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对于水轮发电机的保护设置预设

时间:2012-5-5 10:28:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  发电机定子绕组典型故障特征的确定根据对哈尔滨电机厂提供的发电机定子绕组展开图的分析,该发电机定子绕组实际可能发生的内部短路如和所示。通过进一步的分析,需注意4点。对于拉西瓦发电机实际可能发生的483种端部同相同分支匝间短路而言,每相各个分支的故障特点是完全相同的(其最小短路匝数是1匝,短路匝比为4.17%):端部同相同分支匝间短路数483=23(每分支个数)×7(每相分支数)×3(相数)。对于同槽故障的252种同相不同分支匝间短路而言,每相各个分支的故障特点也是完全相同的,只是不存在虚线箭头所示的相近电位的同相不同分支匝间短路。

  相关设计思想将在奇数多分支大型水轮发电机主保护的设计中继续得以验证和完善。对于同槽和端部故障的相间短路,每相各个分支的故障特点也是完全相同的;只是同槽故障的252种相间短路中不存在点划线箭头所示的故障类型;但是对于端部故障的7812种相间短路而言,却存在点划线箭头所示的故障类型,综上所述,小匝数同相同分支匝间短路、虚线箭头所示的发生在相近电位的同相不同分支匝间短路和点划线箭头所示的不同相而分支编号相同的分支间发生的中性点侧小匝数相间短路的故障特征需进行仔细的分析对比。

  点划线箭头所示相间短路成为图中零序电流型横差、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(每相5分支)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忽视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。对虚线箭头所示相近电位的同相不同分支匝间短路,不同构成形式(“相隔”或“相邻”连接)的不完全裂相横差保护性能相差悬殊,这主要取决于其故障特征―――非故障分支电流都比较小,而两短路分支电流又大小相差不大、相位近于相反。若将2个故障支路分在同一支路组中,则故障相故障分支几乎相互抵消,而故障相非故障分支电流都较小,使流过分支电流互感器电流都不大,从而导致对应的不完全裂相横差保护的灵敏系数很低;而采用将2个故障支路分在不同的支路组中的分支引出方式,对应的不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中。对于拉西瓦发电机而言,相近电位的同相不同分支匝间短路多发生在相邻分支之间,故相隔连接方式不完全裂相横差保护性能要明显优于相邻连接方式。

  中性点引出个数及分支TA数目相同,但由于舍弃的分支数增多,从而导致主保护配置方案的拒动故障率进一步增大;方案5所需中性点侧分支TA数目虽最少,但其保护性能相比前4种方案都要差。综上所述,推荐方案3(去掉虚线框)作为拉西瓦发电机的主保护和TA配置方案。对该发电机实际可能发生的11592种内部故障,不能动作的故障数为29种,仅占故障总数的0.25%;对11480种(99.03%)内部故障有2种及以上原理不同的主保护灵敏动作,保护性能相当优异。结论对于每相分支数为奇数的大型水轮发电机,其主保护定量化设计应首先立足于如何使用不完全裂相横差保护,因为相对于完全裂相横差而言,不完全裂相横差具有差动保护两侧TA完全同型、区外故障时不平衡电流较小等一系列优点;其次在选择零序电流型横差保护的构成形式时,应尽可能地将不完全裂相横差保护舍弃的分支单独引入,以取得上述2种主保护方案之间的互补性,从而提高最终主保护配置方案的性能。