廠用電快切對(duì)繼電保護(hù)的影響

1、僅供個(gè)人參考4X300MW機(jī)組廠用電快切過程分析及其對(duì)繼電保護(hù)的影響摘要廠用電源快速切換技術(shù)近年來已經(jīng)在大型發(fā)電機(jī)組廠用電系統(tǒng)中日益運(yùn)用成熟，顯示出它對(duì)確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)越性，并已在生產(chǎn)實(shí)際中積累了正負(fù)兩個(gè)方面豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。本文較為詳盡的分析了廠用電切換過程中的動(dòng)態(tài)特征并給出了工程計(jì)算的方法，并針對(duì)快切失敗及快切過程中對(duì)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)的影響等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題提出了解決辦法及建議。關(guān)鍵詞300MW機(jī)組；廠用電；快切裝置；繼電保護(hù)；過程分析1廠用電源切換過程分析1.1 廠用電切換的幾種形式以往發(fā)電廠的廠用電源自動(dòng)投入裝置都為慢速切換，最廣泛采用的是備自投BZT裝置。隨著大機(jī)組的迅速發(fā)展，高壓電動(dòng)機(jī)

2、的容量增加很多，300MW機(jī)組的給水泵容量已達(dá)到5500KW,鍋爐風(fēng)機(jī)的容量也達(dá)到2000KW以上。大容量的電動(dòng)機(jī)在斷電后電壓衰減較慢，殘余電壓的幅值很大，給廠用電源的切換帶來很多問題。如果在殘壓較大時(shí)重新接通電源，電動(dòng)機(jī)將受到?jīng)_擊而損壞。如果等到殘壓降低到很低，如30%以下，這樣的電壓對(duì)于重新投入備用電源而言，是安全的，沖擊降到了安全值以下。但是，要達(dá)到這樣的條件，依照經(jīng)驗(yàn)值，需要電動(dòng)機(jī)群衰減3秒以上的時(shí)間，這將對(duì)機(jī)爐運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整帶來很大的影響，可能在廠用電切換過程中造成機(jī)爐運(yùn)行失去穩(wěn)定。因此，以快速切換取代慢速切換，對(duì)大型機(jī)組而言，勢(shì)在必行。廠用電要在一兩百毫秒內(nèi)快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)切換，首先

3、要求斷路器的快速分合特性。真空斷路器、SF6斷路器取代SN系列少油式斷路器，以其快速高分?jǐn)嗟男再|(zhì)滿足了廠用電快切的必備條件。當(dāng)前的廠用電快速切換，使用以下兩種原理類型。第一種是快速定時(shí)限切換，第二種是判別壓差、相差、頻差的快速切換。第二種原理的快切裝置應(yīng)用更為成熟，更為安全，我廠PZH-1型快切裝置就采用了第二種原理。1.2 單臺(tái)異步電機(jī)失去電源后的等效電路。廠用電的切換過程是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電動(dòng)態(tài)過程，這里，首先分析單臺(tái)電機(jī)失去電源后的等效電路。眾所周知，異步電動(dòng)機(jī)的定子和同步電動(dòng)機(jī)的定子一樣，具有對(duì)稱的三相繞組。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是個(gè)圓形的磁導(dǎo)體，在其圓周上均勻地布置著鼠籠繞組，其結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)

4、的阻尼繞組相似，因此轉(zhuǎn)子在電和磁的方面都對(duì)稱，這就決定了它的d軸、q軸的電抗是相等的。這樣，就可以把異步電動(dòng)機(jī)視作一個(gè)沒有勵(lì)磁繞組而僅有阻尼繞組的同步機(jī)。所不同的是，在鼠籠導(dǎo)條中會(huì)感應(yīng)一個(gè)頻率很低的電勢(shì)和電流，這是由異步電動(dòng)機(jī)2%5%的轉(zhuǎn)差率決定的。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況突然變化時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組磁鏈應(yīng)保持不變，異步電動(dòng)機(jī)也可以有一個(gè)與轉(zhuǎn)子繞組合成磁鏈成正比的次暫態(tài)電勢(shì)E”0，以及同它相適應(yīng)的次暫態(tài)電抗x”。由異步電動(dòng)機(jī)的典型相量圖，可以知道，異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)為：E”0=U0-jI0x”在數(shù)值上，近似的取為:E”0U0I0x”sin巾0式中U0、10、山。是工況變化前瞬間的異步電動(dòng)機(jī)的端電壓、電流及

