主設(shè)備保護(hù)技術(shù)發(fā)展新動(dòng)向
摘要：國(guó)內(nèi)外大型發(fā)電機(jī)和高壓變壓器的主保護(hù)設(shè)計(jì)整定工作一般都不是基于科學(xué)的、充分的繞組內(nèi)部故障分析計(jì)算基礎(chǔ)上，很多情況下設(shè)計(jì)工作變成設(shè)計(jì)人員的主觀判斷或經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用，有些技術(shù)文件也顯得陳舊過(guò)時(shí)。在發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路分析計(jì)算軟件已經(jīng)國(guó)家鑒定之后，完全有條件使發(fā)電機(jī)(變壓器)主保護(hù)設(shè)計(jì)工作定量化、科學(xué)化。阻抗保護(hù)不能作為大型發(fā)變組的繞組近后備保護(hù)。我國(guó)特有的很少采用零序差動(dòng)保護(hù)的情況應(yīng)該改正。
關(guān)鍵詞：主設(shè)備保護(hù)；技術(shù)發(fā)展；新動(dòng)向；發(fā)電機(jī)；變壓器
New Development of Protection Technique for Electric Main Equipment
Wang Weijian, Wang Xiangheng, Gui Lin, Sun Yuguang,
(Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: The design and setting of main protection for large-sized generator and extra-high voltage transformer aren’t sufficiently based on the scientific simulation of stator winding internal faults at home and aboard. In most cases, the designers work on the project only by their own judgment and experience, along with outdated technology materials. The main protection design for generator and transformer should be quantitative after the internal faults simulation software has passed the state verification. The impedance protection isn’t suitable for short-range backup protection for the winding faults of the large-sized generator and transformer. The specific status that the zero-sequence differential protection is seldom adopted at the star winding of extra-high voltage transformer ought to be modified in China.
Key words: main equipment protection; new development of protection technique; generator; transformer
0 引言
由于繼電保護(hù)工作者不熟悉發(fā)電機(jī)定子繞組或變壓器各側(cè)繞組發(fā)生短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流的大小和相位，使發(fā)電機(jī)或變壓器差動(dòng)保護(hù)的設(shè)計(jì)、整定和調(diào)試工作具有很大的盲目性和不科學(xué)性，主設(shè)備保護(hù)技術(shù)相對(duì)于高壓輸電線路保護(hù)存在很大差距，對(duì)此主設(shè)備保護(hù)工作者雖知情而束手無(wú)策，或者久處落后而習(xí)以為常，使不合理的規(guī)定和不科學(xué)的做法仍指導(dǎo)著主設(shè)備保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定計(jì)算工作，相應(yīng)的技術(shù)水平停滯不前，這種局面亟待改變[1，5]。下面以主設(shè)備保護(hù)設(shè)計(jì)工作為綱，討論技術(shù)發(fā)展新動(dòng)向。
1 發(fā)電機(jī)主保護(hù)設(shè)計(jì)之前應(yīng)充分了解定子繞組在鐵芯槽中和端部的實(shí)際分布
