关于纵向零序电压型发电机匝间保护的几个问题

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1、关于纵向零序电压型发电机匝间保护的几个问题关于纵向零序电压型发电机匝间保护的几个问题西北电力试验研究院(西安710054)李玉海张小庆徐敏卜1ll,.]———一一—————～11[摘要】文章指出为了提高纵向零序电压型发电机匝间保护的动作可靠性.应具有负序功率方向闭锁元件;纵向零序电压元件的整定值.应根据发电机的定子结构决定;对纵向零序电压元件增加100～200ms的延时.可以提高匝间保护的动作可靠性.[关键词]堡塑堡瓤向零序电压元件负序功率方向元件董札中圈分类号:TM588文献标识码:B文章编号;1008-1.835(2000)044

2、1021.26目前,纵向零序电压型匝问保护,广泛应用在国内大,中型发电机上.运行实践表明,该型匝间保护的正确动作率较低.但是,作为发电机匝间保护,用纵向零序电压作为主判据,在原理上是无可非议的.因此.只要在方案设计,定值整定及其它方面严格把关,可以大大提高纵向零序电压型匝间保护的动作可靠性.1匝间保护的构成纵向零序电压型匝间保护的主判据是纵向零序电压.纵向零序电压取自专用电压互感器的三次开口电压回路.纵向零序电压实际上是发电机三相对发电机中性点的不平衡电压.为防止专用电压互感器一次断线,或专用电压互感器一次保险熔断时匝间保护误动,采用

3、专用电压互感器断线闭锁装置.此外,为防止外部故障时可能造成匝间保护误动,需要增加负序方向元件来判断故障发生在机内还是在外部系统中.综上所述,纵向零序电压型匝间保护的构成应如图l所示.对于呈单元接线的大,中型发电机变压器组,主变的接线多为Y/△型,而变压器的低压侧(即发电机侧)为小电流系统.用对称分量法计算表明,在变压器高压侧发生各种故障时,在低压侧均不会出现纵向零序电压.这样,在90年代以后设计的纵向零序电压型匝问保护方案中,多去掉了负序功率方向元件,其构成框图如图2所示.1998年1月至1999年2月新疆苇湖粱发电厂125MW发电机

4、的匝间保护,曾多次误动.每次误动均是在主变高压侧儿0kv系统单相接地时发生的(机组的主接线系单元接线:发电机通过两卷变接人Ii0kv系统).该机的匝间保护系纵向零序电压型原理,其构成框图如图2.故障录波表明,在匝间保护误动时.专用电压互感器开口三角形回路上出现很大基波零序电压.其中1次误动故障录波如图3所示.图2无负序功率方向闭镇的匝间保护框图—NOR—~—而T器2000{莹I『NA日mCPa№,4,蕊卜.一.庠,f(,U围3苇湖梁电厂110kv系统单相接地时专用Tv三次开口电压波形分析图3知:在正常工况下,专用Tv3次开口电压主要是

5、3次谐波电压.当110kv系统单相接地短路时,开口电压除了三次谐波电压之外,还有很大的基波零序电压.该基波电压的有效值达1Ov左右.由于纵向零序电压元件的整定值只有4V,故匝问保护必然动作.但是,用对称分量法计算表明在主变高压侧(即Y侧)发生单相接地短路时,在主变低压侧(即△侧),亦即发电机侧不会出现纵向零序电压,而实际上出现了较大的零序电压.原因何在?计算分析表明:由于变压器两侧之间的耦合电容很小(与发电机系统对地电容相比),而专用Tv一次中性点与发电机中性点连在一起而不接地,因此,通过变压器两侧之间的耦合电容在发电机定子回路产生纵

6、向零序电压的值很小,可以忽略不计.我们认为.对称分量法计算短路故障,是一种计算稳态短路故障的简化计算方法.在计算中采用的边界条件,没有考虑系统中的动态变化,也投有考虑如负荷电流,各参数不对称等等的影响,它也无法解释故障时某一非故障相的电压升高.因此,用对称分量法计算短路故障时发电机内部的暂态过程是很不精确的.在短路故障时,发电机内部的暂态过程是很复杂的.当主变高压侧单相接地故障时,发电机只有两相中流过故障电流.另外,发电机三相参数不可能完全对称,而在短路时的暂态过程中,电枢反应及漏磁通的影响,使得三相电压对中性点的不对称增大,产生较大

7、的纵向零序电压.为提高零序电压型匝问保护的动作可靠性,应有负序功率方向闭锁元件.2关于负序功率方向元件的动作方向关于负序功率方向元件的动作方向,有不同观点.有些人认为,负序功率方向元件P2的动作方向,应指向系统,即当外部发生不对称故障时,P2动作,将匝问保护出口回路断开.这种方法的实质是:P2的常国而而面丽闭接点与纵向3Lrn元件的常开接点组成"与门"出口.当发电机内部故障时,P2不动作,纵向3u0元件动作后便作用于出口.采用这种闭锁方式的优点是:在发电机内部故障时,匝间保护能可靠动作,而在外部故障时,对于模拟式保护元件常闭接点立刻断

8、开,断开的速度通常较纵向3元件接点闭合速度快,匝问保护不会误出口.这种闭锁方式的缺点是:在外部不对称故障时.若由于负序功率较小P2元件拒动,可能使匝间保护误切机.也有人认为,P2元件的动作方向应指向发电机内.在发电机内部