三峡右岸、拉西瓦等工程在验证了定量化设计过程可行性的同时,又进一步为其合理简化积累了经验,有必要对其进行归纳总结,使该方法更好地服务于工程实践。
偶数多分支大型水轮发电机主保护定量化设计过程的简化由可以看出,三峡右岸(哈电机组)、龙滩、小湾、构皮滩(东电机组)和金安桥发电机均为每相8分支的大型水轮发电机,由于其采用的绕组形式相差悬殊,使得实际可能发生的内部故障特点各不相同,从而导致最终采用的主保护配置方案和分支的引出方式也各不相同,但从奇数过程可归纳为一个每相3分支的水轮,应立足于如何使用不完全裂相横差保护(在图示情况下带来了差动保护两侧TA完全同型、区外故障时不平衡电流较小等一系列显著的优点),即根据发电机实际可能发生的故障特点,舍弃每相某一分支的同时实现对剩余偶数分支的合理分组(相邻或相隔方式)。分支的合理分组取决于发电机实际可能发生的内部故障特点小匝数同相同分支匝间短路(短路匝比小于5%)为常用各种主保护方案共同的保护死区,难以通过改变中性点侧引出方式、分支TA的数目和位置以及保护方案的配置来进一步减少保护死区,其存在的比率将左右最终的主保护配置方案的性能。较为合理的解决措施是在发电机初步设计完成后,立即转入发电机内部短路计算和主保护方案设计,考虑不同连接形式的发电机实际可能发生的内部故障特点的不同,以及由此带来的对主保护配置方案性能的影响,通过一次和二次的密切合作,实现发电机定子绕组的优化设计,为减小发电机保护死区创造条件。
此外,对于波绕组的大型水轮,由于其同相不同分支匝间短路所占比率较大(每个分支均匀分布于电机内圆1周或几分之一周,同相的几个分支沿电机内圆相互交错),如所示,两短路点距离中性点位置相差不大的分布特点,因为在某些连接方式下该同相不同分支匝间短路类似于小匝数同相同分支匝间短路,将增大主保护配置方案的保护死区。发生在相近电位的同相不同分支匝间短路因为正常运行时两短路点的电位相差不大,使得故障发生后,非故障分支的电流都比较小,而两短路分支电流又具有大小相差不大(因两短路点距中性点位置较接近)、相位近于相反(由于短路回路电流主要由直流励磁直接感应电动势差所产生)的特点。若采用所示相邻连接的分支引出方式,则故障相故障分支的电流几乎相互抵消,而故障相非故障分支的电流都比较小,使得流过分支TA(TA1和TA2)的电流都不大,从而导致对应的完全裂相横差保护的灵敏系数很低;而采用相隔连接的分支引出方式(将2个故障支路分在不同的支路组中)的完全裂相横差保护却能保证灵敏动作,因为此时数值较大的短路回路电流被引入差动回路。所示相间短路成为中零序电流型横差、不完全裂相横差和不完全纵差保护共同的保护死区,其原因在于故障分支恰好被不完全裂相横差和不完全纵差保护舍弃,而此时的短路回路电流又不流过中性点连线。但是,中性点侧小匝数相间短路这种故障类型所占比率并不大(譬如对于拉西瓦发电机,这种短路类型只有70种,仅占故障总数的0.6%;而三峡左岸VGS发电机则不存在上述相间短路类型),故不能因为该相间短路保护死区的存在而抹杀在奇数多分支大型水轮发电机中使用不完全裂相横差保护带来的好处。