一般來(lái)說(shuō)，不同發(fā)電機(jī)有不同的定子繞組構(gòu)成方式——疊繞組或波繞組、整數(shù)槽或分?jǐn)?shù)槽、雙層或單層、定子槽數(shù)Z1、每相并聯(lián)分支數(shù)a、每分支匝數(shù)、……。兩臺(tái)容量相同的發(fā)電機(jī)，它們的定子繞組構(gòu)成特點(diǎn)可以大相徑庭，以三峽電站為例，兩種發(fā)電機(jī)容量相同、額定電壓相同，a均為5，但它們定子繞組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，一臺(tái)Z1=540，另一臺(tái)Z1=510，如表1所示。
2 詳細(xì)調(diào)查發(fā)電機(jī)定子繞組實(shí)際可能發(fā)生的短路故障數(shù)
了解各臺(tái)發(fā)電機(jī)定子繞組的實(shí)際分布，目的為摸清定子繞組實(shí)際可能發(fā)生的短路故障數(shù)，究竟有多少相間短路和匝間短路？經(jīng)常有人不作任何調(diào)研就矢口否認(rèn)大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組存在匝間短路的可能性，這是以訛傳訛的結(jié)果。
這里所謂“實(shí)際可能發(fā)生的短路故障”是指定子繞組的任兩導(dǎo)線相鄰就應(yīng)考慮它們之間可能發(fā)生短路，所有這些短路都不是任意設(shè)定的。經(jīng)過(guò)充分調(diào)研，不僅掌握了這臺(tái)發(fā)電機(jī)相間短路和匝間短路的故障總數(shù)，而且清楚地知道每種短路的短路匝數(shù)(短路匝比)及其空間位置，真正做到設(shè)計(jì)者對(duì)保護(hù)對(duì)象的確切認(rèn)識(shí)、心中有數(shù)。內(nèi)部短路故障數(shù)統(tǒng)計(jì)實(shí)例見(jiàn)表1。
3 發(fā)電機(jī)主保護(hù)不能總是“一縱一橫”，千篇一律
目前發(fā)電機(jī)主保護(hù)的配置，國(guó)內(nèi)外普遍的做法是：相間短路配縱差保護(hù)，匝間短路(包括分支開(kāi)焊)配橫差保護(hù)，完全不問(wèn)各臺(tái)發(fā)電機(jī)的實(shí)際差別，形成千篇一律的局面。保護(hù)設(shè)計(jì)人員從來(lái)不考慮縱差(或橫差)保護(hù)在這臺(tái)發(fā)電機(jī)上究竟對(duì)哪些相間(或匝間)短路起保護(hù)作用？保護(hù)動(dòng)作死區(qū)有多大？有沒(méi)有可能進(jìn)一步減小動(dòng)作死區(qū)？由于大家對(duì)這些問(wèn)題都不清楚，也就不去深究解決。
更有甚者，某些專(zhuān)業(yè)人員有意或無(wú)意散布大型汽輪發(fā)電機(jī)沒(méi)有或很少有定子繞組的匝間短路，因此不裝橫差保護(hù)[1]，這是發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的一大隱患，必須重視。國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)定子繞組曾首先發(fā)生匝間短路，因無(wú)橫差保護(hù)，故障繼續(xù)擴(kuò)展為相間短路，最后由縱差保護(hù)動(dòng)作切機(jī)，在此過(guò)程中定子鐵芯嚴(yán)重?zé)龎模瑩p失慘重，應(yīng)以為戒。
4 選用完全縱差保護(hù)還是不完全縱差保護(hù)？
一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于相間短路，傳統(tǒng)的完全縱差保護(hù)有較高靈敏度(不反應(yīng)匝間短路)，但是不完全縱差保護(hù)對(duì)相間和匝間短路均有一定靈敏度。大型發(fā)電機(jī)要求主保護(hù)雙重化(任一內(nèi)部短路均有兩種及以上不同原理的主保護(hù)靈敏動(dòng)作)，所以配置縱差保護(hù)可能是只裝完全縱差或不完全縱差，也可能兩者兼有，后者并不增加保護(hù)用電流互感器(微機(jī)保護(hù)資源共享)。
5 縱差保護(hù)的靈敏度不應(yīng)以機(jī)端兩相最小短路電流作為校驗(yàn)條件
按繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程，縱差保護(hù)應(yīng)以機(jī)端兩相最小短路電流校驗(yàn)靈敏系數(shù)Ksen，當(dāng)Ksen≥2.0時(shí)認(rèn)為“合格”。眾所周知，現(xiàn)代具有制動(dòng)特性的縱差保護(hù)總能滿足這個(gè)要求的，根本無(wú)需校驗(yàn)。重要的是，即使Ksen≥2.0，也不表示發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部短路時(shí)完全或不完全縱差保護(hù)定能靈敏動(dòng)作。正確的做法應(yīng)以內(nèi)部相間最小短路電流校驗(yàn)縱差保護(hù)靈敏度。
6 完全縱差保護(hù)宜采用標(biāo)積制動(dòng)原理
發(fā)電機(jī)相間短路宜裝設(shè)完全縱差保護(hù)和采用標(biāo)積制動(dòng)方式，因?yàn)樗缺嚷手苿?dòng)方式有更高的靈敏性和可靠性。但是在采用標(biāo)積制動(dòng)方式的不完全縱差保護(hù)時(shí)，在某些內(nèi)部故障條件下兩側(cè)電流具有外部短路相位特征.