5、其功率因數(shù)角。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子只有一個(gè)阻尼繞組，在工況變化瞬間，其中所發(fā)生的電磁現(xiàn)象也應(yīng)當(dāng)和同步發(fā)電機(jī)交軸方向的一樣，則可套用同步發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電抗的表達(dá)式即異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗為：XrsXad回.區(qū)1回才區(qū)jXR=Xs+方&十XadForpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse式中Xs、Xrs、Xad分別為定子漏抗、轉(zhuǎn)子漏抗以及定轉(zhuǎn)子之間的互感。可以發(fā)現(xiàn)，次暫態(tài)電抗X''的表達(dá)式與異步電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)的電抗相等，這并非偶然。剛啟動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，鼠籠繞組又是個(gè)短接繞組，這和雙繞組變壓器副邊短路時(shí)的情

6、況一樣，所以異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電抗又可以看作短路電抗。反之，當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷開電源時(shí)，電動(dòng)勢(shì)由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生，定子開路，轉(zhuǎn)子向定子側(cè)反饋電流，也可以看作是雙繞組變壓器副邊向原邊側(cè)輸送電流，此時(shí)的變壓器短路阻抗就起到了異步電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗的作用。異步電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗，實(shí)際上即為電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況突然變化時(shí)，電機(jī)對(duì)定子基頻電流所呈現(xiàn)的電抗。既然X''就是啟動(dòng)電抗匕在數(shù)值上就等于啟動(dòng)電壓Ust與啟動(dòng)電流1st之比,以標(biāo)幺值表示，則為：X'，標(biāo)動(dòng)*=1/I啟動(dòng)*由此，可以得到單臺(tái)異步電機(jī)失去電源后的等效電路：不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考國(guó)短路前瞬間異步電動(dòng)機(jī)的等值電路啟動(dòng)瞬間異步電動(dòng)機(jī)的等值

7、電路Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse1.3 掛接在母線上的電動(dòng)機(jī)群及負(fù)荷在失去電源后的動(dòng)態(tài)過程異步電動(dòng)機(jī)能夠向負(fù)荷提供電流是電磁與機(jī)械慣性相互作用的結(jié)果。當(dāng)外接電源電壓高于異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部感應(yīng)電勢(shì)時(shí)，電機(jī)從電網(wǎng)吸收功率，電磁力矩拖動(dòng)機(jī)械力矩，做電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；當(dāng)外接電源低于異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部感應(yīng)電勢(shì)時(shí)，機(jī)械力矩拖動(dòng)電磁力矩，電機(jī)向電網(wǎng)輸出功率，做異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行。而異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，一般是由于接于定子繞組的電源電壓失去、距定子繞組電氣距離較近處發(fā)生短路、電機(jī)定子出口殘壓較低等三種情況所致。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然異步發(fā)電機(jī)向

8、電網(wǎng)輸出有功功率，但由于其不帶勵(lì)磁繞組，必須要從網(wǎng)上吸收較多的無(wú)功功率。我廠6kv母線上所帶的負(fù)荷，既有大型電動(dòng)機(jī)組成的電動(dòng)機(jī)群，還有各配電變壓器下所帶的常規(guī)負(fù)荷。在母線的工作電源失去瞬間，這些電動(dòng)機(jī)群由于機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)入異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行開始向變壓器下所帶的常規(guī)負(fù)荷輸送電流。這個(gè)過程是一個(gè)電磁暫態(tài)過程，即異步電機(jī)的工作電流全部要發(fā)生轉(zhuǎn)向，由輸入變輸出。而此刻異步電機(jī)的電氣工作模型，即為上一章節(jié)所給出的那樣一一由次暫態(tài)電勢(shì)串聯(lián)一個(gè)次暫態(tài)電抗組成。至于那些變壓器負(fù)荷，盡管在失電瞬間這些綜合負(fù)荷的負(fù)荷特性、阻抗特性會(huì)發(fā)生一些變化，但我們研究的恰好是一個(gè)短暫的失去電源又恢復(fù)電源的過程，完全可以使用電

