主保护配置方案的优化设计过程平班和百色发电机的容量虽然相同,但是由于其内部短路特点相差悬殊,导致最终的主保护配置方案完全不同,分别为“裂相横差+完全纵差”和“零序电流型横差+不完全纵差”构成的“一横一纵”组合。
平班发电机主保护及TA配置方案百色发电机主保护及TA配置方案对于平班发电机而言,由于同相同分支匝间短路的短路匝比大都很小(1.43%~5.71%),零序电流型横差和不完全纵差保护对其都不灵敏(即不能可靠动作,对应的灵敏系数小于1.5),使得在所示的平班发电机主保护配置方案的基础上再加装零序电流型横差和不完全纵差保护实无必要(和中代号“1、3、0、2”分别表示裂相横差、完全纵差、零序电流型横差和不完全纵差保护)。
百色发电机对于同槽故障各种主保护方案不能可靠动作故障数及其性质主保护方案不能可靠动作故障数匝间短路相同分支不同分支相间短路零序横差(两套)0不完全纵差(N=1)4031百色发电机对于端部故障各种主保护方案不能可靠动作故障数及其性质主保护方案不能可靠动作故障数匝间短路相同分支1匝2匝其他不同分支相间短路零序横差(两套)319910309不完全纵差(N=1)6960558三峡VGS发电机主保护“一横一纵”的初步格局与百色发电机相似,不同之处在于中性点侧分支TA的数目和位置;在不增加任何硬件投资的前提下(利用现有的分支TA),增设了不完全裂相横差保护,来进一步提高主保护配置方案的性能。对于图3所示的三峡VGS发电机主保护配置方案,其保护死区均为小匝数同相同分支匝间短路,再装完全纵差毫无意义。
导致零序电流型横差保护灵敏度下降;由于故障分支的短路点接近中性点侧,使得故障相非故障分支电流Ia2、Ia3、Ia4、Ia5及Ishort1的大小、相位相差不大,而与Ia1的大小、相位相差很大,如果不完全裂相横差保护舍弃的分支恰好为故障分支,则不完全裂相横差保护(比如比较每相2、3分支与4、5分支的不平衡度)的灵敏度不高;同理,如果不完全纵差保护中性点侧接入分支恰好为非故障分支,则不完全纵差保护的灵敏度也不高;由于机端相电流与中性点侧相电流的大小和相位相差较大,使得完全纵差保护能够灵敏动作。所以对于三峡ABB发电机而言,为减小保护死区,其最终方案应是在三峡VGS发电机主保护配置方案的基础上增加每相第3分支的TA和完全纵差保护。
紫坪铺最终的主保护配置方案简单且性能优越,完全不同于初步设计方案(每个分支均需装设TA),其根本原因在于其绕组结构决定实际可能的内部故障中根本不存在小匝数同相同分支匝间短路。