只有在充分詳盡地進(jìn)行發(fā)電機(jī)所有內(nèi)部相間和匝間短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，才能正確選擇整定值B，這樣標(biāo)積制動(dòng)方式的不完全縱差保護(hù)方可避免內(nèi)部短路拒動(dòng)的隱患。
7 不完全縱差保護(hù)的中性點(diǎn)側(cè)分支接入數(shù)N應(yīng)取多大？
《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》中指出1≤N≤a/2,a為發(fā)電機(jī)每相并聯(lián)分支數(shù)，究竟取多大？
大量分析計(jì)算證明：N越大，不完全縱差保護(hù)的相間短路靈敏性越高(N=a時(shí)與完全縱差相同)而匝間短路靈敏性越低，例如a=5的發(fā)電機(jī)，N=1的不完全縱差保護(hù)比N=2,3,4,5對(duì)匝間短路有更高的靈敏度；但是N=1應(yīng)選用每相的哪個(gè)分支并不清楚，只是說(shuō)接入不完全縱差的那個(gè)分支發(fā)生匝間短路時(shí)有較高靈敏度，基于這種認(rèn)識(shí)，a=5的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)N=1的5套不完全縱差保護(hù)，這又使主保護(hù)配置方案過(guò)于復(fù)雜，最終裝設(shè)幾套應(yīng)由發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路靈敏度計(jì)算決定。
8 采用零序電流型橫差保護(hù)還是裂相橫差保護(hù)？
零序電流型橫差保護(hù)和裂相橫差保護(hù)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路均有靈敏的保護(hù)作用，前者是將三相定子繞組一分為二或三部分，檢測(cè)各部分之間的零序環(huán)流構(gòu)成單元件或雙元件的零序橫差保護(hù)；后者是將每相定子繞組一分為二，檢測(cè)一相兩部分之間的環(huán)流。
由于零序電流型橫差保護(hù)裝置簡(jiǎn)單、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)兩中性點(diǎn)之間不平衡電流一般較小，其所用互感器的變比可大幅度減小、保護(hù)動(dòng)作整定電流也較低，在很多情況下將優(yōu)先采用零序電流型橫差保護(hù)。
9 零序電流橫差保護(hù)選用單元件式或雙元件式？它的互感器一次額定電流如何選擇？
對(duì)于每相并聯(lián)分支數(shù)a≥3的發(fā)電機(jī)，選用雙元件式(3個(gè)中性點(diǎn))的保護(hù)范圍大于單元件式(2個(gè)中性點(diǎn))的保護(hù)范圍，而增加的一、二次設(shè)備不多。以a=5為例，每相第1、2分支合成一個(gè)中性點(diǎn)Q1，第4、5分支合成另一中性點(diǎn)Q3，第3分支組成第2中性點(diǎn)Q2，在兩中性點(diǎn)之間接兩套零序電流型橫差保護(hù).
零序電流型橫差保護(hù)用互感器的一次額定電流IIN選用較小值有助于提高靈敏度，但不適當(dāng)?shù)販p小IIN將造成負(fù)面效果，例如一臺(tái)175MW、a=4的發(fā)電機(jī)，它的單元件式零序橫差保護(hù)用互感器的IIN選為200A，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)兩中性點(diǎn)間不平衡電流高達(dá)265A，被迫停機(jī)更換互感器。正確選用IIN，應(yīng)遵循以下原則：
①對(duì)發(fā)電機(jī)所有內(nèi)部相間、匝間短路做詳盡計(jì)算，求得兩中性點(diǎn)間的所有零序電流大小。以互感器型號(hào)為5P20-1000/5為例，IIN=1000 A ，觀察零序電流小于1000×20=20000 A且在IIN的15%以上的故障有多少種，對(duì)于這些故障互感器能保證5%的穩(wěn)態(tài)精度。
②至于為數(shù)不多的大于20000A的零序電流，雖然不能保證測(cè)量精度，但保護(hù)是能動(dòng)作的。
③發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)帶負(fù)荷后，實(shí)測(cè)不平衡電流不超過(guò)IIN，已經(jīng)投運(yùn)的情況是IIN選為500A或600A，就一定滿足大于不平衡電流的要求。
10 完全裂相橫差保護(hù)與不完全裂相橫差保護(hù)