9、力系統(tǒng)短路計(jì)算時(shí)的歸算方法，近似用恒定阻抗表示，阻抗值由失電前潮流負(fù)荷端電壓Ud和負(fù)荷功率Sd計(jì)算獲得：ZkFd一期電動(dòng)機(jī)群由異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)為異步發(fā)電機(jī)向變壓器負(fù)荷輸送電流這個(gè)電磁暫態(tài)過程，要產(chǎn)生非周期分量電流，根據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn)值，其衰減大約需要100ms,這取決于異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電阻。與這個(gè)電磁暫態(tài)過程同步進(jìn)行的，還有一個(gè)機(jī)電的動(dòng)態(tài)過程。這個(gè)過程實(shí)際上就是各異步發(fā)電機(jī)向外輸出電功率的同時(shí)，對(duì)機(jī)械慣性轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)作用，進(jìn)而降低了轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的降低又線性的影響到電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)使之降低,電機(jī)端電壓與頻率跟著降低，使電磁輸出功率進(jìn)一步減小的一個(gè)動(dòng)態(tài)機(jī)電過程。解析一個(gè)帶有大容量電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的母線，失去

10、電源后的殘壓衰減過程，需要使用大量的參數(shù)和變量。首先，需要計(jì)算出母線上所帶的恒定阻抗，也就是變壓器所帶負(fù)荷Zd,其算法如上文所述。第二.需要掌握主要異步電動(dòng)機(jī)組的機(jī)械慣性時(shí)間常數(shù)TJo第三，需要知道被異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性。各機(jī)械負(fù)載，種類繁多，特性不一。其一般的通用表達(dá)式可表示為：Mm=Ka+，式中，a為機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩中與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)部分，也可稱為靜止阻力矩；B為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān)的指數(shù)；K為異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率。異步電動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程式為："出式中，s代表電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，Me代表電磁轉(zhuǎn)矩。Me在異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)為Me=也UIcosW在電站輔機(jī)中，風(fēng)機(jī)負(fù)荷的慣性時(shí)間常數(shù)TJ遠(yuǎn)

11、大于水泵負(fù)荷，所以盡管所有的異步電機(jī)開始時(shí)都在向變壓器負(fù)荷恒定阻抗輸出電磁功率，但由于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)負(fù)載的電動(dòng)機(jī)其轉(zhuǎn)差率的下降顯著慢于拖動(dòng)水泵負(fù)載的電機(jī)，后者電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)的下降也就快于前者。這個(gè)機(jī)電暫態(tài)過程經(jīng)過一段時(shí)間后，可以預(yù)見，共接于一條高壓廠用母線上的各路電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，它們都在向母線反饋電流，但是大容量的鍋爐風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)將提供主要的部分，并且關(guān)系著母線殘壓的衰減水平。而其他一些機(jī)械負(fù)載的電機(jī)將只輸出很小的反饋電流，甚至接受風(fēng)機(jī)電機(jī)的輸入電流而成為異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。2對(duì)我廠廠用電快切裝置的評(píng)價(jià)2.1 PZH-1型裝置特點(diǎn)及功能我廠廠用電快切裝置提供正常方式下的手動(dòng)切換和非正常狀態(tài)下的事故切換。切換的種

12、類分為串聯(lián)切換和并聯(lián)切換。串聯(lián)切換即先跳開工作電源進(jìn)線開關(guān)，再合上備用電源進(jìn)線開關(guān)，或是與之相反，又叫做相繼切換。事故狀態(tài)下快切裝置由發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)，切換的方式就是先跳工作后合備用的串聯(lián)方式。并聯(lián)切換是備用電源與工作電源短時(shí)間并列，再跳開一側(cè)進(jìn)線開關(guān)。我廠正常方式下的手動(dòng)切換就是并聯(lián)切換。在PZH-1型快切裝置內(nèi)部功能上還有并聯(lián)半自動(dòng)切換與全自動(dòng)切換之分。并聯(lián)半自動(dòng)就是在裝置上啟動(dòng)切換后，自動(dòng)經(jīng)同期判別，在啟機(jī)時(shí)，將工作進(jìn)線開關(guān)合上與備用開關(guān)并列，在由運(yùn)行人員手動(dòng)跳開備用進(jìn)線開關(guān)，停機(jī)時(shí)則相反。并聯(lián)全自動(dòng)就是啟動(dòng)切換后，裝置自動(dòng)完成并列與跳另側(cè)開關(guān)的操作，不需人員干預(yù)。除此之外，該裝置還提供了

