發(fā)電機相間短路設(shè)置同測定研究

1配置于發(fā)電機機端的阻抗保護在定子短路過程中的問題發(fā)電機短路瞬間，因為勵磁繞組的磁鏈不能突變，且因為轉(zhuǎn)子阻尼繞組的作用，電樞磁通將通過定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙、轉(zhuǎn)子阻尼繞組旁的漏磁路徑和勵磁繞組旁的漏磁路徑，此時主磁路徑所對應的電抗即為直軸次暫態(tài)電抗Xd.短路發(fā)生幾個周波之后，既經(jīng)過Td時間后，轉(zhuǎn)子阻尼繞組作用消失，電樞磁通主要通過勵磁繞組旁的漏磁磁通、空氣隙，此時主磁路徑所對應的電抗比次暫態(tài)要大，稱為Xd.自短路開始經(jīng)過Td之后各種電磁關(guān)系已達到穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)后的電樞磁通通過轉(zhuǎn)子鐵芯及其周圍的漏磁路徑，此時主磁路徑所對應的電抗為Xd，因為勵磁電源的消失，此時的短路電流I

1/Xd.因為定子繞組短路過程中，電樞繞組反應電抗的變化，將使得以發(fā)電機做為保護對象的阻抗保護失去目標。因為后備保護一般動作時間稍長，一般均大于3s，有的甚至大于7s，經(jīng)過此延時的定子繞組反應電抗已變?yōu)榉€(wěn)態(tài)值Xd.因此若阻抗保護按Xd整定顯然是不對的，因為延時后的阻抗軌跡點已滑出阻抗圓，將導致阻抗拒動。而阻抗保護不可能按Xd整定。另外，對于電流回路取自發(fā)電機中性點側(cè)CT，電壓取自機端PT的情況，當定子繞組發(fā)生短路時，保護感受到的故障電流為發(fā)電機提供的故障電流，電壓則為系統(tǒng)提供的故障電壓。在這種情況下，電流與電壓不是同一系統(tǒng)的故障量，因此沒有相位方向上的比較關(guān)系，只有比值關(guān)系。因此此種情況的阻抗保護只能按正圓整定，整定半徑取所有保護對象中的阻抗最小值，即取變壓器短路阻抗XT整定。如果阻抗保護的電流量取自發(fā)電機出線側(cè)CT，則不存在計算阻抗用的電壓、電流不是一個系統(tǒng)的問題，可以按拋圓整定，拋向發(fā)電機，但同樣存在感受電抗變化的問題，而且應該注意與失磁保護、失步保護等反應異常運行工況的保護元件的配合。阻抗保護的電流取自機端CT時，保護在發(fā)電機并網(wǎng)前及并網(wǎng)于弱電網(wǎng)時將失去保護作用，因為此種情況下發(fā)電機發(fā)生相間短路故障時，系統(tǒng)無法提供故障電流。根據(jù)清華大學電機系多回路分析法計算結(jié)果，取用機端CT、PT的阻抗在發(fā)電機發(fā)生短路故障時，測量數(shù)據(jù)大多數(shù)位于以原點為圓心、以Xd為63第33卷第5期2005年3月根據(jù)以上分析，因為整定原則、保護區(qū)的不明確，本人認為不宜取以阻抗保護來做發(fā)電機相間短路故障的后備保護。2形成保護邏輯。這種保護在用于自并勵發(fā)電機后備保護時，相間故障情況下，復合電壓條件會一直滿足，而過電流元件卻會因故障電流的衰減而無法一直滿足，最終結(jié)果是無法起到后備保護的作用。通過下面（例解）的計算我們得知，3s后故障電流已衰減至0.25倍額定電流，因此按躲負荷電流整定的過電流元件是無法動作的。3自并勵發(fā)電機短路故障電流計算算例以河北南網(wǎng)一200MW發(fā)電東莞發(fā)電機回收