每相繞組一分為二構(gòu)成完全裂相橫差已如前述。圖2中將每相繞組一分為三(不一定為等分)，將合并后的1、2分支與4、5分支構(gòu)成裂相橫差，舍棄第3分支，便組成不完全裂相橫差保護(hù)，它的不平衡電流將小于完全裂相橫差(由第1、2分支與第3、4、5分支組成)，不完全裂相橫差保護(hù)的性能有可能高于完全裂相橫差保護(hù)。利用第3分支可構(gòu)成不完全縱差保護(hù)，與不完全裂相橫差保護(hù)結(jié)合有很好的功能互補(bǔ)性，因?yàn)楣收戏种щ娏髂鼙ＷC進(jìn)入保護(hù)裝置。
不久將有的大型發(fā)電機(jī)，可利用每相的第4、5分支構(gòu)成不完全縱差保護(hù)，其余第1、2、3分支與第6、7、8分支構(gòu)成不完全裂相橫差保護(hù)；如果需要，利用諸電流互感器獲得的I1+2+3、I4+5和I6+7+8，還可構(gòu)成完全縱差保護(hù)。
11 超高壓變壓器應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)
變壓器高壓繞組(YN)最常見(jiàn)故障為單相接地短路，應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)，因?yàn)榱阈虿顒?dòng)保護(hù)的不平衡電流小，動(dòng)作整定電流小，對(duì)單相短路有比相間差動(dòng)保護(hù)(主要反應(yīng)相間、匝間短路，對(duì)單相接地也有一定靈敏度)更高的靈敏度[6]，它是最少受勵(lì)磁涌流影響的一種變壓器差動(dòng)保護(hù)。
運(yùn)行資料反映的零序差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，主要是二次極性接反引起的，這種二次接線的錯(cuò)誤是可以檢測(cè)和防止的。
12 后備阻抗保護(hù)不能作為發(fā)電機(jī)定子繞組和變壓器各側(cè)繞組內(nèi)部短路的近后備保護(hù)
13 結(jié)論
(1) 大型發(fā)電機(jī)、變壓器主保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定工作必須建立在科學(xué)的、充分的繞組短路分析計(jì)算基礎(chǔ)上，以雙重化主保護(hù)的原則，優(yōu)化配置方案。
(2) YN 繞組的超高壓變壓器應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。
(3) 阻抗保護(hù)不能作為發(fā)-變組的繞組近后備保護(hù)。
關(guān)鍵詞：主設(shè)備保護(hù)；技術(shù)發(fā)展；新動(dòng)向；發(fā)電機(jī)；變壓器
New Development of Protection Technique for Electric Main Equipment
Wang Weijian, Wang Xiangheng, Gui Lin, Sun Yuguang,
(Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: The design and setting of main protection for large-sized generator and extra-high voltage transformer aren’t sufficiently based on the scientific simulation of stator winding internal faults at home and aboard. In most cases, the designers work on the project only by their own judgment and experience, along with outdated technology materials. The main protection design for generator and transformer should be quantitative after the internal faults simulation software has passed the state verification. The impedance protection isn’t suitable for short-range backup protection for the winding faults of the large-sized generator and transformer. The specific status that the zero-sequence differential protection is seldom adopted at the star winding of extra-high voltage transformer ought to be modified in China.