13、不正常切換，是由母線非故障性低壓引起的切換，它是單向的，只能由工作電源切換至備用電源，分為以下兩種情況：母線三相持續(xù)低電壓，超過設(shè)置時(shí)間后，裝置自動(dòng)跳開工作電源，投入備用電源。由于工作電源受控跳閘，或是誤動(dòng)跳閘，裝置自動(dòng)投入備用電源。在切換方式上，該裝置設(shè)快速切換和慢速切換兩種模式。快速切換就是在母線殘壓還沒有下降之前，在設(shè)定的頻差、相差范圍內(nèi)，投上備用電源。慢速切換作為快速切換的后備，是在快速切換失敗后，檢查母線殘壓，當(dāng)殘壓降至（20%40%）的安全值時(shí)切換。在附加功能上，快切裝置配有以下幾種閉鎖與報(bào)警：保護(hù)閉鎖為防止備用電源投入故障母線，將反映這一故障的廠高變分支過流保護(hù)、分支接地保護(hù)引入

14、了裝置作為保護(hù)閉鎖，在保護(hù)動(dòng)作時(shí)，快切裝置立即關(guān)閉所有跳合閘出口。去耦合及耦合閉鎖并聯(lián)自動(dòng)切換時(shí)，如果由于某種原因使應(yīng)跳開的斷路器未跳開，就有可能造成兩路電源長(zhǎng)時(shí)間并列運(yùn)行。不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考當(dāng)兩電源并列時(shí)間超過100ms,裝置自動(dòng)跳開后合上的電源，此項(xiàng)功能叫做去耦合；之后快切裝置關(guān)閉所有跳合閘出口，發(fā)出耦合閉鎖信號(hào)。斷線報(bào)警備用電源電壓不正常， 裝置都會(huì)發(fā)斷線報(bào)警信號(hào)，不論是母線電壓一相或兩相電壓低，或是工作電源電壓、同時(shí)，斷線報(bào)警存在時(shí)，裝置不會(huì)自行啟動(dòng)切換。我廠PZH-1型快切裝置的設(shè)定值為：允許頻差0.2Hz允許母線殘壓30%母線低電壓65%外部閉鎖快切延時(shí)并聯(lián)切換合備用延時(shí)

15、在廠用電源切換中，由于啟動(dòng)允許相差30°母線低電壓?jiǎn)?dòng)延時(shí)2.5秒160ms70ms/備用變壓器的一次接線運(yùn)行方式改變，如某些聯(lián)絡(luò)斷路器斷開后，弱聯(lián)系的系統(tǒng)所帶負(fù)荷阻抗差異較大時(shí)，工作與備用電源之間的電壓將存在一定的相位差，即“初始相角”。初始相角的存在，使手動(dòng)并聯(lián)切換時(shí)兩臺(tái)變壓器之間要產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流過大時(shí)對(duì)變壓器是不利的。初始相角在20°時(shí)，環(huán)流的幅值大約等于變壓器的額定電流。我廠在工作電源與備用電源進(jìn)線的控制回路接線中，都增加了同步檢查繼電器BT-1B進(jìn)行閉鎖。2.2 對(duì)不同原理快切裝置的評(píng)價(jià)前面已經(jīng)講述過，接有成組電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的母線殘壓特性，是一個(gè)多參數(shù)、多變量的動(dòng)態(tài)機(jī)

16、電過程，它的較精確的數(shù)學(xué)解析適宜于以各異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為變量，用步長(zhǎng)迭代求解一個(gè)多元一次微分方程組。但在工程實(shí)際中，多使用試驗(yàn)測(cè)得的大機(jī)組廠用高壓母線典型殘壓特性曲線，如附圖一。附圖一中，A-A作為不安全區(qū)域邊界曲線的依據(jù)是基于以下的假設(shè)。設(shè)電動(dòng)機(jī)群等效電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)允許電壓為1.1倍電動(dòng)機(jī)的額定電壓；設(shè)母線上電動(dòng)機(jī)組和低壓負(fù)荷折算到廠用高壓后的等值電抗Xm與備用電源的內(nèi)電抗Xs的比值為2：1。圖中B、C兩點(diǎn)是不安全區(qū)域邊界曲線于母線殘壓的交點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)著300ms和470ms,于是也可以認(rèn)為工作電源斷開后的300至470ms是不安全的，不能進(jìn)行切換?？紤]到機(jī)組的負(fù)荷工況變化，需要對(duì)此邊界曲線留

