发电机变压器组（精选7篇）
发电机变压器组 篇1
发电厂中机组的稳定运行是非常重要的, 直接关系到电厂和整个电网的安全和稳定, 如果某台机组发生故障, 需要在尽可能短的时间内对故障类别进行判断, 同时采取相应措施将故障点切除, 保证其他机组依然可以安全的运行, 有效地将故障范围缩小为最小, 当然, 在这一过程中也应该注意防止出现不必要的停机和继电保护的误拒动, 所以, 在保护装置的选择上应该严格要求, 尽量选择可靠性高和灵敏性好的产品, 这也恰恰就是发电机变压器组的保护所应该完成的任务。随着电力系统的飞速发展, 系统稳定运行也给继电保护提出更新的要求, 继电保护中的微机保护以其较好的运行特性成为当下一种标准保护的配置方案。
1 新型发电机变压器组微机保护原理
在发电厂中, 传统的继电保护是采用许多继电器来实现的, 当下, 大容量机组的结构越来越复杂, 造价也相当昂贵, 为了充分保证其可靠稳定的运行, 避免因为故障而造成的破坏, 应该具有更加灵活的保护系统, 传统的保护方式配置精度有限, 具有十分繁琐的定值输入, 与现代微机化管理相互矛盾, 无法满足继电保护的新要求。
作为一种全新的继电保护装置, 微机保护能够实现各种复杂的功能, 其实现的方式和手段是计算机和相应的软件。微机保护实现的特定功能决定于相应的软件, 可以通过修改软件来改变保护功能, 所以具有很大的灵活性, 它首先通过数据采集系统将电力系统中的实时状态数据采集出来, 根据给定的算法, 对电力系统中的各种故障性质和范围进行检测, 依据不同的检测结果, 做出各种判断, 决定是否需要跳闸和报警, 可以在通用的硬件上实现不同原理的保护。
微机保护强大的软件系统实现了保护动作值的修改方便, 也实现了对动作特性的修改;数字信号处理技术的发展使得微机保护实现了良好的动作特性;同时, 在保护中利用数字存储技术能够进行故障的录波, 并且对事故进行分析, 具有简单的通信接口, 方便数字通信;微机保护功能够对自动测试功能进行有效完善, 同时实现监视功能, 具有标准化的软硬件, 在数据的利用上, 通过重复使用来实现不同的保护功能。
由此可见, 微机保护不仅具有较强的灵活性和较好的保护功能, 并且维护起来也十分方便, 具有较高的可靠性。这些优点使得它在各方面都优于传统的继电保护, 因此, 微机保护也受到了人们的青睐。同时, 计算机保护技术中其他科技领域的理论和方法也为其提供了新的方向, 如:神经网络和模糊控制等等, 使得微机保护的动作特性在根本上得到了改进。
2 发电机变压器组保护可行性分析
本节结合某电厂#3机组发--变保护更换为微机保护装置来进行理论的分析, 比较工程实施的可行性。
2.1 设备先进性比较
与#3机组发电机变压器组相应的继电保护装置采用的是传统的分离元件式结构, 采用大量的继电器来实现保护功能, 已经有30年的使用历史了, 长时间的使用使得继电器逐渐老化变质, 继电保护的可靠性大大降低, 同时, 当下已很难在市场上买到相应的备品, 维护起来很不方便;而采用微机保护, 正如上文所述, 只需一台计算机配合相应的软件程序即可实现多种复杂的保护功能。
2.2 保护配置比较
原#3机组发电机--变压器组的继电保护配置包括:变压器组, 发电机组, 厂用的分支大差保护。主变压器110KV侧有相应的过流保护以及相应的零序电流和电压保护, 发电机中配备有低压过流保护和相应的过压保护, 在发电机的转子中设置有一点接地保护, 331分支过流保护, 332分支过流保护等等。同时, 还配备有一些非电量的保护, 比如:瓦斯或气机事故的按钮, 危急保安器跳闸等等。新型的微机保护在传统继电保护配置的基础上, 新加了很多继电保护功能, 这是原装置无法实现的, 比如:发电机的逆功率保护、失磁保护以及复压过流, 同时还有对称过负荷保护和负序过负荷保护, 大大提升了发电机--变压器组运行的稳定性。
2.3 操作以及保护功能的比较
对于原来保护装置的运行, 监控起来非常不方便, 在对保护装置中的电压电流进行数值读取时, 无法实现实时性的要求, 倘若要修改保护的整定值, 要经过一系列复杂的过程, 并且整定的精度有限;而微机保护通过软件的方法, 实现了电压电流以及相位实时采样, 同时, 能够实时的显示出变压器的差动电流和开关的输入量状态, 方便定值的修改和现场的调试, 给维护带来很大的优势。
2.4 经济性性比较
常年的运行自然会使得发电机———变压器保护中的很多继电器老化, 在#3机组中, 这个原因也多次造成了机组无法正常运行, 增加了开停机的次数, 延长了开停机的时间, 这无疑会给电厂造成巨大损失, 甚至是数十万的经济损失, 对原有继电保护系统进行合理改造, 消除事故的隐患, 保证机组的安全稳定运行, 必然会给电厂带来可观的经济效益。
3 微机保护装置工程实施意义
通过相关专家和部门的评议和决策, 比较各种方案的技术性和经济型, #3机组发电机变压器的改造计划得到和顺利的实施, 通过微机保护装置的改造, 改变了原有保护装置不稳定的现状, 微机保护装置的各项功能技术也得到了充分的发挥, 该工程的实施也为发变微机保护装置提供理论基础和相关的操作经验。
4 结语
继电保护逐渐被微机保护取代, 微机保护已经逐渐的应用于电力行业, 其保护功能日也渐成熟, 在电力系统中, 电力设备种类繁多, 使用环境变化多端, 这就需要微机保护要根据实际的情况灵活额配置各项系统参数, 发挥出微机保护应有的功效。本文首先对微机保护的基本原理进行了介绍, 结合某电厂继电保护工作, 采用新型的微机保护改造, 对微机保护装置的可行性进行了分析, 显示了微机保护的优越性, 具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]金建波.大型发变组微机保护配置与应用的分析[D].武汉:华中科技大学, 2006.
