大型汽轮发电机绕组同槽同相调查及保护方案定量化设计

大型汽轮发电机实际存在定子绕组匝间短路,不装设匝间短路保护是发电机安全运行的严重隐患.文中以2台300 MW汽轮发电机主保护配置方案的定量化设计为例,说明保护人员应与业主、电机制造厂家密切配合,争取汽轮发电机中性点侧引出2个中性点并装设分支电流互感器,为装设横差保护和不完全纵差保护提供可能,从而对发电机的安全运行提供高质量的保证.     

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。     

用特征电流智能诊断汽轮发电机定子匝间短路

汽轮发电机定子绕组匝间短路是很难及时发现且破坏性很强的内部故障,目前的针对性保护动作正确率普遍偏低,为此提出了结合故障特征量与智能技术的匝间短路在线识别。分析了匝间短路过程中故障相正序电流的变化和负序电流的产生作为特征量的依据,建立其稳态下的数学模型后介绍了特征数据经动态Elman神经网络进行在线智能识别的方法。基于复合序网对一台大型汽轮发电机并列运行时匝间短路的故障量进行计算,将特征数据输入神经网络进行识别。研究结果表明,合理的在线故障特征组合,匝间短路可以被Elman网络及时发现。该思路也可以作为保护动作前的参考信息。     

三峡电站1号发电机内部故障主保护配置方案综观

对三峡电站1号发电机定子绕组的相间、匝间短路共11490种故障作了全面的分析计算,联系可供选用的单元件横差保护、裂相横差保护、不完全纵差保护和完全纵差保护,在充分论证各种保护灵敏性的基础上,提出了该发电机内部故障主保护的总体配置方案意见。     

三峡电站1号发电机内部故障主保护配置方案综观

对三峡电站 1号发电机定子绕组的相间、匝间短路共 11490种故障作了全面的分析计算 ,联系可供选用的单元件横差保护、裂相横差保护、不完全纵差保护和完全纵差保护 ,在充分论证各种保护灵敏性的基础上 ,提出了该发电机内部故障主保护的总体配置方案意见。     

发电机故障分量负序方向保护的新判据

发电机定子绕组相间短路、匝间短路以及分支开焊 ,均为发电机内部不对称故障 ,将在发电机内部产生一个负序源。发电机外部故障或扰动 ,负序源在发电机外部。负序方向可以保护发电机内部不对称故障 ,然而 ,实际应用中的负序方向保护发生多次误动。由于它主要保护的是发电机匝间短路 ,匝间短路会在短路环路中产生极大的电流 ,但在发电机机端短路电流不大 ,迫使灵敏度整定很高 ,牺牲了安全性。本文提出的新判据在发电机外部故障或扰动时可靠地不动作 ,发电机匝间短路有较高的灵敏度。     

大型水轮发电机内部故障单元件横差保护的灵敏度分析

建立了求解多分支水轮发电机定子绕组内部故障情况下的稳态电气量的通用数学模型。以ＳＦ１２５－９６／１５６００水轮发电机为例,全面探讨了匝间短路,支路间短路时匝经,邦联位置,过渡电阻等对单元件横差保护方案灵敏度的影响规律,并分析了匝间短路保护死区。     

水轮发电机定子绕组内部故障电气量计算与保护方案分析系统

章叙述了新开发的水轮发电机定子绕组内部故障电量计算与保护方案分析系统,该系统能方便地对任意尺寸、槽数、极对数、绕组形式以及不同中性点连接方式的大型水轮发电机进行各种内部故障（如匝间短路、支路间短路、开焊故障等）进行稳态电量的计算,同时能对内部故障保护方案如单元件横差、不完全差动、裂相横差等保护的灵敏度进行分析校核,并能给出保护方案的最佳ＣＴ组合。该系统可广泛应用于大型水轮发电机定子绕组内部故障分     

天生桥一级水电站发电机内部故障的计算和分析

由于定子绕组为整数槽分布，出现只有一匝的匝间短路，此故障的分析计算表明，各种主 保护方案均将拒动，文中特别注意发电机不完全纵差保护中性点侧电流互感器接入方式问 题，结论是多分支大型水轮发电机的不完全纵差保护，不能每相中性点侧仅接入一个分支的 电流互感器。     

基于并联支路环流特征的转子匝间短路故障识别

汽轮发电机转子绕组匝间短路是一种常见的发电机故障,为了对其进行状态监测和故障识别,提出了基于定子绕组并联支路环流特性的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障识别方法。通过分析汽轮发电机正常运行及转子匝间短路故障运行时各参数的变化,得到了定子绕组并联支路电压差和环流特性,即理想电机在正常运行时不存在电压差和环流,而转子匝间短路故障导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电压差和环流,其大小和分布与短路严重程度呈对应关系。最后,实测了MJF-30-6型故障模拟发电机正常运行及故障运行时的环流信号,与理论分析结果基本符合。     

大型汽轮发电机新型中性点引出方式的研究

汽轮发电机绝大多数中性点侧引出3个端子,通常只装设完全纵差保护,因而不能保护绕组匝间短路;中性点侧引出4个或6个端子并装设分支电流互感器,能够大大提高主保护方案的性能,却又带来电机设计制造的难度.为了解决上述矛盾,给大型汽轮发电机提供功能全面的主保护,提出了一种新型的中性点引出方式及主保护方案.提出将A,B相的第2分支单独引出并装设分支电流互感器,再将A1,B1,C1和C2分支接在一起形成中性点侧第3个引出端子并装设电流互感器;然后以2台300 MW汽轮发电机为例,在全面的内部故障仿真计算的基础上对新型主保护方案的灵敏度进行了校核,发现其性能显著优于传统的发电机中性点引出方式及保护方案的配置,并且该方案相比于中性点侧引出4个或6个端子的方案,对发电机的结构改动要求相对较低,更易于在工程上实现.     