17、有一定的安全裕量，修正后得到了B-B的安全區(qū)域邊界曲線，由曲線與殘壓特性曲線的交點(diǎn)可以看出，工作電源斷開后的240ms內(nèi)投入備用電源開關(guān)是安全的，這就是上文所述的第一種定時(shí)限廠用快速切換原理。同樣可以看出，工作電源斷開后的500ms后利用同期捕捉技術(shù)延時(shí)切換也是可行的，同期捕捉延時(shí)切換當(dāng)前已在一些微機(jī)型廠用電快速切換裝置中應(yīng)用成熟了。定時(shí)限廠用快速切換雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是一方面機(jī)組負(fù)荷情況變化不定，另一方面事故情況下的廠用母線電壓不可能與經(jīng)驗(yàn)曲線那樣吻合，所以，不檢相角、頻差就在240ms內(nèi)快速投入備用電源開關(guān)，恰恰有可能碰巧合在了不安全區(qū)域內(nèi)。內(nèi)蒙古達(dá)拉特電廠的廠用快速切換，就發(fā)生了在備用電源

18、開關(guān)合上后啟動(dòng)/備用變壓器分支過流保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致快切失敗，說明了這種原理應(yīng)用的局限性。我廠PZH-1型廠用快切裝置采用的是檢相差、頻差的第二種原理的快速切換，雖然裝置的構(gòu)成與接線較復(fù)雜，在幾年來近百次的使用中，整體效果還是不錯(cuò)，快切成功率很高。在#4機(jī)組試運(yùn)期間發(fā)生失磁保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)過程中，雖然發(fā)電機(jī)出口電壓及廠用高壓母線電壓出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，該裝置也能保證以慢速切換確保了廠用電不失壓，經(jīng)受了考驗(yàn)。但是，PZH-1型裝置在我廠的應(yīng)用也暴露出了廠用快速切換裝置的一些不足之處，還有與其進(jìn)行配合的繼電保護(hù)方面的問題，總結(jié)如下。問題一：廠用電事故切換過程中，爐引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)頻頻誤動(dòng)。問題二：PZ

19、H-1型裝置在其早期的使用中曾發(fā)生誤跳備用電源又延時(shí)合上備用電源，導(dǎo)致廠用高壓母線失壓。3廠用快切對(duì)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)影響的分析及解決3.1 特點(diǎn)經(jīng)多次觀察，我們發(fā)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)有以下特點(diǎn)：1 .差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)僅發(fā)生于兩臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)，5500kw的電動(dòng)給水泵電機(jī)雖偶爾在廠用切換時(shí)運(yùn)行，卻從未有差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生。2 .差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)僅發(fā)生于機(jī)組滿負(fù)荷事故停機(jī)的廠用快切過程中，在平時(shí)機(jī)組帶18萬(wàn)kw負(fù)荷手動(dòng)并聯(lián)切換廠用時(shí)，從未發(fā)生過誤動(dòng)。3,由于鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生于汽輪發(fā)電機(jī)組打閘停機(jī)的事故處理過程中，尤其是引風(fēng)機(jī)的突然跳閘，擾亂了運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，給整個(gè)熱力系統(tǒng)的穩(wěn)定和設(shè)備的安全停機(jī)制造了障

20、礙及不安全因素。3.2 廠用切換中的電流變化盡管我們關(guān)心的是殘壓?jiǎn)栴}，差動(dòng)保護(hù)實(shí)際上卻是一個(gè)電流量的保護(hù)，下面，我們首先對(duì)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)在廠用切換時(shí)的電流變化進(jìn)行了分析。工作電源跳開，備用電源合上前瞬間的風(fēng)機(jī)電機(jī)電流。參照附圖一的母線殘壓特性，依據(jù)我廠廠用快切相角偏差30。的定值，可以看出相角偏差30。的時(shí)刻大約在100ms左右。從上文中我們已經(jīng)知道，此時(shí)電磁暫態(tài)過程已經(jīng)結(jié)束，反映轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)睾愕拇螘簯B(tài)電勢(shì)E''已經(jīng)開始隨轉(zhuǎn)速下降。由于水泵電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)相比風(fēng)機(jī)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)衰落快，所以近似計(jì)算中不考慮水泵電機(jī)提供給變壓器負(fù)荷的反饋電流，此時(shí)的廠用高壓母線就可以簡(jiǎn)化為引風(fēng)機(jī)（2

