上电调相机内部故障分析及主保护配置方案优化设计

大型调相机实际存在定子绕组匝间短路的可能,不装设匝间短路保护将是调相机安全运行的严重隐患。运用“多回路分析法”,对上海发电机厂制造的300 Mvar调相机进行了内部故障分析及主保护配置方案的优化设计,分析表明应根据上电调相机中性点侧引出方式的差异而采取不同的主保护配置方案。与基于传统电磁型电流互感器的中性点引出方式及主保护方案相比,基于柔性光学电流互感器的裂相横差保护将彻底改变大型汽轮发电机无完善定子绕组匝间短路保护的现状,且对发电机设计制造影响小,从而为发电机的安全运行提供高质量的保证。     

大型双水内冷调相机转子绕组匝间短路故障诊断方法研究

针对影响大型双水内冷调相机无功支撑能力的转子绕组匝间短路问题,结合大型双水内冷调相机的结构和运行特点,分析了调相机发生转子绕组匝间短路故障后的励磁磁势特征,指出了故障会引起调相机偶数次谐波磁场增强的特点,提出了基于穿心螺杆和支持筋的转子绕组匝间短路协同诊断及定位方法,该方法无需外加线圈,诊断准确度高。以一台300 Mvar双水内冷调相机为对象,搭建其有限元场路耦合模型,仿真发现转子绕组匝间短路后,在穿心螺杆与支持筋产生的感应电动势中均出现了偶次谐波,且随故障程度增强,验证了诊断方法故障识别和故障定位的有效性,为大型双水内冷调相机的安全稳定运行提供了保障。     

发电机纵向零序电压式匝间短路保护测试

针对大型发电机的纵向零序电压式匝间短路保护,以DGT801系列数字式发电机变压器组保护装置为例,通过测试仪为微机保护装置送入相应的电流量和电压量,说明发电机纵向零序电压式匝间短路保护的测试方法。     

纵向零序电压保护新方案及其应用

由于结构设计的原因，综合性能较好的一些保护方案如横差保护和不完全纵差保护等将不能应用于大型超临界汽轮发电机。文中重点讨论了纵向零序电压保护方案的改进及其在应用中的问题。研究表明，发电机发生匝间短路故障时3次谐波电势减小，而机组外部故障时发电机3次谐波电势增大。因此，为了提高纵向零序电压保护方案的性能，可以根据故障时3次谐波电压增量的特性作为选取制动量的依据，从而提高保护性能。亦即：当3次谐波电压表现为负增量时，制动量取为0或接近0；而当3次谐波电压表现为正增量时，以该增量值作为制动量。此外，对匝间保护纵向零序电压元件增加一个小延时是可行的，它可以提高保护躲暂态3次谐波影响的能力。仿真计算表明，比例制动式纵向零序电压保护能可靠区分内外部故障，符合大型超临界汽轮发电机的保护要求。     

G60发电机匝间保护装置在600MW机组的应用分析

庄河发电厂2台600 MW机组发电机定子匝间保护装置采用G60保护装置,主要由负序功率方向元件及纵向零序电压元件构成。分别介绍了负序功率方向匝间短路保护及零序电压匝间保护动作逻辑的设置情况及优、缺点,并根据匝间保护装置实际运行及维护情况,提出了提高保护可靠性应采取的措施。     

发电机匝间保护与负序功率方向元件

在采用纵向零序电压的方式来反映发电机的匝间短路故障时,为防止电压互感器(TV)断线误动作,采用TV断线闭锁逻辑。然而由于某些保护制造厂逻辑功能软件的不严密,在发电机TV一次断线时,匝间保护时常发生误动作。提出增加用负序功率方向元件来进行判断内外部故障,可以有效防止匝间保护误动作。     

HVDC换相失败对转子绕组匝间短路调相机的影响分析

针对HVDC换相失败对带转子匝间短路故障调相机运行特性的影响进行研究,以一台TTS-300-2型双水内冷调相机为研究对象,构建了含同步调相机的高压直流输电的场-路-网耦合模型.联合仿真得到高压直流输电逆变器换相失败后转子绕组匝间短路调相机的气隙磁场,采用麦克斯韦应力张量法计算出调相机转子受到的不平衡磁拉力,分析了其在匝间短路状态下发生换相失败时转子受力特点及变化趋势.结果表明,换相失败使调相机气隙磁场增大,转子所受磁拉力幅值明显增大,并且匝间短路程度越大,其影响程度越大.换相失败对带病运行调相机影响分析研究对解释故障机组异常振动、诊断轻微转子绕组匝间短路故障有一定的参考价值.     