[2]童能高, 陈洁.继电保护双重化二次回路设计原则分析[J].广东电力, 2009.
[3]张劲松, 高波, 徐雨舟.提高大型发电机变压器组保护双重化配置可靠性方案研究[J].电力自动化设备, 2006.
发电机变压器组 篇2
灭磁是发电机运行操作的一个环节,也是发电机—变压器组(简称发变组)内部故障的一项保护措施。发电机组内部故障时,虽然主断路器断开可将发电机与系统隔离,但发电机仍有电压,维持故障电流。因此,发变组保护除了跳开发电机出口断路器(或变压器高压侧断路器)外,还要动作于灭磁,使其电压降至熄弧电压以下,以降低发电机故障时的损坏程度。
发变组保护是电力系统安全防线的重要组成部分,不仅事关发电机组的设备安全,也承担了系统后备保护的任务。当发生发电机内部故障时,如不能快速灭磁,定子电流将持续存在,不仅会使故障所造成的危害加大,而且会影响发变组保护的动作可靠性,扩大事故范围。为消除灭磁过程的影响,本文通过分析灭磁时间对发变组后备保护、断路器失灵启动保护、断口闪络保护的影响,有针对性地提出了对策,希望能为发变组保护技术研究和管理人员提供参考。
1 实际案例分析
为消耗储存在发电机中的磁场能量,励磁系统灭磁需要一定的时间。灭磁时间长短主要由灭磁方式决定[1]。根据灭磁原理的不同,发电机灭磁方式可分为逆变灭磁、线性电阻灭磁、非线性电阻灭磁和自然续流灭磁4种。同等条件下,灭磁时间从短到长依次为非线性电阻灭磁、线性灭磁、逆变灭磁、自然续流灭磁。目前大型汽轮发电机采用逆变灭磁、非线性电阻灭磁和线性电阻灭磁的组合灭磁方式[2],灭磁效果较好,大大缩短了灭磁时间,提高了灭磁可靠性。早期投运的中小型机组,往往采用逆变灭磁、线性电阻灭磁甚至自然续流灭磁方式,灭磁时间相对较长,发电机定子绕组流过的故障电流衰减较慢,影响发变组保护动作元件的返回速度。如果发电机相间后备保护延时定值配合不合理,尤其对于自并励机组,发电机复压过流保护带有电流记忆功能,极有可能在此情况下动作跳开母联,从而扩大跳闸范围。国内发电厂已经有类似事故发生。
2008年,某电厂在进行1号发变组空冷岛水冲洗工作时,引起1号变压器高压侧B相避雷器闪络故障,故障点F1如图1所示。
1号发变组保护差动速断保护动作跳开主变高压侧断路器,但发电机过流Ⅰ段误动跳开母联断路器[3]。电厂330 kV主接线为双母线方式,发电机采用自并励励磁系统。发电机机端故障电流初始值为1.9Ie,大于过流Ⅰ段保护定值。发变组保护动作在t1时刻跳开主变高压侧断路器,但发电机机端A相和B相故障电流并未切除(见图2)。当达到过流Ⅰ段时间定值时,电流记忆返回条件不满足,且电压衰减至A相7.1 V,B相6.4 V,C相10.4 V,满足复压开放条件,因而造成过流Ⅰ段保护误出口。
2006年,某电厂4号主变内部发生A相接地故障,故障点F2如图1所示。4号主变差动保护跳开高压侧断路器,之后主变中性点零序接地保护先后跳开正母分段开关和2号母联开关。电厂主接线为双母双分接线,发电机采用无刷励磁系统。主变高压侧断路器断开后,主变中性点电流互感器继续由发电机提供故障电流,达到零序电流定值,造成零序保护误动出口。
2 灭磁时间对发变组后备保护的影响
《继电保护和安全自动装置技术规程》规定,发电机相间后备保护一般设2段[4],以较短时限动作于缩小故障范围,并与变压器相邻元件后备保护相配合,以较长时限动作于解列灭磁或停机。基于此,不少电厂发电机相间后备保护Ⅰ段整定为跳母联开关,以缩小故障范围。
国内发电机后备保护一般采用带电流记忆的复压过流保护,电流记忆时间一般取10~15 s,为防止区外故障时电流记忆复压过流保护误动,必须投入复压闭锁判据。当图1所示主变高压侧发生相间短路故障,差动保护动作后,故障电流逐渐衰减,达到复压过流Ⅰ段延时定值时,发电机电流仍然大于记忆收回电流且复压闭锁条件满足,电流记忆复压过流保护动作跳母联。
