(shí)，如果三相對稱(chēng)故障，低壓繼電器動(dòng)作，FZJ勵磁；當發(fā)電機故障電流足夠大時(shí)，SJ復合電壓過(guò)流時(shí)間繼電器勵磁，這套保護啟動(dòng)。當三相不對稱(chēng)故障發(fā)生時(shí)，負序電壓繼電器開(kāi)始切斷低壓繼電器的電壓回路，使FZJ動(dòng)作。當發(fā)電機故障電流大于過(guò)流整定值時(shí)，SJ勵磁，整套保護開(kāi)始勵磁。故障消失后，6.3kV母線(xiàn)電壓恢復正常，然后負序繼電器恢復，低壓繼電器恢復，整套保護未出口。如果線(xiàn)路是永久性事故，那么主變壓器開(kāi)關(guān)(線(xiàn)路)就會(huì )跳閘，6.3kV母線(xiàn)電壓恢復，發(fā)電機電流恢復到相對較小的電流。但由于發(fā)電機組轉速上升，負序電壓繼電器無(wú)法返回，導致發(fā)電機開(kāi)關(guān)跳閘，事故將延伸至全廠(chǎng)停電。以下分析負序電壓繼電器誤動(dòng)作的原因。[圖3原理矢量圖]

目前負序電壓的采樣方法有兩種。較好種是傳統的電阻電容采樣方法，其原理圖和矢量圖如圖3所示。當，和為正序相量時(shí)，在超前于Uab電壓的Ca和Ra電路中會(huì )出現一個(gè)容性電流，A點(diǎn)的電壓軌跡是一個(gè)直徑為的弧。當Ra=Xca時(shí)，a點(diǎn)的電位將取p點(diǎn)的電位，回路中還會(huì )出現電壓前的電流。b點(diǎn)的電壓軌跡是一個(gè)直徑為的弧。當xcc=RC時(shí)，b點(diǎn)的電位也會(huì )在p點(diǎn)，所以a點(diǎn)和b點(diǎn)的電位差為零。當、和為負序相量時(shí)，A點(diǎn)的電壓軌跡仍在假設直徑的圓弧上，但在P點(diǎn)的對面，B點(diǎn)的電壓軌跡也在假設直徑的圓弧上，同樣出現在P點(diǎn)的對面，此時(shí)A點(diǎn)和B點(diǎn)會(huì )有電位差.ra=xca，Xcc=Rc時(shí)，AB兩點(diǎn)電位差等于(負序線(xiàn)電壓)=(負序相電壓)。所以傳統的負序電壓采樣是通過(guò)測量A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位差來(lái)實(shí)現的。當發(fā)電廠(chǎng)出線(xiàn)故障時(shí)(或線(xiàn)路開(kāi)關(guān)跳閘后)，發(fā)電機的輸入功率并沒(méi)有立即降低(因為發(fā)電機有慣性，轉速不能突然變化)，而是輸出功率下降，導致發(fā)電機組以一定角度加速，使Xc值下降，A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位偏離P點(diǎn)，從而造成A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位差， 導致負序電壓繼電器誤動(dòng)作和發(fā)電機誤動(dòng)作，從而將出線(xiàn)事故擴大到全廠(chǎng)損失。第二種方法是基于微機采樣技術(shù)的電壓波形數字采樣法。 它要求取三相電壓的有效值和三相電壓之間的相角差，用對稱(chēng)分量法計算三相電壓的正序分量、負序分量和零序分量?；驹砣缦拢阂虼?，可以通過(guò)測量UA、UB、UC的大小以及UA、UB、UC之間的相角差來(lái)計算負序電壓。電壓值的測量一般采用A/D轉換。但是，的相角差往往被，的電壓波形放大，變成方波。測量三個(gè)方波之間的上升時(shí)間間隔與同相相鄰方波之間的上升時(shí)間間隔乘以360的比值。但在單位角加速度內三相電壓方波上升時(shí)間間隔相等的閾值下，之間的相角差，大于(或小于)，即為之間的相角差。這是因為矢量計算和對稱(chēng)分量法都是基于慢頻率變化的閾值，也就是說(shuō)，當角加速度(頻率變化率)接近零時(shí)，是可行的。換句話(huà)說(shuō)，在發(fā)電機母線(xiàn)和電網(wǎng)始終連接在一起的閾值下，負序電壓繼電器不會(huì )發(fā)生故障。從以上分析可以得出以下結論：復合電壓過(guò)流保護適用于頻率變化非常緩慢的電網(wǎng)，因為發(fā)電機母線(xiàn)電壓頻率在電廠(chǎng)出口故障或出口開(kāi)關(guān)跳閘后變化很大，會(huì )導致負序電壓繼電器失靈，因此不應采用該保護。建議采用低壓過(guò)流保護，以減少發(fā)電機開(kāi)關(guān)的誤操作。 #p#分頁(yè)標題#e#