Key words: main equipment protection; new development of protection technique; generator; transformer
0 引言
由于繼電保護(hù)工作者不熟悉發(fā)電機(jī)定子繞組或變壓器各側(cè)繞組發(fā)生短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流的大小和相位，使發(fā)電機(jī)或變壓器差動(dòng)保護(hù)的設(shè)計(jì)、整定和調(diào)試工作具有很大的盲目性和不科學(xué)性，主設(shè)備保護(hù)技術(shù)相對(duì)于高壓輸電線路保護(hù)存在很大差距，對(duì)此主設(shè)備保護(hù)工作者雖知情而束手無(wú)策，或者久處落后而習(xí)以為常，使不合理的規(guī)定和不科學(xué)的做法仍指導(dǎo)著主設(shè)備保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定計(jì)算工作，相應(yīng)的技術(shù)水平停滯不前，這種局面亟待改變[1，5]。下面以主設(shè)備保護(hù)設(shè)計(jì)工作為綱，討論技術(shù)發(fā)展新動(dòng)向。
1 發(fā)電機(jī)主保護(hù)設(shè)計(jì)之前應(yīng)充分了解定子繞組在鐵芯槽中和端部的實(shí)際分布
一般來(lái)說(shuō)，不同發(fā)電機(jī)有不同的定子繞組構(gòu)成方式——疊繞組或波繞組、整數(shù)槽或分?jǐn)?shù)槽、雙層或單層、定子槽數(shù)Z1、每相并聯(lián)分支數(shù)a、每分支匝數(shù)、……。兩臺(tái)容量相同的發(fā)電機(jī)，它們的定子繞組構(gòu)成特點(diǎn)可以大相徑庭，以三峽電站為例，兩種發(fā)電機(jī)容量相同、額定電壓相同，a均為5，但它們定子繞組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，一臺(tái)Z1=540，另一臺(tái)Z1=510，如表1所示。
2 詳細(xì)調(diào)查發(fā)電機(jī)定子繞組實(shí)際可能發(fā)生的短路故障數(shù)
了解各臺(tái)發(fā)電機(jī)定子繞組的實(shí)際分布，目的為摸清定子繞組實(shí)際可能發(fā)生的短路故障數(shù)，究竟有多少相間短路和匝間短路？經(jīng)常有人不作任何調(diào)研就矢口否認(rèn)大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組存在匝間短路的可能性，這是以訛傳訛的結(jié)果。
這里所謂“實(shí)際可能發(fā)生的短路故障”是指定子繞組的任兩導(dǎo)線相鄰就應(yīng)考慮它們之間可能發(fā)生短路，所有這些短路都不是任意設(shè)定的。經(jīng)過(guò)充分調(diào)研，不僅掌握了這臺(tái)發(fā)電機(jī)相間短路和匝間短路的故障總數(shù)，而且清楚地知道每種短路的短路匝數(shù)(短路匝比)及其空間位置，真正做到設(shè)計(jì)者對(duì)保護(hù)對(duì)象的確切認(rèn)識(shí)、心中有數(shù)。內(nèi)部短路故障數(shù)統(tǒng)計(jì)實(shí)例見(jiàn)表1。
3 發(fā)電機(jī)主保護(hù)不能總是“一縱一橫”，千篇一律
目前發(fā)電機(jī)主保護(hù)的配置，國(guó)內(nèi)外普遍的做法是：相間短路配縱差保護(hù)，匝間短路(包括分支開(kāi)焊)配橫差保護(hù)，完全不問(wèn)各臺(tái)發(fā)電機(jī)的實(shí)際差別，形成千篇一律的局面。保護(hù)設(shè)計(jì)人員從來(lái)不考慮縱差(或橫差)保護(hù)在這臺(tái)發(fā)電機(jī)上究竟對(duì)哪些相間(或匝間)短路起保護(hù)作用？保護(hù)動(dòng)作死區(qū)有多大？有沒(méi)有可能進(jìn)一步減小動(dòng)作死區(qū)？由于大家對(duì)這些問(wèn)題都不清楚，也就不去深究解決。
更有甚者，某些專(zhuān)業(yè)人員有意或無(wú)意散布大型汽輪發(fā)電機(jī)沒(méi)有或很少有定子繞組的匝間短路，因此不裝橫差保護(hù)[1]，這是發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的一大隱患，必須重視。國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)定子繞組曾首先發(fā)生匝間短路，因無(wú)橫差保護(hù)，故障繼續(xù)擴(kuò)展為相間短路，最后由縱差保護(hù)動(dòng)作切機(jī)，在此過(guò)程中定子鐵芯嚴(yán)重?zé)龎模瑩p失慘重，應(yīng)以為戒。
4 選用完全縱差保護(hù)還是不完全縱差保護(hù)？