国外一般采用电压制动的复压过流保护,当到达延时定值时,如果短路电流仍然大于电压制动最小电流动作门槛,电压制动过流保护同样会动作。
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》[4]规定,为缩小故障影响范围,主变高压侧配置复压过流保护和零序接地保护,且Ⅰ段都整定为跳母联开关。受发电机灭磁时间长的影响,主变高压侧后备保护同样存在误跳母联开关的风险。
为避免上述情况发生,宜采取以下对策:
1)如发电机相间后备保护只作为主变故障的后备保护,则可考虑不整定为跳母联开关。
2)如发电机相间后备保护考虑作为系统后备保护,则在跳母联开关前加判主变高压侧开关并网状态,如主变与系统已经解列,不再动作于跳母联开关。
3)主变高压侧相间后备保护退出电流记忆功能。
3 灭磁时间对断路器失灵启动保护的影响
当输电线路、发电机、变压器、母线或其他主设备发生断路时,保护装置动作并发出了跳闸指令,但故障设备的断路器拒绝动作,称之为断路器失灵。为防止电力系统故障并伴随断路器失灵造成的严重后果,必须配置断路器失灵保护。发变组保护动作后,如电流判别元件没有返回且高压侧断路器位置处于合闸状态时,失灵保护动作出口。动作逻辑如图3所示。
当发电机或变压器发生内部故障时,发变组差动保护快速动作于全停,但由于定子电流继续存在,动作元件返回时间较长,出口接点均不能快速返回,不满足《继电保护和安全自动装置技术规程》规定的电量保护启动失灵的保护出口返回时间应不大于30 ms的要求。
针对灭磁时间长、发变组保护动作元件不能及时返回的情况,发变组高压侧断路器失灵启动保护宜采用如下对策:
1)采用复合判据,同时投入电流元件(相电流元件、零序电流元件、负序电流元件)、断路器合闸位置接点元件以及保护动作接点元件,“与门”方式,详细逻辑如图3所示。
2)失灵启动判别电流必须取自主变高压侧电流互感器,确保电流判别元件在主变高压侧开关跳开后快速返回。
4 灭磁时间对断口闪络保护的影响
大型发电机组在并网时断口闪络会产生很大的负序电流,将导致机组转子损坏,因此要配置断口闪络保护,由负序电流元件和断路器的辅助接点构成。当出现负序电流后,如果断路器处于三相断开位置,闪络保护动作,第一时限灭磁,第二时限启动断路器失灵保护。动作逻辑如图4所示。
断口闪络保护第一时限灭磁的目的是降低断口电压,促使中止闪络。若灭磁时间长,往往达不到快速中止闪络的目的,发电机转子还要承受较长时间的负序电流灼烧。因此,T2和T3要根据灭磁时间长短来整定。T1一般按可靠躲过断路器操作不平衡时间整定,建议取100~200 ms。若灭磁时间不小于4 s,T2和T3取值与T1相同;若灭磁时间小于4 s,T2和T3根据发电机允许承受负序电流时间整定。
5 结论
1)不同灭磁方式下发电机灭磁时间存在明显差异,灭磁过程长会影响继电保护动作行为,大型发电机组有必要采用快速灭磁方式。
2)发电机相间后备保护跳母联开关要加判主变高压开关并网状态,主变高压侧相间后备保护应退出电流记忆功能。
3)发变组高压侧断路器失灵保护逻辑除了电流判别和动作接点外,还应设置断路器位置接点闭锁判据,电流必须取自主变高压侧电流互感器。
4)发变组断路器断口闪络保护应根据灭磁时间确定启动失灵的延时定值,对灭磁时间长的机组,可考虑灭磁的同时启动断路器失灵保护。
摘要：发电机在灭磁过程中定子仍有电压,维持故障电流。如果灭磁时间长,将影响发电机—变压器组保护的动作可靠性。2起实际案例表明,灭磁速度慢会导致发电机—变压器组保护的动作元件不能及时返回。为消除灭磁过程的影响,分析了发电机—变压器组后备保护、断路器失灵启动保护、断口闪络保护的动作逻辑,有针对性地提出了对策。
关键词：灭磁时间,发电机—变压器组保护,动作元件
参考文献
[1]吴龙,刘为群,闫伟,等.大型汽轮发电机灭磁能容量仿真研究[C]//第十二届全国保护和控制学术研讨会,2009年11月20日,长沙.
