發電機組不應采用負組合電壓過流保護

1.引言在電力系統中，干式變壓器除了差動保護和氣體保護外，一般還配有復合電壓過流保護，廣泛應用于發電廠的變電站和升壓站，效果良好。在發電機保護中，除差動主保護外，通常還提供復合電壓過流保護。電站設計人員經常將復合電壓過流保護應用于發電機保護。我發現這一套保護在處理某水電站事故時會失靈。[圖1水電廠主接線圖]如上圖1所示，圖1是水電廠的主接線。主變壓器高壓側為35kV干式變壓器組接線，低壓側為6.3kV單母線配置，4臺2000kW發電機。輔助電源由6.3千伏輔助變壓器提供，6.3千伏母線配有電壓互感器組。事故過程如下：35kV出線發生線路故障時，主變(線路)高壓側開關跳閘后，經過一段時間(發電機復合電壓過流保護時間固定)，發電機相繼跳閘，造成全廠電壓損失，事故擴大。原因是復合電壓過流保護中負序電壓繼電器誤動作。將該套保護改為低壓過流保護后，保護動作正確，全廠無失壓事故，其二次電路圖如圖2所示。[圖2二次電路圖]二次回路分析如下：線路故障時，如果三相對稱故障，低壓繼電器動作，FZJ勵磁；當發電機故障電流足夠大時，SJ復合電壓過流時間繼電器勵磁，這套保護啟動。當三相不對稱故障發生時，負序電壓繼電器開始切斷低壓繼電器的電壓回路，使FZJ動作。當發電機故障電流大于過流整定值時，SJ勵磁，整套保護開始勵磁。故障消失后，6.3kV母線電壓恢復正常，然后負序繼電器恢復，低壓繼電器恢復，整套保護未出口。如果線路是永久性事故，那么主變壓器開關(線路)就會跳閘，6.3kV母線電壓恢復，發電機電流恢復到相對較小的電流。但由于發電機組轉速上升，負序電壓繼電器無法返回，導致發電機開關跳閘，事故將延伸至全廠停電。以下分析負序電壓繼電器誤動作的原因。[圖3原理矢量圖]

目前負序電壓的采樣方法有兩種。較好種是傳統的電阻電容采樣方法，其原理圖和矢量圖如圖3所示。當，和為正序相量時，在超前于Uab電壓的Ca和Ra電路中會出現一個容性電流，A點的電壓軌跡是一個直徑為的弧。當Ra=Xca時，a點的電位將取p點的電位，回路中還會出現電壓前的電流。b點的電壓軌跡是一個直徑為的弧。當xcc=RC時，b點的電位也會在p點，所以a點和b點的電位差為零。當、和為負序相量時，A點的電壓軌跡仍在假設直徑的圓弧上，但在P點的對面，B點的電壓軌跡也在假設直徑的圓弧上，同樣出現在P點的對面，此時A點和B點會有電位差.ra=xca，Xcc=Rc時，AB兩點電位差等于(負序線電壓)=(負序相電壓)。所以傳統的負序電壓采樣是通過測量A點和B點的電位差來實現的。當發電廠出線故障時(或線路開關跳閘后)，發電機的輸入功率并沒有立即降低(因為發電機有慣性，轉速不能突然變化)，而是輸出功率下降，導致發電機組以一定角度加速，使Xc值下降，A點和B點的電位偏離P點，從而造成A點和B點的電位差， 導致負序電壓繼電器誤動作和發電機誤動作，從而將出線事故擴大到全廠損失。第二種方法是基于微機采樣技術的電壓波形數字采樣法。 它要求取三相電壓的有效值和三相電壓之間的相角差，用對稱分量法計算三相電壓的正序分量、負序分量和零序分量。基本原理如下：因此，可以通過測量UA、UB、UC的大小以及UA、UB、UC之間的相角差來計算負序電壓。電壓值的測量一般采用A/D轉換。但是，的相角差往往被，的電壓波形放大，變成方波。測量三個方波之間的上升時間間隔與同相相鄰方波之間的上升時間間隔乘以360的比值。但在單位角加速度內三相電壓方波上升時間間隔相等的閾值下，之間的相角差，大于(或小于)，即為之間的相角差。這是因為矢量計算和對稱分量法都是基于慢頻率變化的閾值，也就是說，當角加速度(頻率變化率)接近零時，是可行的。換句話說，在發電機母線和電網始終連接在一起的閾值下，負序電壓繼電器不會發生故障。從以上分析可以得出以下結論：復合電壓過流保護適用于頻率變化非常緩慢的電網，因為發電機母線電壓頻率在電廠出口故障或出口開關跳閘后變化很大，會導致負序電壓繼電器失靈，因此不應采用該保護。建議采用低壓過流保護，以減少發電機開關的誤操作。 #p#分頁標題#e#