1000MW機(jī)組發(fā)變組注入式定子接地保護(hù)應(yīng)用探究

1、 1000mw機(jī)組發(fā)變組注入式定子接地保護(hù)應(yīng)用探究 摘要：隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電廠機(jī)組容量逐步提升，發(fā)電機(jī)定子對(duì)地電容也隨之增加，發(fā)電機(jī)定子接地是一種較為常見的接地故障，接地故障時(shí)接地電流很大，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生較大的危害。本文對(duì)發(fā)變組注入式定子接地保護(hù)原理進(jìn)行了簡(jiǎn)介，總結(jié)了相關(guān)保護(hù)整定方法及關(guān)注事項(xiàng)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)常見問題進(jìn)行了分析，給出了改進(jìn)方法。關(guān)鍵詞：發(fā)變組 定子接地保護(hù) 注入式0 引言隨著發(fā)電機(jī)容量不斷增加，發(fā)電機(jī)定子對(duì)地電容也有所增加，發(fā)電機(jī)定子接地是一種較為常見的接地故障，接地故障時(shí)接地電流很大，對(duì)發(fā)電機(jī)組的危害很大。大型發(fā)電機(jī)組均配置了雙重化的定子接地保護(hù)。1-2一套采用的為90%

2、基波零序電壓加三次諧波電壓判據(jù)組成100%定子接地保護(hù)，另一套采用的是外加20hz電源注入式定子接地保護(hù)。20hz注入式定子接地保護(hù)不受故障點(diǎn)位置、發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況等情況的影響，保持較高的靈敏度。因注入式定子接地保護(hù)在調(diào)試和運(yùn)維過程中注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析研究。1 注入式定子接地保護(hù)原理某電廠發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用接地變電阻接地，注入式定子接地保護(hù)采用的是南瑞繼保rcs-985u裝置，其二次接線如圖 1 所示。3圖 1 注入式定子接地保護(hù)回路原理圖發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行情況下裝置采到的低頻電流主要是發(fā)電機(jī)對(duì)地非常小的電容電流，當(dāng)發(fā)電機(jī)組絕緣破壞造成金屬性接地時(shí)，裝置采到的電流為電阻性電流，通過圖2的導(dǎo)納法計(jì)算對(duì)地

3、電阻，并與定值和相應(yīng)的判據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)而報(bào)警或跳閘。圖2 注入式定子接地保護(hù)計(jì)算模型圖2、注入式定子接地保護(hù)整定2.1相角補(bǔ)償保護(hù)裝置采集的低頻電壓和電流的角度檢測(cè)準(zhǔn)確才能保證保護(hù)的可靠，則必須對(duì)采樣相角采樣進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償方式有兩種，第一種方式：發(fā)電機(jī)組絕緣正常時(shí)，低頻電流為容性,此時(shí)注入式接地保護(hù)裝置檢測(cè)到的低頻電流滯后于低頻電壓270，但由于一次連接設(shè)備及裝置誤差影響，低頻電流與低頻電壓的角度并非純?nèi)菪?，故需在發(fā)電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行相角補(bǔ)償，使保護(hù)裝置采樣在270附近，相角補(bǔ)償即合理。第二種方式：利用純阻性的負(fù)載進(jìn)行。此時(shí)需要將穿心ct接線做改動(dòng)，如圖3中a, b接線，此時(shí)補(bǔ)償至保護(hù)裝置相角

4、檢測(cè)180附近即可滿足要求。5圖3a 正常運(yùn)行接線 圖3b相角補(bǔ)償接線2.2 阻抗補(bǔ)償理想狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)金屬性接地時(shí)，保護(hù)裝置測(cè)量到的阻抗應(yīng)該為0。但由于實(shí)際回路參數(shù)的影響，需對(duì)保護(hù)裝置測(cè)量阻抗采樣值進(jìn)行補(bǔ)償。阻抗補(bǔ)償試驗(yàn)主要是補(bǔ)償發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變漏抗，在發(fā)電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，投入“補(bǔ)償試驗(yàn)狀態(tài)投入”控制字，模擬主變高壓側(cè)接地，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償，退出“補(bǔ)償試驗(yàn)狀態(tài)投入”控制字，使電阻、電抗采樣值均為0。待相位及阻抗補(bǔ)償完成后，還需進(jìn)一步補(bǔ)償發(fā)電機(jī)容抗對(duì)地并聯(lián)電抗，在模擬發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，讀取電阻二次值，并將測(cè)量電阻補(bǔ)償至接近最大量程30k。2.3 定值整定2.3.1電壓、電流回路監(jiān)視