[2]许其品,孙素娟,程小勇.大型发电机组合灭磁方式[J].电力系统自动化,2007,31(15):70-73.XU Qipin,SUN Sujuan,CHENG Xiaoyong.Compound de-excitation used for high capacity generator[J].Automation ofElectric Power Systems,2007,31(15):70-73.
[3]国家电网公司.2008年继电保护设备分析报告[R].北京:国家电力调度通信中心,2009.
发电机变压器保护改造问题探讨 篇3
秦山二期在国内600MW以上机组首次使用许继生产的国产数字化WFB-100发变组继电保护装置,通过将近10年的运行实践,在经历多次区外故障后,该保护未有误动和拒动记录,保证了核电厂的安全稳定运行。但随着时间的推移,装置不可避免发生电子元器件的老化,特别是内部电解电容老化导致稳压电源性能不稳定,造成其模拟量采样偏差较大。根据DL/T478—2001《继电保护和安全自动装置通用技术要求》中的11.2条要求“一般情况下,继电保护产品使用期限不超过10年”,《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(试行)[国家电网生技[2005]400号文]中继电保护专业重点实施要求(以下简称《重点要求》)7.1.3条“微机保护装置的开关模件宜在运行4～5年予以更换”等要求,在2011年机组大修时,将发电机变压器组保护更换成WFB-800A。本文就此讨论发电机、变压器保护改造实施过程和相关保护应用存在的问题,并提出相应解决方案。
1 对保护室接地网的理解
《重点要求》6.1.2条明确规定在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内,按柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排(缆),并将该专用铜排(缆)首末端连接,形成保护室内的等电位接地网;保护室内的等电位接地网必须用4根以上、截面不小于50mm2的铜排(缆)与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。但在实际改造实施过程中发现原保护室内的4根接地电缆分别在4个角落连接至4个不同的竖井,即原安装单位没有理解“等电位”,4根接地电缆仅需可靠连接。
2 电压互感器开口三角绕组引入线的取用
《重点要求》6.2.2条规定电压互感器开口三角绕组的2根引入线均应使用各自独立的电缆。这次改造中就出现了电缆感应电压导致定子接地保护误动的情况。如图1所示,GSY057/1和GSY057/22根电缆芯线为发电机保护B柜内保护机箱提供发电机定子接地保护所需的基波零序电压。主变送电后,因GSY400TU和发电机中性点送至机组故障录波器的2组电压共用同一根电缆,而在GSY057/1号芯线上产生了感应电压,且此感应电压超过了基波零序电压保护低定值(5V),故引起了发电机保护B柜内定子接地保护动作并发出报警信号。临时采取在发电机并网操作前改变设备状态,将图1中的QF65空开合上,从而让GSY057/1号芯线的感应电接地,消除了报警。最终措施是在GSY002CR端子箱内敷设1根长电缆送至机组录波器柜内,此电缆专供机组录波器采集发电机中性点电压用。
3 发电机短路试验的必要性
DL/T995—2006《继电保护和电网安全自动装置校验规程》8.25要求,对于发电机的差动保护,应在发电机投入前进行的短路试验过程中,测量差动回路的差电流,以判别电流回路极性的正确性。也就是说,发电机的差动保护应通过发电机的短路试验来验证其回路是否有开路、极性是否正确。对于新建投运的机组,短路试验是必需的;但对未涉发电机TA更换且不涉及TA二次端子箱及电缆的保护改造,则可根据实际情况来考虑是否进行短路试验。以本次改造为例,秦山二期的发电机仅通过发电机出口断路器直接与主变连接,未增设隔离刀,同时发电机短路试验一般在并网前进行,此时主变已送电,短路排已拆装,从安全方面考虑,由于只有出口断路器一个断点,因此试验时必须停运主变。考虑到发电机TA端子箱未涉及改动,通过2组不同人员互校性的通流试验就可杜绝TA开路的可能性,而极性的不确定性也可通过发电机带负荷试验来验证,即TA开路及差流可通过发电机低功率带负荷试验进行验证。
4 误上电保护改进与分析
原WFB-100误上电保护逻辑由过流元件与低频元件组成,即在发电机停机状态,只要过流元件动作,保护就可以出口。其逻辑简单,对机组外部条件要求较少,但在发电机建压(大于45Hz)后,该保护就会失去作用,而此时发电机出口断路器气压和电源均正常,机组条件满足断路器误合闸条件,若发生非同期合闸将导致机组没有保护。因此,对保护提出了如下新的设计要求:
(1)在机组停机到成功并网前,如果断路器误合闸,那么误上电保护应该可靠跳闸。