21、800KW）、一次風(fēng)機(jī)（2000KW）、送風(fēng)機(jī)（900KW）三臺(tái)電機(jī)反饋電流給四臺(tái)變壓器的恒定阻抗負(fù)荷。2d=根據(jù)公式，6.33Xn=40x1.0依次計(jì)算四個(gè)恒定阻抗，取6.3kv,40MVA為標(biāo)幺值計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)阻抗基準(zhǔn)為，則根據(jù)查到的變壓器負(fù)荷潮流（單位：MVA），有：&守鍋爐變72=。12-加1蘇=180/37°|汽機(jī)變ZJ-02先-yO.=134Z37"公用變ZG=05-網(wǎng)刃2=64/37。6印除塵變ZC=029-jO-2175=1。%5Z37。根據(jù)各風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電流的標(biāo)幺值求出其次暫態(tài)電抗X。=引風(fēng)機(jī)參數(shù)為2800kw,Ie=313A,cos'=0.

22、895,啟動(dòng)電流6倍，則歸算至標(biāo)幺值的Lx，2K（£_）限0上空=X-2.8631.90一次風(fēng)機(jī)參數(shù)為2000kw,Ie=218A,cos'=0.88,啟動(dòng)電流6.5倍，則歸算至標(biāo)幺值的X一產(chǎn)6.52.0S32.46送風(fēng)機(jī)參數(shù)為900kw,Ie=101A,cos'=0.908,啟動(dòng)電流6.24倍，則歸算至標(biāo)幺值的X',尸62409%35.87這時(shí)得到了如下的等效電路圖：送E機(jī)電機(jī)_|_一 口 汽機(jī)交負(fù)荷 -T-h 褐垓空做楠畬變免荷-m五蟹交色荷母線殘壓Um可先按照殘壓特性曲線30。相角差，即剛好達(dá)到定值最惡劣允許條件時(shí)來確定，查曲線應(yīng)在0.90/-30

23、76;左右。隨即可以得到流過恒定阻抗的反饋電流為：Um=0.90/26.47-0.034其中Z=ZL/ZJ/ZG/ZC=26.47由于幾臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)的衰減率很接近，則可以把它們的次暫態(tài)電抗并聯(lián)后合成一臺(tái)等效電機(jī)，使用一個(gè)等效的電勢(shì)，如圖：必用,相STS J_-衣 福爐霍相E=ImXX''x/X''y/X''s+Um=0.034X1.9/2.46/5.87+0.9=0.9374接著可以求得吸風(fēng)機(jī)反饋電流君一%lx，=0.0374/1.9=0.0197為了校核我們求出的此時(shí)刻的等效的感應(yīng)電勢(shì)E是否正確，可先求出廠用切換前的各個(gè)風(fēng)機(jī)次暫態(tài)電抗E”

24、0=U0-jI0x"U0-I0X”sin小引風(fēng)機(jī)_1-xlxo.2|46=EJT0=U0-I0xJTan<|>=31360.958這里，178是引風(fēng)機(jī)電機(jī)廠用切換前瞬間的負(fù)荷電流安培值。一次風(fēng)機(jī),0.475=E并0=UU-I0x'SllHp=2186.50,950這里，147是一次風(fēng)機(jī)電機(jī)廠用切換前瞬間的負(fù)荷電流安培值。送風(fēng)機(jī)851X0,419=E"0=U>I0芯“sincr1。】6240.957這里，65是送風(fēng)機(jī)電機(jī)廠用切換前瞬間的負(fù)荷電流安培值。從計(jì)算結(jié)果可以看出，三臺(tái)風(fēng)機(jī)的廠用切換前的次暫態(tài)電勢(shì)均比母線殘壓相角差達(dá)30。時(shí)風(fēng)機(jī)的合成感應(yīng)電勢(shì)E

25、要高一些，這體現(xiàn)了衰減的過程，也表明殘壓特性曲線在此是適用的。備用電源開關(guān)合上后的風(fēng)機(jī)電機(jī)電流。仍然使用三臺(tái)風(fēng)機(jī)等效一臺(tái)異步電機(jī)的模型，并且已經(jīng)知道，啟/備變的短路阻抗Xs歸算到6kv后為0.165,可以繪出等效電路圖：不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考設(shè)X=X''x/X''y/X''s=1.1,則備用電源開關(guān)合上后，電磁暫態(tài)過程結(jié)束后的穩(wěn)態(tài)電流為:1-og=74=0.04950165+1.1吸風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)電流值一 =1 y =0.0495 X = 0.0287 19不得用于商業(yè)用途現(xiàn)以吸風(fēng)機(jī)為例，分析在備用電源開關(guān)合閘前后的異步電動(dòng)機(jī)電流變化情況，等效