WDK-600微机电抗器保护装置匝间保护原理分析

匝间保护是并联电抗器保护的主保护之一,可有效反应并联电抗器内部的匝间短路故障。WDK-600微机电抗器保护装置采用由电抗器高压零序电流、零序电压组成的零序阻抗继电器,弥补了以前阻抗补偿原理存在过补偿和欠补偿,补偿度难整定的不足。通过零序功率方向保护与零序阻抗保护的对比,介绍了WDK-600装置匝间保护的特点、基本原理、动作判据,不仅定性地分析了故障类型,而且从定量的角度分析了故障特征,为日后现场调试匝间保护提供借鉴作用。     

新型微机电抗器保护的研制与开发

分析了目前超高压并联电抗器保护所存在的一些问题，包括电抗器匝间短路保护灵敏度与可靠性、电流互感器暂态特性不一致对差动保护的影响等。介绍了新一代数字式电抗器成套保护装置的总体设计思想(双主双后配置)、新型高灵敏度高安全可靠的匝间短路保护原理以及考虑电流互感器暂态特性不一致的差动保护原理。新型电抗器匝间短路保护由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件、故障开放元件、谐波闭锁元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护启动元件共同构成。给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验及现场运行结果。     

发电机机端电压互感器匝间短路导致定子接地保护动作分析

近年来,发生了多起发电机机端电压互感器(TV)一次绕组匝间短路导致定子接地保护动作的事故,增加了故障排查的工作量。文中推导了TV一次绕组匝间短路时,对地相电压和线电压的计算公式,得出故障发生时定子对地零序电压升高,对地电压最高相(比正常时有所升高)的下一相即为故障相,以及线电压没有明显变化的结论,并通过现场录波数据验证了理论分析的正确性。文中还提出了利用注入式定子接地保护的电阻判据区分TV一次绕组匝间短路和定子接地故障的思路,为快速排查故障提供参考。     

一种抽能型电抗器的抽能绕组匝间保护及动模测试方案

抽能型电抗器由于其结构不同于电抗器和变压器,抽能绕组匝间故障如何快速保护没有得到共识,且工程应用较少。文中基于三相抽能绕组三角形接法的特点配置环流过流作为动作元件,采用电抗器侧零序过压或零序过流作为闭锁元件,实现抽能绕组匝间故障的快速保护,并对抽能绕组匝间故障下的环流进行分析。通过量化测试验证了物理模型的有效性。同时还提出了抽能绕组匝间保护的动模测试方案并进行测试,测试结果验证了保护逻辑的合理性。     

纵向零序电压型发电机匝间保护分析及改造

介绍发电机纵向零序电压型匝间保护的构成、纵向零序电压型匝间保护整定值的设定和保护装置静态调试过程中出现的问题,从影响纵向零序匝间保护正确动作的各因素入手分析其原因,通过改造较好的解决了匝间保护不正确动作的问题,并提出了引入保护装置的建议。     

百万千瓦级机组发电机变压器组继电保护配置探讨

针对大型发电厂单机容量1000MW机组的发电机变压器组的结构特点和国内外的运行经验,对其继电保护配置中一些概念模糊的技术问题进行了调查研究。详细讨论了一些主要的保护配置特点,如中性点引出方式不同的发电机主保护配置方案,匝间保护的配置原则,主变压器的分侧差动和零序差动的配置方案,和其他保护的配置特点。简单分析了保护用电流互感器的选型问题,并结合目前实际应用的条件对1000MW机组的配置方案提出了建议。     