(2)在机组停机到成功并网前,如果断路器不合闸,那么误上电保护应该可靠不动作。
(3)发电机正常并网过程中,误上电保护应该可靠不动作。
(4)发电机成功并网后,误上电保护应该可靠退出运行。
改造后采用的WFB-800A保护逻辑如图2所示。在原有过流单元的基础上增加了阻抗单元,以避免在机组励磁开关合闸后到机组成功并网之间的这段时间里保护机组误上电;同时增加了灭磁开关LK和发电机出口断路器DK的辅助接点判据,用以判断保护各单元的自动投退。在发电机并网前,励磁开关尚未合闸时,一旦断路器误合闸,WFB-800A误上电保护的过流元件及低阻抗元件就将作为双重化保护而动作;当励磁开关合闸后,过流元件退出,若此时断路器误合闸,则导致同步发电机非同期合闸,从而对机组造成冲击,此时低阻抗元件就会动作。
需要注意的是,误上电保护多用于机组检修,而机组在检修期间的状态是复杂多变的,如果在检修期间灭磁开关拉至“检修”或“隔离”位置,常闭接点就会打开,那么就会导致误上电保护失效。于是将灭磁开关的“闭”接点改成“开”接点,然后在软件中取“非”,这样即使灭磁开关拉出至检修状态也不会影响误上电保护的正常运行。
5 结束语
改造后的秦山二厂的发电机变压器组保护运行良好,解决了改造前设备老化、模拟量偏差问题,使改造后的机组保护具有运行安全可靠、调试维护方便的优点。通过这次技术改造,说明了只有从实际出发,因地制宜解决存在的问题,设计合理的保护逻辑才能保证继电保护的可靠运行。
摘要：根据运行经验和继电保护实施细则,对秦山二期的发变组组保护进了改造,对保护室的接地网、开口三角绕组电缆的取用,发电机短路试验验证差动的必要性及误上电保护改进提出建议。
关键词：发电机,变压器,保护,接地,短路试验,误上电
参考文献
[1]GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S]
[2]查卫华,王建成,李德佳.WFB-100微机保护在秦山第二核电厂的应用[J].继电器,2003,31(6):73-77
发电机变压器组 篇4
据了解, 随着1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程和向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程相继投入运行, 我国电网全面进入特高压交直流电网混合时代。
为加快发展特高压输电技术、提升国内装备制造业水平, 国家电网公司于2009年启动了特高压发电机主变压器的研制工作。
作为我国输变电行业的龙头企业, 在上述两个工程中, 天威保变分别中标6台1000kV特高压变压器和8台换流变产品。在按期交付产品的基础上, 该公司自主研发成功我国第一台1000kV特高压变压器, 并在百日内一次成功制造±600kV、±800kV高端换流变, 创造了高端换流变产品生产制造世界最快纪录。凭借着优异的表现, 天威保变再次承接了此次科研任务。
据介绍, 特高压发电机主变压器的研制应用将为大型电源基地直接通过特高压输电系统接入电网奠定技术基础, 对充分发挥特高压输电优势、推动大型能源基地的集约开发具有重要意义。与特高压自耦变压器相比, 发电机主变压器的高/低压绕组压差明显增大、低压绕组电流显著增加, 在传递过电压抑制、抗短路、漏磁及局部过热控制、调压结构设计等方面有特殊技术需要。
水电站发电机变压器继电保护研究 篇5
一、水电站发电机变压器继电保护设备的根本任务
变压器的继电保护设备可以很准确、很快速的将供电系统中发生故障的元件进行隔离,这样可以有效的把故障元件对其它元件造成的破坏降到最低,减少对供电系统的破坏,最大程度的保证供电系统能够正常的进行运行,如果发现某一设备元件发生异常的运行状况时,继电保护设备可以通过警报来提醒在职的工作人员进行处理,在进行处理时工作人员一定要正确的处理,采用合理的办法正确的措施将故障消除。继电保护设备还有最实用的一项功能就是,在水电站发生故障时,继电保护设备可以根据具体的实际情况短时间内恢复供电,很大程度上提高了网络供电的可靠性。
二、水电站发电机变压器继电保护设备的改造
将过去使用的传统水电站发电机变压器继电保护装置进行改造,更换成新型的水轮发电机变压器继电保护装置,这种新型的继电保护设备属于数字型保护装置,主要通过接受数字信号并进行处理来完成保护工作。这种装置不仅可以满足发电机变压器所需求的电量保护,还可以根据实际情况不同的工程需求来配置不同的保护功能。
(一)对水电站发电机继电保护装置的工作原理进行创新
新型的继电保护装置相对于传统的设备来说具有了新的特性就是比率差动,这种特性可以通过改变斜率比率制动曲线能够很好的完成对不平衡电流曲线的模拟。不仅如此新型的继电保护装置通过工频故障分量这种方式可以很好的提高比率差动的灵敏度,让继电保护装置在很大程度上不再承受负电荷的影响,增强抗饱和的能力。在具体的保护过程中新型的继电保护设备通过差电流以及制动电流的工频变化及时的对故障进行分析,判断故障的发生区域是在区内还是区外,并且在很短的时间之内就可以对故障进行识别,而且通过浮动门槛和电流制动所构成的横差保护具有很强灵敏性,这样可以充分的制动区外故障。
