沐若水电站发电机主保护研究与电站保护设计

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1、第44卷第8期人民长江Vo1．44．No．82013年4月YangtzeRiverApr．，2013文章编号：1001—4179(2013)08—0079一O4沐若水电站发电机主保护研究及电站保护设计周强，桂远乾，曾庆涛，桂林2(1．长江勘测规划设计研究有限责任公司机电设计处，湖北武汉430010；2．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084)摘要：沐若水电站为国外EPC总承包项目，其继电保护设计不但要满足我国的相关规程规范，而且还要适应马来西亚当地电网的要求及*-7惯。针对该水电站水轮发电机电气参数、结

2、构参数的特点，首次将发电机主保护“定量化”设计应用于设计总承单位的涉外项目中，受到了业主的肯定。着重介绍了沐若水电站水轮发电机主保护“定量化”设计及研究状况，以及电站主设备继电保护的设计成果，可供相关水电站工程机电设计参考。关键词：发电机；主保护；保护配置；继电保护；沐若水电站中图法分类号：TV734文献标志码：A马来西亚沐若水电站装设有4台236MW水轮发采用发电机主保护“定量化”设计，已成为一种常电机组，发电机额定电压为15．75kV，4台(套)发电态¨，但在国外水电项目中，目前尚无该领域研究成机一变压器组均采

3、用单元接线。其中，1，3号发电机果及其应用方面的报道。出口设置发电机断路器(GCB)、高压厂用变压器。每1．1主要结构及电气参数台发电机经主变压器升压为275kV后，接人275kV沐若水电站发电机采用整数槽(q=5)波绕组GIS。275kVGIS采用双母线接线，由4个进线间隔、1(定子绕组节距为Y。=17，Y=13)，2O极；定子槽数个母联间隔、2个出线间隔及2个PT和避雷器间隔组为300，每相4分支，每分支有25个线圈。成。发电机额定参数为：P=236MW；U=15．751发电机主保护研究kV；，=10177．8

4、A；cosⅣ=0．85；，，n=834．3A；Ⅳ=1481．3A。发电机主保护“定量化”设计是国内近10a来的科研成果。主要通过对特定水轮发电机组的内部故障1．2内部故障类型、数量及特点进行仿真计算，针对不同的中性点侧分支引出方式以发电机内部短路故障包括定子槽内上、下层线棒及不同的电流互感器配置，分析各种主保护的灵敏度，间短路故障，以及定子绕组端部交叉处的短路故障。从而确定发电机中性点侧分支引出方式、电流互感器根据机组生产厂家提供的沐若水电站水轮发电机定子配置以及发电机主保护的配置方案。这样可以最大程绕组展开图，对

5、发电机定子绕组实际可能发生的内部度地减少保护死区，提高保护的灵敏度。短路故障类型和数量进行了分析，详述如下。上述科技成果已在三峡、龙滩、构皮滩、瀑布沟、溪(1)定子槽内短路故障。主要发生在定子槽内洛渡、向家坝等国内大型水轮发电机组设计中得到了上、下层线棒间，短路故障共有300种(与定子槽数量成功的应用。国内在新建造的一批大型水轮发电机中相等)，详见表1。收稿日期：2013一O3一lO作者简介：周强，男，高级工程师，从事水电、水利、电力工程电气二次专业设计研究工作。E—mail：zhouqiang@cjwsjy．co

6、rnCn80人民长江通过对同槽故障的分析，可以发现：①没有发生1．3故障仿真计算及主保护方案选择同相同分支匝间短路；②同相不同分支匝间短路有运用多回路分析法，对沐若水电站发电机在并网180种，占60％；③相间短路有120种，占40％。空载运行方式下所有可能发生的同槽和端部交叉故障(2)定子绕组端部短路故障。这类故障发生在定(共计8646种)进行了仿真计算，求出各种故障时每子绕组端部的交叉处，短路故障共有8346种。详见一支路电流的大小和相位(包括两中性点间的零序电表2。流)，由此得到各种短路状态下进入各种主保护(包

7、括表1发电机同槽故障统计种零序电流型横差、完全裂相横差、完全或不完全纵差保匝间短路相间短路护)的动作电流和制动电流。在已整定的动作特性条同相同分支同相不同分支分支编号相同分支编号不同件下，得出在中性点侧不同分支引出组合方式下相应主保护的灵敏系数。由于每种单独的主保护所反映的故障类型不同，因此，可能会存在各自的保护死区。在确定发电机主匝间短路相间短路保护配置方案时，应遵循“优势互补、综合利用”的设同相同分支同相不同分支编号分支编号计原则，以达到对发电机内部故障保护范围最大的目lO匝11匝20匝21匝坌塞塑旦丕旦的。l

8、68l804860201014684412总结以往偶数分支水轮发电机的研究成果及设计经验，结合上述分析后得出的该项目发电机内部故障通过对端部交叉故障(简称为端部故障)的分析的特点。为减少主保护配置方案研究的计算工作量，发现：①同相同分支匝间发生的短路共有456种，占避免无谓的计算，在开展发电机主保护研究时，主要基5．46％，其中最小短路匝数为10匝(对应的短