Negative-sequence Component Analysis of an AP1000 Nuclear Turbo-generator in an Internal Short-circuit Condition

Abstract—This article analyzes the fault location, negative-sequence component, and current harmonic content of the first AP1000 third-generation 1250-MVA nuclear half-speed (four-pole) turbo-generator with internal phase faults. To this end, the internal armature winding fault of an AP1000 turbo-generator is systemically explored by using both an experimental method and the field-circuit coupling simulation method. The internal phase short circuit is one of the worst faults that a generator can experience; such a fault may have serious consequences for nuclear power large-capacity turbo-generators because of the severe mechanical and heat damage caused by the high current. To understand these problems, the possible position of the internal short circuit is investigated in detail according to the winding arrangement of the AP1000 turbo-generator, and the internal short-circuit faults of two branches from different phases are calculated. Furthermore, the negative-sequence current can be captured by analyzing each harmonic of the short-circuit current. In addition to the calculations, the steady-state negative-sequence component and degree of asymmetry of the internal phase short-circuit current in different fault locations are also obtained. The results significantly enhance the accuracy assessment of a large-capacity generator imbalance and provide a theoretical reference for the protection of a large-capacity generator system.     

选择性发电机定子单相接地保护方法

在深入分析发电机对地泄漏电流(即3倍中性点侧零序电流与机端出线侧零序电流之差)的基础上,提出了一种通过比较发电机定子单相接地故障时各发电机泄漏电流的大小或方向进行保护的发电机定子接地保护新方法。该方法利用发电机对地泄漏电流的基波分量和3次谐波故障分量,分别判断单相接地点是否在本发电机定子绕组内部,实现100%定子接地保护。EMTP仿真分析表明该保护方法能有效检测定子单相接地故障和准确判断接地故障发电机,适用于各种中性点接地方式,具有鲁棒性强、准确度高等特点。     

小矢量算法在发电机继电保护中的应用分析

提出一种基于小矢量算法的发电机差动保护新方案。发电机发生故障后的暂态电流中包含各种谐波分量，由于小矢量算法对谐波电流具有一定的放大作用，当两侧电流谐波含量区别较大时，将有利于保护动作。裂相横差保护和不完全差动保护由不同分支组成，两侧电流受故障影响程度也不同，电流谐波含量就有区别，因此可以采用小矢量算法提高保护性能。大型发电机内部故障产生的巨大短路电流可能引起其电流互感器饱和，从而影响保护的动作性能，而基于小矢量算法的差动保护方案具有较强的抗电流互感器饱和的能力。     

An artificial neural network based digital differential protectionscheme for synchronous generator stator winding protection

This paper describes a new artificial neural network (ANN) based digital differential protection scheme for generator stator winding protection. The scheme includes two feedforward neural networks (FNNs). One ANN is used for fault detection and the other is used for internal fault classification. This design uses current samples from the line-side and the neutral-end in addition to samples from the field current. Fundamental and/or second harmonic present in the field current during a fault help the ANN, used for fault detection, to differentiate between generator states (normal, external fault and internal fault states). Results showing the performance of the protection scheme are presented and indicate that it is fast and reliable     

基于主保护不平衡电流有效值的转子匝间短路故障监测

为利用发电机主保护所配电流互感器来监测励磁绕组匝间短路故障,以三峡VGS发电机为例,采用多回路方法对故障后进入各主保护的不平衡电流进行了计算与分析;在此基础上,指出利用不平衡电流中的单次谐波进行故障监测的不足,由此提出基于主保护不平衡电流有效值的励磁绕组匝间短路故障监测原理;通过对不同短路匝比故障的计算与理论分析,指出...     

大中型发电机主保护方案和配置的定量化设计——发电机内部短路仿真软件的应用

通过2台单机700 MW的发电机（三峡电厂）和2台135 MW的发电机（平班电厂和百色电厂）主保护方案的设计，对现行设计工作中完全凭概念、经验和传统习惯的做法的科学性提出了质疑，究其原因在于没有掌握发电机内部短路的正确分析计算，不得已用机端金属性两相短路来校验保护方案的灵敏度，使得设计者对于所设计的主保护配置方案的性能心中无数。主保护配置方案的定量化设计将主保护方案的性能与发电机实际可能发生的内部短路紧密联系起来，在此基础上，按照“优势互补、综合利用”的原则寻求最佳的主保护配置方案，为大中型发电机的安全运行提供了高质量的保证。平班电厂和百色电厂发电机主保护设计的实例进一步说明在全面的内部短路分析计算的基础上进行主保护配置方案定量化设计的重要性。     

同步发电机定子内部故障暂态过程及对保护的影响

利用基于多回路法的凸极同步发电机定子绕组内部故障暂态过程仿真程序，讨论了定子支路电阻和阻尼支路电阻对故障暂态过程及稳态的影响，分析了同步发电机并网运行时定子绕组故障暂态过程中的单元件横差保护、裂相横差保护、完全纵差保护和不完全纵差保护的灵敏度，认为对于没有制动电流的单元件横差保护灵敏度在暂态过程中得到了提高，但对有制动电流的裂相横差、完全纵差和不完全纵差保护的灵敏度则需要具体分析。