深圳發(fā)電機回收nyads6ki機變壓器組分析：（注：以下計算未注明單位的量均為標么值，基準側(cè)為發(fā)電機側(cè)）因為我們計算的目的是分析發(fā)電機相間后備保護的動作行為，發(fā)電機后備保護的電流取自發(fā)電機中性點CT，因此在實際計算時，只考慮發(fā)電機提供的短路電流，不必考慮Xs的作用。因此短路電流計算公式變?yōu)橐虼酥髯兏邏簜?cè)三相相間短路時，短路電流衰減。只有當Xt+Xs大于Xscr時，短路電流才不衰減。因為三相短路發(fā)生機會較小，發(fā)電機相間短路后備保護一般與主變高壓側(cè)兩相相間短路配合，需計算兩相相間短路的臨界外接電抗：計算公式：Xscr=XdC-1-X其中：X為額外電抗，兩相不對稱短路時X=X2兩相相間短路的臨界外接電抗為：Xscr（2）=0.1

25%Un時，電流元件定值=25%Isetting.一般保護裝置提供的動作時間為一組反時限特性，包括反時限、非常反時限、極端反時限以及IAC、IEC等標準的反時限等。電流定值一般按躲負荷電流整定，取1.5In.時間特性曲線的選取可按主變高壓側(cè)相間短路動作時間與系統(tǒng)保護備用段動作時間來配合整定曲線的長延時段，機端三相短路的動作時間與發(fā)電機主保護配合整定曲線的短延時段。分析看出，電壓限制過流反時限保護可以很好地起到后備保護的作用，既可與系統(tǒng)保護正常配合，又可作為發(fā)變組后備保護。4.2電流記憶型復合電壓過流保護（見于國產(chǎn)保護）保護原理。如圖所示，保護啟動后，電流元件保持，延時出口動作；若期間故障消失，則電壓元件返回，保護返回。保護的整定與常規(guī)復合電壓過流保護整定相電流記憶型復合電壓過流保護動作電流記憶型復合電壓過流保護原理簡單，整定計算簡單。與電壓制動過流保護相比，無論是發(fā)電機相間故障還是變壓器高壓側(cè)相間故障，動作時間相同；而電壓限制過流保護在反應發(fā)電機相間故障時，動作延時比反應變壓器高壓側(cè)相間故障時短，更利于發(fā)電機嚴重故障的盡快切除。4.3電壓保持型阻抗保護（見于SIEMENS的7UM516）保護原理。保護由過流元件做為啟動元件（Faultdetection），也可選為低壓閉鎖過流元件。啟動元件動作后啟動阻抗判別元件、開放出口跳閘矩陣。Siemens推薦保護取用發(fā)電機中性點CT、機端PT.阻抗元件為三段對稱四邊形動作特性。Z1

元件按保護至主變高壓側(cè)引線及開關(guān)站母線考慮，時間T2應與系統(tǒng)保護配合。T3元件為保護啟動元件的出口跳閘延時，過流元件動作后由低壓過流元件保持，因為過流元件動作值整定較低（一般按躲正常負荷電流考慮），因此動作延時T3應取稍長的延時。啟動元件的判別邏輯（圖中僅示出L3相動作原理，其余兩相與此相同）。Siemens7UM516的阻抗保護邏輯雖然復雜，但使用時應根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行整定配置。這種阻抗保護是記憶型復合電壓過流保護與阻抗保護的一種延伸，因為原理的限制，仍然不能反應大多數(shù)發(fā)電機內(nèi)部故障。因為發(fā)電機定子繞組一般均為多分支并聯(lián)組成，汽輪發(fā)電機一般為兩個分支構(gòu)成，發(fā)生內(nèi)部相間短路時短路相的所有分支不可能都發(fā)生短路，因此阻抗保護計算軌跡大多位于以發(fā)電機Xd為半徑的正圓之外，使保護無法反應。另因為暫態(tài)過程中發(fā)電機定子鐵磁關(guān)系的變