5、定值注入式定子接地保護(hù)主要利用低頻電壓、電流來判斷發(fā)電機(jī)是否有接地故障，故需保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)低頻電壓、電流值來判斷相關(guān)回路正常與否。當(dāng)測(cè)量值出現(xiàn)異常后，裝置報(bào)警并閉鎖注入式定子接地保護(hù)，以免發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)6。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生金屬性對(duì)地短路時(shí)，定子回路對(duì)地電阻降至最小，此時(shí)可測(cè)得低頻電壓最小值 ；當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行無故障時(shí)，對(duì)地阻抗值最大，此時(shí)可測(cè)得低頻電流最小值 。 (2-1) (2-2)其中 、 為低頻電壓、電流監(jiān)視定值， 為可靠系數(shù)，一般取0.52.3.2電阻折算系數(shù)發(fā)電機(jī)在出現(xiàn)接地故障時(shí)，保護(hù)裝置計(jì)算出二次側(cè)電阻 ,但保護(hù)裝置是根據(jù)一次值來判斷的，故需二次值 折算至一次電阻值 。理論上折算系數(shù)整定

6、公式為： (2-3) (2-4)式中 為電阻折算系數(shù)， 為接地變變比， 為負(fù)載抽頭變比， 為接地變穿心ct變比。實(shí)際試驗(yàn)中，可在中性點(diǎn)接入不同的接地電阻，從裝置中讀取測(cè)量一次值，來進(jìn)行折算系數(shù)調(diào)整，但由于測(cè)量誤差非線性，若把某一個(gè)值例如n調(diào)準(zhǔn)后，會(huì)造成其他越遠(yuǎn)離的值誤差越大?，F(xiàn)場(chǎng)整定時(shí)，可將n定位為報(bào)警定值和跳閘定值中間數(shù)附近，保證達(dá)到報(bào)警和動(dòng)作整定值時(shí)，裝置的可靠性和靈敏性。2.3.3接地電流判據(jù)當(dāng)接地點(diǎn)靠近發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，低頻故障分量會(huì)受到基波分量的影響。為提高靈敏度，增設(shè)了接地電流判據(jù)。接地電流判據(jù)能夠反映距發(fā)電機(jī)機(jī)端80%90%的定子繞組單項(xiàng)接地，越靠近發(fā)電機(jī)機(jī)端，靈敏度越高，同時(shí)增加了

7、發(fā)電機(jī)機(jī)端開口三角零序電壓閉鎖來提高保護(hù)的可靠性。其動(dòng)作方程為： (2-5)接地電流作為電阻判據(jù)的后備，反映流過發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地連接線上的電流，其定值整定原則為: (2-6)其中 為中性點(diǎn)接地電阻二次值 為發(fā)電機(jī)機(jī)端單相金屬性接地時(shí) 上的電壓3、現(xiàn)場(chǎng)常見問題處理3.1 相角采樣異常發(fā)電機(jī)對(duì)地絕緣良好時(shí)，由于發(fā)電機(jī)對(duì)地容抗的作用，20hz電壓信號(hào)和20hz電流信號(hào)相角應(yīng)該為270左右。在進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，若出現(xiàn)的相角測(cè)量若為180左右，則是注入電源線把穿芯ta包絡(luò)在內(nèi)部，此時(shí)穿芯ta測(cè)量的電流是負(fù)載電阻的電流，負(fù)載電阻的電壓和電流的夾角為180。調(diào)整注入電源線的位置后，使穿芯ta測(cè)量發(fā)電機(jī)的容性電

8、流，此時(shí)測(cè)量相角差為270左右方為正常。若測(cè)量相角差為90左右，則應(yīng)是ct極性接反，交換ct接線后可測(cè)得相角差為270。3.2分接頭選擇電壓獲取一般有3種情況：(1)在負(fù)載電阻上抽取100v分壓；(2)從負(fù)載電阻取全電壓，然后在注入電源分壓器上進(jìn)行分壓。(3)從發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變二次抽頭取電壓。分壓抽頭選擇原則是機(jī)端發(fā)生金屬性接地時(shí)，經(jīng)過分壓后裝置測(cè)到的電壓為100v左右。抽頭選擇過大會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出口單相接地時(shí)，進(jìn)入裝置的基波零序電壓過大而燒壞注入電源，抽頭選擇過小會(huì)導(dǎo)致低頻分量測(cè)量不準(zhǔn)確。某電廠發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變變比為24/0.866kv,改造前注入式定子接地保護(hù)電壓取自中性點(diǎn)接地變負(fù)載電阻

