51静止励磁系统的故障和保护.ppt

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1、静止励磁系统的故障和保护主要内容1问题的由来2励磁系统的故障类型3励磁系统的故障现象4发变组保护的动作行为5结束语1问题的由来静止励磁系统的应用日渐广泛；励磁系统的故障业已造成巨大的经济损失；现有保护装置对励磁系统的故障存在死区；励磁系统的分类直流励磁系统交流励磁系统静止励磁系统接线简单经济性好轴系较短静止励磁系统的应用国外国内水轮机组汽轮机组机组容量中小型机组：100MW~200MW大容量机组：300MW~600MW技改项目：励磁系统故障的实际案例河南新乡电厂励磁变压器低压侧的单相接地故障，多次停机检查；天生桥一级水电站励磁柜故障，停电4个月，更换可控硅元

2、件15个；现有励磁系统保护的缺陷保护配置重叠，励磁调节器和专用保护装置之间缺乏严格的协调；励磁调节器不能提供对整流主回路异常运行情况的在线监测和保护；专用保护装置缺乏对保护对象故障类型的合理分析和配置；励磁调节器和保护装置功能的对比励磁调节器V/f限制；过励延时限制；欠励瞬时限制；定子过电压保护强励反时限限制；发变组保护过激磁；定转子绕组过负荷；失磁保护；定子过电压保护；励磁绕组过负荷；励磁系统主回路的保护各类过电压及变化率较大大气过电压；操作过电压；换相过电压电压上升率过大；电流上升率过大；控制保护系统失常熔断器熔断；触发脉冲丢失；断臂故障；整流主回路的故

3、障整流元件失效；直流侧短路；强励动作；专用保护装置功能的不足转子接地保护保护范围不能延伸到交流侧；励磁变压器保护；仅设计有电流保护，对相间故障有效；失磁保护；记忆过流保护；一般仅有出口三相短路才有可能出现励磁电压降低和消失的情况；2励磁系统的故障类型励磁系统的故障类型励磁变压器高、低压侧相间短路内部绕组匝间短路高、低压侧的单相接地整流主回路断臂失效励磁绕组直流侧短路转子接地励磁系统的保护方案励磁变压器高、低压侧的相间短路故障励磁变差动电流速段主变差动或发变组差动高压侧单相接地故障发电机定子接地保护低压侧单相接地故障无绝缘监视功能无零序电压保护电流保护失效重点

4、研究的问题励磁变低压侧单相接地的故障特征和保护的动作行为；整流主回路异常的故障特征和保护的动作行为；3励磁系统的故障现象建模交流系统的建模整流主回路的建模控制回路的建模乒乓开关回路的建模仿真断臂失效励磁变压侧低压侧单相接地3.1建模a:交流系统3.1建模b:整流主回路3.1建模c:控制回路3.1建模d:乒乓开关回路3.2仿真结果-单相接地3.2仿真结果-单相接地3.2仿真结果-单相接地3.2仿真结果-断臂故障3.2仿真结果-断臂故障3.2仿真结果-断臂故障3.2仿真结果-失效故障3.2仿真结果-失效故障3.2仿真结果-失效故障励磁电压波形及谐波分布3.2仿真

5、结果-失效故障励磁变二次侧出现交替性相间短路；短路电流中直流分量较大；励磁变压器出现直流偏磁；电流互感器可能出现深度饱和保护现象，过流保护可能拒动；励磁变压器差动电流增加，但因二次谐波的存在可能拒动；4发变组保护的动作行为转子接地保护失磁保护转子表层的保护4.1转子接地保护的动作行为励磁系统交流侧接地故障原理图4.1转子接地保护的动作行为励磁系统交流侧接地故障等效原理图4.2失磁保护的动作行为整流主回路的异常将导致励磁电压的降低甚至消失；如果系统无功充足，此时保护可能拒动，这对设备安全是不利的；整流主回路异常的典型特征是非特征谐波含量的增加；4.3转子表层保

6、护的动作行为励磁电压的波形畸变将会引起转子阻尼绕组电流的增加；激磁电压畸变对转子的影响与一次系统负序电流对转子的影响类似；需要寻找衡量励磁电压畸变对转子铁心影响的具体指标；5结束语静止励磁系统的应用日益广泛，研究励磁系统故障的保护具有现实意义；励磁电压非特征谐波增加是励磁变压器低压侧单相接地和整流主回路异常的共同特征，可以作为判断励磁系统故障的特征；转子接地保护和失磁保护的实现方案需要改进；区外故障也会导致励磁电压非特征谐波的增加，因此以非特征谐波为判据必须躲过外部设备主保护的动作时间。