26、電路圖中的分析都是在感性電路中，所以認(rèn)為電流滯后于電壓90°,這并不影響分析，可以繪出相量圖如下：30T口粉間后電瓶圖中開關(guān)合閘前的電流，由于是輸出，要在滯后感應(yīng)電勢(shì)90°的基礎(chǔ)上再反相一次。最后得到的吸風(fēng)機(jī)電流在暫態(tài)過程前后反饋電流Ix'與自啟動(dòng)電流Ix''的相角差是150。，由此可以寫出電流的表達(dá)式為：XL- -Hix7 Z150flIxJJ)曰=0,0495+(0.01970,0495)營(yíng))式中第二項(xiàng)即代表衰減的直流分量，其衰減時(shí)間常數(shù)決定于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路電阻，由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路電阻一般較大，其衰減過程也會(huì)在100ms內(nèi)結(jié)束。進(jìn)一步

27、計(jì)算后可知的吸風(fēng)機(jī)電流有名值表達(dá)式為X314+C125Z150°314)門并且可以計(jì)算出非周期分量的起始有效值為427A,相對(duì)電動(dòng)機(jī)313A的額定電流是很大的。上面以吸風(fēng)機(jī)為例，分析出了帶風(fēng)機(jī)負(fù)荷的異步電機(jī)在廠用快速切換的過程中，仍有可能遭受衰減較快但絕對(duì)數(shù)值較大的非周期分量，這是一次系統(tǒng)方面的因素，可以導(dǎo)致CT飽和，但這也是較難解決的系統(tǒng)方面的固有問題。3.3 二次回路方面發(fā)現(xiàn)的問題在二次回路方面，我們也發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)電機(jī)的空間位置離配電室較遠(yuǎn)，從風(fēng)機(jī)電機(jī)尾部CT引出的二次電纜到開關(guān)柜差動(dòng)保護(hù)安裝處的距離，一次風(fēng)機(jī)約120米，吸風(fēng)機(jī)約200米；而電機(jī)首部CT就安裝在開關(guān)柜本體處。這樣，一

28、方面，差動(dòng)兩側(cè)CT的輸出阻抗很不一致；另一方面，CT電流進(jìn)入保護(hù)裝置還需經(jīng)過一級(jí)中間變流器的二次變流，兩側(cè)中間變流器的原邊側(cè)阻抗角不一致，在傳輸電機(jī)一次側(cè)出現(xiàn)的非周期分量時(shí)，進(jìn)入差動(dòng)保護(hù)內(nèi)部的首尾側(cè)二次電流就會(huì)有較大的偏差，增加了誤動(dòng)可能性。以上的分析，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際也曾發(fā)生過。國(guó)內(nèi)一家大型石化企業(yè)的電氣系統(tǒng)，每當(dāng)高壓母線上的一臺(tái)大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在距離開關(guān)室?guī)装倜走h(yuǎn)處的一臺(tái)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，其差動(dòng)保護(hù)就會(huì)誤動(dòng)。其誤動(dòng)的原因主要就是上面所分析的情況所致。3.4 差動(dòng)保護(hù)裝置上發(fā)現(xiàn)的問題。我廠大容量電動(dòng)機(jī)采用了珠海萬(wàn)力達(dá)公司生產(chǎn)的MCD-10型電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置，該裝置在國(guó)內(nèi)首次采用了標(biāo)積制動(dòng)原理。

29、該原理的引入，使得當(dāng)區(qū)外故障或正常運(yùn)行時(shí)，標(biāo)積量表現(xiàn)為很大的制動(dòng)作用；而區(qū)內(nèi)故障時(shí)，標(biāo)積量為零或負(fù)值，從原理上講能夠有效地對(duì)大型電動(dòng)機(jī)相間短路提供靈敏保護(hù)。由于我廠6kv高壓廠用系統(tǒng)采用了中阻接地，在電動(dòng)機(jī)的差動(dòng)保護(hù)配置上采用了兩相4CT的接線形式，即差動(dòng)相為A、C相。設(shè)電動(dòng)機(jī)首部二次電流為I1,尾部二次電流為I2,則保護(hù)的動(dòng)作量為，標(biāo)積量由同相兩側(cè)然m*COS電流相乘并經(jīng)濾波處理后為K（室中K為比例系數(shù)，6為I1與I2的相位差），標(biāo)積量為正值時(shí)，表現(xiàn)為制動(dòng)量。內(nèi)部故障時(shí)，標(biāo)積量為零，而動(dòng)作量又很大，裝置迅速可靠的動(dòng)作。當(dāng)區(qū)外故障或正常運(yùn)行時(shí)cos'"1,標(biāo)積量表現(xiàn)為很大的制