一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于相間短路，傳統(tǒng)的完全縱差保護(hù)有較高靈敏度(不反應(yīng)匝間短路)，但是不完全縱差保護(hù)對(duì)相間和匝間短路均有一定靈敏度。大型發(fā)電機(jī)要求主保護(hù)雙重化(任一內(nèi)部短路均有兩種及以上不同原理的主保護(hù)靈敏動(dòng)作)，所以配置縱差保護(hù)可能是只裝完全縱差或不完全縱差，也可能兩者兼有，后者并不增加保護(hù)用電流互感器(微機(jī)保護(hù)資源共享)。
5 縱差保護(hù)的靈敏度不應(yīng)以機(jī)端兩相最小短路電流作為校驗(yàn)條件
按繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程，縱差保護(hù)應(yīng)以機(jī)端兩相最小短路電流校驗(yàn)靈敏系數(shù)Ksen，當(dāng)Ksen≥2.0時(shí)認(rèn)為“合格”。眾所周知，現(xiàn)代具有制動(dòng)特性的縱差保護(hù)總能滿足這個(gè)要求的，根本無(wú)需校驗(yàn)。重要的是，即使Ksen≥2.0，也不表示發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部短路時(shí)完全或不完全縱差保護(hù)定能靈敏動(dòng)作。正確的做法應(yīng)以內(nèi)部相間最小短路電流校驗(yàn)縱差保護(hù)靈敏度。
6 完全縱差保護(hù)宜采用標(biāo)積制動(dòng)原理
發(fā)電機(jī)相間短路宜裝設(shè)完全縱差保護(hù)和采用標(biāo)積制動(dòng)方式，因?yàn)樗缺嚷手苿?dòng)方式有更高的靈敏性和可靠性。但是在采用標(biāo)積制動(dòng)方式的不完全縱差保護(hù)時(shí)，在某些內(nèi)部故障條件下兩側(cè)電流具有外部短路相位特征.
只有在充分詳盡地進(jìn)行發(fā)電機(jī)所有內(nèi)部相間和匝間短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，才能正確選擇整定值B，這樣標(biāo)積制動(dòng)方式的不完全縱差保護(hù)方可避免內(nèi)部短路拒動(dòng)的隱患。
7 不完全縱差保護(hù)的中性點(diǎn)側(cè)分支接入數(shù)N應(yīng)取多大？
《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》中指出1≤N≤a/2,a為發(fā)電機(jī)每相并聯(lián)分支數(shù)，究竟取多大？
大量分析計(jì)算證明：N越大，不完全縱差保護(hù)的相間短路靈敏性越高(N=a時(shí)與完全縱差相同)而匝間短路靈敏性越低，例如a=5的發(fā)電機(jī)，N=1的不完全縱差保護(hù)比N=2,3,4,5對(duì)匝間短路有更高的靈敏度；但是N=1應(yīng)選用每相的哪個(gè)分支并不清楚，只是說(shuō)接入不完全縱差的那個(gè)分支發(fā)生匝間短路時(shí)有較高靈敏度，基于這種認(rèn)識(shí)，a=5的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)N=1的5套不完全縱差保護(hù)，這又使主保護(hù)配置方案過(guò)于復(fù)雜，最終裝設(shè)幾套應(yīng)由發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路靈敏度計(jì)算決定。
8 采用零序電流型橫差保護(hù)還是裂相橫差保護(hù)？
零序電流型橫差保護(hù)和裂相橫差保護(hù)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路均有靈敏的保護(hù)作用，前者是將三相定子繞組一分為二或三部分，檢測(cè)各部分之間的零序環(huán)流構(gòu)成單元件或雙元件的零序橫差保護(hù)；后者是將每相定子繞組一分為二，檢測(cè)一相兩部分之間的環(huán)流。
由于零序電流型橫差保護(hù)裝置簡(jiǎn)單、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)兩中性點(diǎn)之間不平衡電流一般較小，其所用互感器的變比可大幅度減小、保護(hù)動(dòng)作整定電流也較低，在很多情況下將優(yōu)先采用零序電流型橫差保護(hù)。
9 零序電流橫差保護(hù)選用單元件式或雙元件式？它的互感器一次額定電流如何選擇？
對(duì)于每相并聯(lián)分支數(shù)a≥3的發(fā)電機(jī)，選用雙元件式(3個(gè)中性點(diǎn))的保護(hù)范圍大于單元件式(2個(gè)中性點(diǎn))的保護(hù)范圍，而增加的一、二次設(shè)備不多。以a=5為例，每相第1、2分支合成一個(gè)中性點(diǎn)Q1，第4、5分支合成另一中性點(diǎn)Q3，第3分支組成第2中性點(diǎn)Q2，在兩中性點(diǎn)之間接兩套零序電流型橫差保護(hù).