一种抽能型高抗的抽能绕组匝间短路保护方案研究

抽能型高压并联电抗器,简称抽能高抗,实质是一台由网侧绕组和抽能绕组构成的空心型变压器,属于一种既能吸收系统多余无功也能提供站用电源的新型电抗器。目前,工程上通常采用抽能绕组过电流或零序过电流保护反映抽能绕组的匝间短路故障,存在着选择性差、动作时间长等不足。因此,提出一种新型的抽能绕组匝间短路保护方案以解决这一问题,即综合采用抽能高抗网侧绕组的电压和电流以及抽能绕组环内电流等电气量,由区外异常判据、铁芯饱和判据和自产零序过流判据以逻辑相与的方式共同构成。RTDS仿真实验表明,该保护方案,既能保证在各种非区内故障工况下可靠不动作,又能灵敏反映抽能绕组4%匝以上的匝间短路故障,并将保护动作时间缩短至50 ms左右,解决了以往抽能绕组匝间短路保护方案选择性差、动作时间长等问题。     

从加强主保护简化后备保护论变压器微机型继电保护装置

从加强主保护、简化后备保护的观点出发,论述了变压器的比率制动差动保护、标积制动差动保护、零序差动保护等主保护在使用中应注意的技术问题,指出差动保护灵敏度和快速性的提高必须建立在安全、可靠的基础上,提出了因电流互感器饱和与区外故障切除的暂态误差导致差动保护误动的具体措施。指出220kV电压等级以下的变压器可不装设零序差动保护,330kV和500kV自耦变压器可将零序差动保护作为接地故障主保护的辅助保护。在加强主保护的基础上,提出了简化后备保护的具体措施,着重讨论了各侧的短路后备保护、接地保护和各时间段的保护跳闸,以及地区小电源、并列运行变压器的后备保护配置、中性点间隙接地保护等问题。     

新能源基地经特高压交流送出系统输电能力与提升措施

随着新能源在电力系统中占比不断增加,大规模新能源安全稳定送出能力提升成为一个普遍关注的问题。以张北地区千万千瓦级新能源基地经张北—雄安1 000 kV特高压交流输电线路送出为例,使用电力系统分析综合程序 (power system analysis software package,PSASP)搭建了其机电暂态仿真模型,其中包含具备低电压穿越功能的新能源模型及分布式调相机模型,分析了新能源送出能力的制约关键因素,研究了分布式调相机配置对于新能源短路比的影响,最后通过全数字电力系统仿真器(advanced digital power system simulator,ADPSS)全电磁暂态仿真验证了暂态过电压问题优化效果。计算结果表明,暂态过电压和稳态低电压是制约张北地区新能源经特高压交流送出能力的主要因素,在新能源短路比较低的发电机组机端配置分布式小型调相机,可有效抑制暂态过电压问题,提高新能源整体送出能力。研究结果对电力系统规划、运行及国内同类新能源送出工程设计都具有较强的参考价值。     

考虑零序互感的纵联零序方向保护改进方法研究

纵联零序方向保护广泛应用于同塔双回线,但当线路发生不对称接地故障时,互感线路将感应零序电气量,可能引起互感线路纵联零序方向保护的误动。本文分析了同塔双回线独立运行方式下故障点不同时零序互感对互感线路纵联零序方向保护的影响,在此基础上,根据正常运行线路、故障线路、互感线路零序电气量的特点,提出新的纵联零序方向保护方法。利用PSCAD仿真了同塔独立运行的双回线,仿真结果验证了此方法的正确性和有效性。     

三峡电站水轮发电机主保护设计回顾与展望

在总结三峡左岸电站发电机主保护设计运行成功经验的基础上,对三峡右岸发电机通过全面的内部短路分析计算、定量化的设计过程完成了主保护配置方案的设计,保护方案性能优异。所提出的由“完全裂相横差保护 不完全纵差/完全纵差保护”构成“一横一纵”的初步格局,再经定量分析结果决定是否增设零序电流型横差保护,从而确定最终的主保护配置方案的设计思想将在偶数分支水轮发电机主保护的设计中继续得以验证和完善,为大型发电机组的安全运行提供可靠的保证。     

沙角B电厂6．3kV厂用电系统接地保护的配合

沙角B电厂6．3kV厂用电系统存在各保护配合不协调的问题。为此,根据6．3kV厂用电系统高阻接地方式的特点,分析了各保护装置的灵敏性及整定配合,通过理论计算和试验验证,提出了修改保护整定值的建议。具体意见是：零序过电流保护的整定值由0．5A调整至0．8A,零序方向保护的整定值由12．5mA调整至10mA,1/2段母线零序过电压保护的整定值由30V调整至10V,其他母线零序过电压保护的整定值由30V调整至15V。