二)对水电站发电机继电保护装置的硬件平台尽量使用高性能的
在对继电保护设备系统进行改造的时候,尽量的采用双CPU系统这种体系结构,并且每个CPU系统的构成都要用32位相对独立的微处理器和DPS相结合,这样整个继电保护装就能够在每个采样的间隔之间充分的对继电器实现动态计算,在一定程度上可以彻底避免在继电保护装置在运行过程因硬件发生故障造成变压器的动作误动。
(三)对水电站发电机继电保护装置增加对发电机出口断路器失灵的保护
在过去水电站的主线接线设计中往往会在水电站发电机和变压器的中间设计发电机出口断路器,通过设置这种装置能够很好的进行保护的工作,具体的工作原理就是当发生故障以后通过断开发电机出口断路器将发电机和变压器进行隔离保护。因此实行对发电机出口断路器的失灵保护是非常重要的。在过去的具体应用中经常会出现发电机出口断路器失灵的情况。为了避免断路器失灵,我们可以在断路器中设置对操作电源消失以及回路故障等问题的控制。在水电站发电机变压器的继电保护装置中安装发电机断路器失灵保护装置,一旦水电站发电机出现故障导致发电机出口断路器失灵,那么失灵保护装置就会自动响应,迅速的进行保护动作,通过断开变高压一旁的断路设备,保障保护装置及时的跳开,这样就可以把故障区域很好的隔离开来,从而让水电站的发电机组能够正常的运行。
三、结语
通过上文具体的分析我们可以知道水电站发电机变压器继电保护装置对于水电站来说是保障水电站正常运行非常重要的基础设备。因此对继电保护装置的不断改进可以更好的保证水电站的运行安全。我国信息技术的不断发展,硬件水平也在不断提高,这是继电保护装置能够进行改造的前提。
本文主要通过对传统继器保护装置在工作原理、硬件平台以及发电机出口断路器失灵保护进行创新和改造,在很大程度上提高了继电保护装置对水电站发电机变压器的保护效果,对于水电站的发展来说有着非常重要的意义。
参考文献
[1]郭杰华.基于大型水电厂发电机变压器继电保护方式[J].中国科技信息,2014,11:158-159.
[2]王喜志.水电站发电机及变压器继电保护的设计原则与配置方案[J].自动化应用,2014,11:69-71+100.
发电机变压器组 篇6
发电机在运作过程中容易受到不同程度的损害, 究其原因之一是因为发电机自身结构比较复杂, 运行过程中难免会发生未知的故障或者出现异常运行的状态。与此同时, 电力系统出现故障时是造成发电机损伤的另一个原因, 尤其是单机容量大的现代大中型发电机。所以, 实际运作中, 不能盲目断定发电机的故障类型及非正常运行状态原因, 要对其进行针对性的分析, 并依此作出相应的保护措施。
1.1 定子绕组相间断路
实际运行中, 定子绕组相间断路会对发电机造成严重的损害, 以为运行中会产生巨大的短路电流, 为了防止此类现象发生, 发电机装设瞬时动作的纵联差动保护。
1.2 定子绕组匝间短路
从整体来看, 我们可以将定子绕组的匝间短路的情况分为两种, 其中的一种情况是同相同分支绕组的匝间短路, 另外一种情况是同相异分支的匝间短路。这两种短路情况都会由于强电流的产生而导致对发电机的损坏。鉴于这种情况, 建议安装使用保护性能较好的瞬时动作专用的匝间短路保护。
1.3 定子绕组的单相接地
发电机最常见的一种故障就是定子绕组的单相接地, 事实上这种故障是由于绝缘的损坏, 让绕组与贴心发生短接, 定子绕组的单相接地。接地电流损害绝缘绕组并引发电弧灼伤铁心, 虽然此时电流并不是很大, 但仍有几率发展成为相间短路或有机会发展为匝间短路。所以, 发电机安装更为灵敏的定子绕组接地保护。
1.4 发电机转子一点接地和两点接地
发电机转自绕组俩点接地会造成无法想象的严重后果, 因为如若发生此类情况, 转子绕组就会因为短接从而造成磁势不平衡, 这时候就会剧组的剧烈震动。一点接地, 对发电机的运行没有明显不利影响。但为了更有效的避免俩点接地, 装设一点接地保护也和安装俩点接地保户同样重要。
1.5 发电机失磁
发电机的失磁现象会对发电机本身造成严重的危害, 也会对发电机的系统造成不可估量的损害, 因此, 发电机失磁是发电机要种故障之一, 同时也是非常常见的故障, 一般情况下, 发电机的失磁故障表现为完全和部分失磁俩种情况。为了应对这种情况, 应当为发电机安装失磁保护。除此之外, 像电压保护, 电流, 阻抗保护等后备保护也应在发电机上装设。比较发电机两侧电流的相位和电流的大小是发电机纵联差动保护的基本原理, 这个原因反应的是相间短路故障。下面这个图标就展示了发电机纵联差动保护:将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次测图示极性端纵向连接起来, 差动继电器KD接于其差回路中, 当正常运行或外部故障时, I1与I2反向流入, KD的电流为:
当在保护区内K2点故障时, I1与I2同向流入, KD的电流为:
2 变压器的保护
电力系统的安全运行, 一个重要的前提是变压器不会发生各种类型的故障或者是变压器不会发生不正常运行状态。发生以上俩种情况之一或者同时发生都会对变压器造成损害, 危害电力系统的安全运行。根据相关规定, 因当为变压器设置相应的保护。
(1) 防止变压器绕组和引出线相间短路, 直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路以及绕组匝间短路的纵联差动保护。 (2) 防止变压器油箱内部各种短路或断线故障以及油面降低的瓦斯保护。 (3) 防止变压器过励磁保护。对于大型变压器而言, 变压器差动保护必须是单独的。通常情况下, 变压器差动保护是三测电流差动, 也就是高压侧电流来自高压电流互感器。而对应的中压测电流则来自中压侧电流互感器。低压侧电流来自相应的低电流互感器。变压器差异保护作为变压器最为被重视的保护之一原因即是这种保护范围已经被严格限定的区域, 从中可以了解彼此区域间各种各样的故障以及故障类型。变压器因为在某些诸如运行方式, 构造等方面与发电机存在着巨大的差异, 所以不能完全照搬发电机的差异保护模式, 又因为以上俩种原理是基本相同的, 所以差异保护原理如图2所示。
变压器差动保护的电流互感器接线
3 发电机变压器组公用母线保护
发变组, 全称是发电机变压器组, 如今已经在电力系统中的得到了大面积的应用, 尤其是在300mw级以上的电厂。因此发变组的公共保护变得尤为重要, 主要保护有如下几种: (1) 发变组纵联差动保护, 构成双重化保护。 (2) 反时限过励磁保护。 (3) 后备阻抗保护。 (4) 非全相运行保护。 (5) 断路器失灵保护。
快速保护的双重化是如今大型发电机和变压器必须采用的, 这些做的目的是为了使保护动作更加的可以把握。一般情况下, 并不是按着发电机的配套差异保护和变压器的差动保护分别进行保护, 而是有目的的简化, 采用大电机变压器组纵差保护。发电机变压器组纵差保护运用的输入电流是来自三个不同的电流互感器, 它们分别是高压厂变侧电流互感器、电机中性点处电流互感器和主变高压侧断路器处的电流互感器。即所谓的三侧电流差动。发电机变压器纵差保护主要的保护对象是, 变压器和发电机以及连接他们各自之间的连线, 在就是他们各自之间与相关断路器与厂用高压侧见的引线, 让出口动作在发电机变压器纵差保护下全停。大型的发电机和变压器的运行中难免会出现各种各样的, 由于不同原因所引发的过激励现象, 以下是常见的几种: (1) 发变组与系统并列之前, 由于操作错误, 误加大励磁电流引起过激励。 (2) 发电机起动过程中, 转子在低速预热时, 若将电压升至额定值, 则因为发电机和变压器低频运行造成过激励。 (3) 切除发电机过程中, 发电机解列减速, 若灭磁开关拒动, 使发变组遭受低频引起过激励。
参考文献
[1]王维俭.大型机组继电保护理论基础[M].北京:水利水电出版社, 2003:88-120.
发电机变压器组 篇7
(一) 发电机差动保护定义及原理
发电机差动保护主要是使有故障的发电机及时解列。当发电机正常运行时, 流进被保护设备的电流和流出的电流相等, 差动电流等于零。当设备出现故障时, 流进被保护设备的电流和流出的电流不相等, 就会出现保护动作。发电机差动保护主要原理是, 以穿越性电流作为制动量, 以非穿越性电流为动作量, 来分析和区别那些被保护元件是否处于正常状态。这里的穿越性电流是指发电机两端流过的方向相同、大小相等的电流, 而非穿越性电流则是指大小相等、方向相反的电流。当所有元件都处于正常状态时, 非穿越性电流接近理论值零, 而穿越性电流为负荷电流。当线路内部处于短路状态时, 非穿越性电流会呈现出剧增的状态, 而外部发生异常时, 则是穿越性电流会呈现出剧增的状态。在以上的一些故障状态中, 差动保护动作通过灵敏的反应内部时间短路状态动作出口, 达到保护元件的效果, 而另一方面, 在正常运行和外部故障时可靠不动作。
(二) 发电机差动保护死区
本论文主要分析短路故障, 当发电机中电路发生短路时, 会造成十分严重的危害, 后期的修理费也十分巨大。所以, 对于发电机如此重要的电力设备, 应当极力避免它的保护死区。