零序電流型橫差保護(hù)用互感器的一次額定電流IIN選用較小值有助于提高靈敏度，但不適當(dāng)?shù)販p小IIN將造成負(fù)面效果，例如一臺(tái)175MW、a=4的發(fā)電機(jī)，它的單元件式零序橫差保護(hù)用互感器的IIN選為200A，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)兩中性點(diǎn)間不平衡電流高達(dá)265A，被迫停機(jī)更換互感器。正確選用IIN，應(yīng)遵循以下原則：
①對(duì)發(fā)電機(jī)所有內(nèi)部相間、匝間短路做詳盡計(jì)算，求得兩中性點(diǎn)間的所有零序電流大小。以互感器型號(hào)為5P20-1000/5為例，IIN=1000 A ，觀察零序電流小于1000×20=20000 A且在IIN的15%以上的故障有多少種，對(duì)于這些故障互感器能保證5%的穩(wěn)態(tài)精度。
②至于為數(shù)不多的大于20000A的零序電流，雖然不能保證測(cè)量精度，但保護(hù)是能動(dòng)作的。
③發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)帶負(fù)荷后，實(shí)測(cè)不平衡電流不超過(guò)IIN，已經(jīng)投運(yùn)的情況是IIN選為500A或600A，就一定滿足大于不平衡電流的要求。
10 完全裂相橫差保護(hù)與不完全裂相橫差保護(hù)
每相繞組一分為二構(gòu)成完全裂相橫差已如前述。圖2中將每相繞組一分為三(不一定為等分)，將合并后的1、2分支與4、5分支構(gòu)成裂相橫差，舍棄第3分支，便組成不完全裂相橫差保護(hù)，它的不平衡電流將小于完全裂相橫差(由第1、2分支與第3、4、5分支組成)，不完全裂相橫差保護(hù)的性能有可能高于完全裂相橫差保護(hù)。利用第3分支可構(gòu)成不完全縱差保護(hù)，與不完全裂相橫差保護(hù)結(jié)合有很好的功能互補(bǔ)性，因?yàn)楣收戏种щ娏髂鼙ＷC進(jìn)入保護(hù)裝置。
不久將有的大型發(fā)電機(jī)，可利用每相的第4、5分支構(gòu)成不完全縱差保護(hù)，其余第1、2、3分支與第6、7、8分支構(gòu)成不完全裂相橫差保護(hù)；如果需要，利用諸電流互感器獲得的I1+2+3、I4+5和I6+7+8，還可構(gòu)成完全縱差保護(hù)。
11 超高壓變壓器應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)
變壓器高壓繞組(YN)最常見(jiàn)故障為單相接地短路，應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)，因?yàn)榱阈虿顒?dòng)保護(hù)的不平衡電流小，動(dòng)作整定電流小，對(duì)單相短路有比相間差動(dòng)保護(hù)(主要反應(yīng)相間、匝間短路，對(duì)單相接地也有一定靈敏度)更高的靈敏度[6]，它是最少受勵(lì)磁涌流影響的一種變壓器差動(dòng)保護(hù)。
運(yùn)行資料反映的零序差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，主要是二次極性接反引起的，這種二次接線的錯(cuò)誤是可以檢測(cè)和防止的。
12 后備阻抗保護(hù)不能作為發(fā)電機(jī)定子繞組和變壓器各側(cè)繞組內(nèi)部短路的近后備保護(hù)
13 結(jié)論
(1) 大型發(fā)電機(jī)、變壓器主保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定工作必須建立在科學(xué)的、充分的繞組短路分析計(jì)算基礎(chǔ)上，以雙重化主保護(hù)的原則，優(yōu)化配置方案。
(2) YN 繞組的超高壓變壓器應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。
(3) 阻抗保護(hù)不能作為發(fā)-變組的繞組近后備保護(hù)。
文章版權(quán)歸西部工控xbgk所有，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。
服務(wù)咨詢