9、rn中100v抽頭。設(shè)備投入運(yùn)行后，保護(hù)裝置只能采取57.7v的零序電壓，為了保障保護(hù)的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)上述接線進(jìn)行了改造，將二次電壓更改為從注入式電源中的分壓電阻抽頭獲取，使得保護(hù)裝置采取電壓為100v。提高了定子接地保護(hù)采樣的準(zhǔn)確性。其接線更改見圖4（a） 改前圖和圖4（b）改后圖。（a）改前圖 （b）改后圖圖4 注入式定子接地分接頭選擇調(diào)整3.3 保護(hù)動(dòng)作起失靈問題注入式定子接地保護(hù)不受機(jī)組運(yùn)行方式的影響，在發(fā)電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下仍然可以起到保護(hù)作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生定子單相接地故障時(shí)，接地電阻跳閘段動(dòng)作于停機(jī)，但接地故障點(diǎn)沒有被隔離，接地電阻仍然滿足動(dòng)作判據(jù)，導(dǎo)致保護(hù)不返回。若啟動(dòng)斷路器失靈，

10、會(huì)擴(kuò)大跳閘范圍，故注入式定子接地保護(hù)均不啟動(dòng)斷路器失靈。3.4 保護(hù)pt接地點(diǎn)選擇某電廠在發(fā)電機(jī)停機(jī)期間進(jìn)行注入式定子接地試驗(yàn)，投入注入式定子接地保護(hù)后發(fā)現(xiàn)，相角采樣比停機(jī)前偏小5左右，起機(jī)前已對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變進(jìn)行了檢查，柜內(nèi)無接地線，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備無異常?？紤]到大修期間對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)pt進(jìn)行過改造，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)pt回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該pt二次回路在發(fā)電機(jī)保護(hù)a/c柜內(nèi)各有一個(gè)接地點(diǎn)，如圖4，該部分形成環(huán)路，使得低頻電流采樣不準(zhǔn)確。圖5 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓回路兩點(diǎn)接地圖因?yàn)榘l(fā)電機(jī)中性點(diǎn)二次pt引入a/c柜為相同繞組，兩個(gè)接地點(diǎn)等值電路圖如圖5，20hz電源投入后低頻電流通過接地點(diǎn)流向大地，會(huì)在大地表面形

11、成分布電位 ,其中 為兩個(gè)接地點(diǎn)之間的等效電阻，由此可知電容 中會(huì)流過相應(yīng)的阻性電流，造成保護(hù)裝置相角采樣減小，有可能引起注入式定子接地裝置報(bào)警或跳閘。兩個(gè)電壓回路兩點(diǎn)接地，相當(dāng)于減小了中性點(diǎn)接地變的電阻,運(yùn)行時(shí)很可能會(huì)造成注入到一次的低頻信號(hào)下降，相對(duì)應(yīng)保護(hù)裝置采到的低頻分量也會(huì)減少，從而降低定子接地保護(hù)的靈敏性和可靠性5。圖6 兩個(gè)接地點(diǎn)等值電路圖pt的一次側(cè)直接與電網(wǎng)系統(tǒng)的一次相連接，為了保護(hù)pt二次交流電壓回路人員及設(shè)備的安全,pt二次交流電壓回路必須接地的，且只能一點(diǎn)接地。現(xiàn)場(chǎng)拆除一個(gè)柜子接地點(diǎn)后，采樣恢復(fù)正常。4 結(jié)論本文對(duì)大型發(fā)電機(jī)組注入式定子接地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)注入式定子接地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)常見問題進(jìn)行了分析，并給出了解決方案，可對(duì)注入式定子接地保護(hù)調(diào)試和運(yùn)維提供一定的借鑒意義。1游建宏,林鑫,陳首羽,李志碩.大型發(fā)電機(jī)組注入式定子接地保護(hù)原理與調(diào)試維修j.電工技術(shù),2019(10):66-67+70.2崔超,朱挺進(jìn),鄒兵.qfsn型發(fā)電機(jī)組注入式定子接地保護(hù)試驗(yàn)研究j.電氣自動(dòng)化,2019,41(05):35-37.3王林.一起注入式定子接地保護(hù)誤動(dòng)分析與改進(jìn)措施j.水電站機(jī)電技術(shù),2019,42(09):43-46