1) 要避免由于电弧引发故障点处相间短路死区。当发电机中性点没有直接接地时, 若发生了单相接地, 此时不会发生短路故障, 而是由于在故障点, 部分绝缘材料因为电弧的作用, 被烧坏使得绝缘性下降而直接导致了线路短路的故障。解决方案:要及时检查电线的绝缘性, 检查电线外部材料是否有缺损, 保持电线周围环境的干燥性。2) 要避免直接发生相间绝缘击穿构成的相间短路的死区。之前所提到的故障点短路是发生在同一个绕组之内的故障。而相间短路是指绕组与绕组之间形成的短路, 这种短路的可能性要比同绕组之内发生短路的可能性要小很多, 是因为绕组之间的绝缘强度要比内部的绝缘强度要好很多, 此外上下绕组之间的电压差也不是很高, 所以一般发生故障的概率会比较小。3) 要避免两点接地短路的死区。当发生单相接地故障时, 非故障点由于电位的变化, 而致使其中的一点接地发生了两点接地短路故障。其中主要的原因是电压在发电机的中性点发生了偏移, 使得相邻绕组之间电压高低不均衡, 致使了不同位置的电位发生了改变。一般情况下, 由于发电机的全绝缘性, 一般正常运行的条件下, 这样的变化是在保护动作的范围之类的。但是, 发电机运行时间长了, 绝缘性会下降, 而发生单相接地故障之后, 会使绝缘性薄弱的部位被击穿, 致使短路的现象发生。
二、变压器差动保护死区探讨
(一) 变压器差动保护的定义及原理
变压器的差动保护是防止变压器内部故障的主保护。环绕在变压器两侧电流互感器上的二次线圈被接成了环流, 按照回路电流法的原理, 当变压器发生外部故障或者正常运行时, 当忽略不平衡电流时, 则流入两个互感器的二次回路臂上的电流无差别;如果是内部故障, 则短路点的总电流等于流入继电器的电流。变压器差动保护的原理, 差动继电器利用基尔霍夫电流定理, 当变压器发生区外故障或者正常运转和工作时, 由于流入和流出变压器的电流是相等的, 所以差动继电器会不发生任何动作。而当变压器发生内部故障时, 会产生短路电流, 由两侧经过故障点, 差动继电器会发生动作。
(二) 变压器差动保护死区
1) 电流互感器的极性、连接与相序。a.由于操作错误或者现场的各种原因, 导致了电流互感器的极性、相序与连接出现了错误, 均会造成变压器差动保护动作。因此, 在连接设备时, 一定要按照正确的方法, 仔细检查核对, 避免出现错误而引起事故, 造成变压器差动保护动作。b.关于电流互感器的极性问题。在实际工作中判断极性时, 都应该用直流判断法进行判别, 即一、二绕组中的同时流入电流时, 在铁芯中他们的电流方向应该和磁场方向一致, 才能保证变压器正常运转, 否则同样会造成一个变压器差动的保护死区。c.关于电流互感器的接线问题。电流互感器的接线和差动保护的接线并不相同。先采用CT回路接线, 然后使用“相位补偿”法进行外部的接线, 避免造成不平衡电流。
2) 变压器励磁涌流。励磁涌流的发生, 主要是受到了励磁电压的影响而产生的。励磁电压会因为系统电压的变动而受到影响, 以此产生励磁电流。在此条件下, 会发生不同程度的励磁涌流, 比如:初始、电压复原及共振。虽然励磁电流由于冲击电流的存在时间很短, 对变压器并无危险, 但是, 如果冲击的电流偏大, 就会产生大量机械能, 对绕组间的运动产生作用, 使铁芯松动, 从而引起变压器的保护动作, 所以操作时应该十分注意, 控制励磁涌流对变压器的影响。解决方案:由于励磁涌流, 是铁芯磁饱和而产生的, 而且它发生的时期大概处于电磁场的四分之一周期后, 便开始产生, 持续时间较长。另外, 二次负荷也会对励磁涌流产生影响, 虽然不会影响它的幅度, 但是会影响持续时间的长短。二次负荷的大小和涌流持续时间的长短呈反向变化。所以, 可以使电网的设备在比较合适的相位点, 恰当的时间点接入电网, 可以大大减低过电压, 并且降低涌流, 避免涌流对电网的干扰。
3) 变压器中的二次谐波。二次谐波指的是将非正弦周期信号按傅里叶级数展开, 频率为原信号频率两倍的正弦分量。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时, 与所加的电压不呈线性关系, 就形成非正弦电流, 从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数, 根据法国数学家傅立叶分析原理证明, 任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波, 每个谐波都具有不同的频率, 幅度与相角。在变压器外部发生故障时, 或者出现空载投入的情况, 保护装置便会利用二次谐波的分量进行制动。这也是变压器差动应当避免的保护死区。
4) 差动回路中的不平衡电流。这种保护死区, 应当尽量利用磁平衡原理去加以防范和消除, 避免不平衡电流的产生。
三、总结
发电机和电力变压器都是现代化社会离不开的两种重要的设备, 了解其定义, 分析其工作的原理, 以此为基础来探讨发电机差动和变压器差动的保护死区。虽然还有许多问题十分复杂, 不能得到十分明确的解决方法, 但是, 研究探讨的脚步永远不能停止。希望此论文对广大相关工作者有所帮助。
参考文献
[1]高磊.对变压器差动保护的探讨[J].科技资讯, 2003.
[2]李坤.发电机差动保护误动分析[J].科技风, 2005.
[3]刘威.分析变压器差动保护动作速度及优化方案[J].科技信息, 2006.