30、動(dòng)作用，而此時(shí)動(dòng)作量為零，裝置可靠動(dòng)作。裝置的構(gòu)成原理圖參見附頁(yè)2。從裝置原理圖可看到，其元件主要由“標(biāo)積回路”、“差動(dòng)回路”和“邏輯判別及執(zhí)行回路”輔助以“電流電壓轉(zhuǎn)換回路”、“整流濾波回路”和“記憶保持回路等構(gòu)成”。為實(shí)現(xiàn)標(biāo)積原理采用了四象限模擬乘法器。通過分析及試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了裝置實(shí)現(xiàn)原理上的以下缺陷。當(dāng)廠用快切合上備用電源開關(guān)后，出現(xiàn)了大量的非周期分量，此時(shí)動(dòng)作量的不平衡電流值完全可能達(dá)到我廠保護(hù)定值0.4倍的額定電流。標(biāo)積制動(dòng)回路的整流濾波模塊在四象限模擬乘法器之后，帶有大量非周期分量的電流信號(hào)首先進(jìn)入乘法器。我們知道，非周期直流分量影響下的正玄波電流通過零點(diǎn)的相位會(huì)發(fā)生很大的偏差，

31、同樣，四象限模擬乘法器對(duì)于輸入信號(hào)過零點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)最為敏感。這個(gè)標(biāo)積量中，cos'決定標(biāo)積量的正負(fù)，也就是反映制動(dòng)量的質(zhì)，廠用快切沖擊產(chǎn)生的分周期分量使本應(yīng)相位完全一致的電機(jī)首端電流信號(hào)與尾端電流信號(hào)在某些時(shí)刻不同時(shí)過零，則cos'為負(fù)值，就會(huì)失去對(duì)差動(dòng)保護(hù)出口的制動(dòng)作用，使保護(hù)出口邏輯滿足而發(fā)生誤動(dòng)。3.5 問題的解決從以上幾個(gè)方面的分析及暴露出的問題，我們提出了改進(jìn)方案，就是采用傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)原理的、抗非僅供個(gè)人參考周期電流能力強(qiáng)的新型電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)。在設(shè)備最后的選型中，我廠選定了WPD240型電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)測(cè)控裝置。其理由如下：該保護(hù)系采用32位微機(jī)的新型保護(hù)，在軟件設(shè)計(jì)上采

32、用了自適應(yīng)算法和浮動(dòng)門檻技術(shù)，并采用有效的冗余設(shè)計(jì)，能克服電動(dòng)機(jī)在自啟動(dòng)、各種外部斷路故障時(shí)可能出現(xiàn)的非周期分量電流、高次諧波電流的影響，防止誤動(dòng)作；內(nèi)部斷路故障時(shí)，裝置能靈敏可靠動(dòng)作，且精確度高。裝置硬件采用有效的冗余設(shè)計(jì)，采取了多種可靠的隔離措施，安全性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，并具有優(yōu)良的抗干擾能力。目前，我廠已經(jīng)對(duì)兩臺(tái)機(jī)組共10臺(tái)MCD-10型差動(dòng)保護(hù)完成了更換，新投入使用的WPD240微機(jī)型電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)測(cè)控裝置運(yùn)行半年來，工作穩(wěn)定可靠，很好的解決了廠用快切中保護(hù)誤動(dòng)的問題。4PZH-1型廠用快切裝置造成母線失壓的分析及思考PZH-1型廠用電快速切換裝置在我廠#1機(jī)組首次使用的不到一年內(nèi)曾造成6KVB段高壓廠用母線兩次失壓。這不得不使我們對(duì)廠用電安全可靠切換在確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行中的作用特別加以重視。兩次失壓的事故經(jīng)過比較相似，機(jī)組在打閘停機(jī)過程中由發(fā)變組保護(hù)啟動(dòng)了快切裝