由开关误合闸引发的对发电机误上电保护的思考

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1、由开关误合闸引发的对发电机误上电保护的思考曹孝国徐金王翔杨福奎高守义（南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市211100）（NanjingNARI-RELAYSElectricCO.,LTD,Nanjing211100,JiangsuProvince,China）摘要：误上电保护，作为发电机的辅助保护，一直以来未受到足够的重视。随着近些年来，由于设计上的不合理，自动同期装置的工作异常或人为误操作等原因，造成出口断路器误合闸，导致机组严重受损的现象时有发生。本文结合实例，详细分析误上电保护的工作机理，强调装设误

2、上电保护的必要性。关键词：发电机；误合闸；误上电保护0引言资料一：2005年，广东某电厂一台300MW新建机组，在主变高压侧断路器的上、下隔刀处于热备用状态下，测试同期装置的相关参数时，造成开关连续两次误合，导致发电机转子过压而受损，返厂修复，损失巨大。检查发现：该机组没有配置专门的误上电保护，误合后由后备保护经延时将机组从电网切除。资料二：2007年，四川某水电厂，装机容量为4200MW,二号机组在做同期的试验过程中，因同期装置误发合闸指令，造成机端开关误合，该水轮机组剧烈振动。检查发现：该机组有配有专门的

3、误上电保护，但该保护的投退压板处于退出状态。当突加电压后，因无快速切除故障的措施，必然会导致机组受损。1原因阐述近些年来，开关误合事故时有发生，究其原因，主要表现在以下二个方面：（1）对误合闸对机组造成的危害性认识不足：盘车过程，发电机突加电压后，带来的危害有二：1）定子绕组中流过电流很大，甚至能达到3~4倍额定电流；2）当发电机转速很低时出现工频定子电流，定子旋转磁场将切割转子绕组，造成转子过热损伤；（2）认为没有必要装设误上电保护，理由：发生误合闸后，可由后备保护切除。在突加电压时，发电机异步启动，从系统

4、中吸收有功功率，所以在阻抗平面上的工作点应落在第三象限。如图1中A区域所示。在这种工况下：逆功率保护1将动作；失磁保护（包括静稳阻抗园2、异步阻抗园3）也动作；后备保护阻抗继电器,如果装在主变高压侧，动作区如4，不会动作；装在机端侧的全阻抗继电器，动作区如5，会动作；但都有延时，不能快速将机组从电网切除。图1：异步启动时机组在阻抗平面上的工作点2误合闸的判据构成2.1误合闸保护需要考虑的因素：（1）发电机在盘车或升速过程中，未加励磁，突然并入电网，造成发电机的异步启动；（2）发电机起停过程中，已加励磁，但频率

5、低于定值，断路器误合；（3）发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于定值，断路器误合或非同期合闸；(4)发电机在同期待并的过程中，当高压侧断路器两侧电压方向为180度时，断口会出现一相或两相闪络。闪络的危害同发电机误合。2.2传统判据的不足传统的误上电保护由过流保护加延时返回的低频元件构成，已不能满足各种条件下的误合闸的需求，特别是在已加励磁电压，电压频率为50HZ的情况下非同期合闸，冲击电流很大，甚至可能达到机端三相短路的短路电流的水平，此时传统的误上电已无能为力，只能靠其他保护，经延时才能跳闸切机，不利机组

6、的安全。2.3改进后的方案：方案一：采用电流判据为主，辅以低频、低压，位置接点为闭锁判据，具体实现的方法：针对条件（1），采取的措施：采用机端两组PT均低电压（延时投入动作，电压恢复延时退出）、低频元件动作，同时定子过电流；针对条件（2），采取的措施：当发电机频率低于设定频率时，由低频元件动作、机端低压元件不动、同时定子过电流；针对条件（3），采取的措施：当发电机的频率高于设定频率时，采用断路器位置接点加定子过流来判别；针对条件（4），采取的措施：断路器处于断开位置，且高压侧出现负序电流来判别。方案二：采用阻

7、抗判据为主，辅以电流、位置接点为闭锁判据，具体实现的方法：针对条件（1），采取的措施：灭磁开关在分位，同时定子过流元件动作来判别；针对条件（2）、（3），采取的措施：采用低阻抗判据，电流、电压取自主变高压侧，为确保在非同期合闸后的振荡过程中阻抗判据能可靠动作，反向整定阻抗和正向整定阻抗可按下式整定：式中——变压器阻抗（二次值）。——发电机暂态电抗（二次值）。——可靠系数，取1.2~1.3针对条件（4），采取的措施：同方案一。说明：1）误上电保护在发电机并网后自动退出运行，并往前、解列后自动投入运行；2）对于机

8、端设有断路器，并列的过程中断路器两侧最大承受电压较小，发生闪络的几率甚小，一般建议不装。3）方案二中，针对条件（1）的判据，需要结合现场实际情况，在灭磁开关辅助接点不够或无法引出时，该判据将无法实现。3实例分析3.1实例一：非同期合闸3.1.1故障概述：2006年，某电厂#1机组（其主接线如图2所示）在大修期间将原保护装置更换为RCS985微机保护（误上电保护采用上述方案一），在完成短路空载试验后，