基于发电机定子接地燃弧电阻变化特征的主动降压熄弧机理与抑制方法

定子接地燃弧故障是制约大型发电机安全可靠运行的技术瓶颈。为解决定子绕组接地电弧引发的绝缘击穿与铁心损伤问题,该文提出基于发电机定子接地燃弧电阻变化特征的柔性接地主动降压熄弧方法。该文建立了定子接地燃弧电阻与弧道电压的解析关系,揭示了定子接地故障点电压降低过程中,接地燃弧电阻增大的变化规律;明确了将接地故障点电压抑制在电弧重燃电压以下时,可实现定子绕组击穿间隙回归正常绝缘状态的抑制方法。根据大型发电机定子柔性接地方式降压熄弧策略,在接地故障燃弧阶段,中性点电压源输出故障点工频与3次谐波反向电势,主动降低故障点电压,将故障点电压降低至燃弧电压以下,使定子接地电弧熄灭。利用注入信号感知定子接地燃弧状态,实时监测定子阻尼率矢量角变化趋势,判定降压消弧过程中接地燃弧故障是否消除。所提方法无需将故障点电压降低至零,可有效降低非故障相电压抬升,降低定子非故障相绕组槽内击穿风险。在PSCAD/EMTDC仿真环境模拟定子接地故障燃弧工况,对所提方法进行试验验证。试验结果表明,基于定子接地燃弧电阻变化特征的柔性接地消弧方法可主动降低定子接地故障点电压,助增故障点间隙绝缘电阻回归,抑制接地电弧重燃,降低定子非故障相绝缘击穿风险,实现定子接地燃弧故障的可靠消弧。

大型发电机定子接地故障柔性融合消弧方法

大型发电机发生定子单相接地故障可能会产生电弧,导致铁心烧损,甚至引发火灾等严重事故,提出一种柔性融合消弧方法,通过并行控制中性点电压和变流器注入电流,实现接地故障电流抑制和可靠消弧。现有发电机定子单相接地柔性消弧方法在低阻或高阻的情况下消弧效果不佳,所提方法考虑了发电机的定子阻抗和定子并联分支数,适用于不同的发电机,在不同接地故障过渡电阻、不同故障位置等情况下,均能够将接地故障电流快速抑制到安全范围内。Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

TV熔断器慢熔对三次谐波定子接地保护影响分析

本文通过对大型水电机组三次谐波比率定子接地保护原理进行介绍,分析了电压互感器(TV)一次熔断器慢熔对三次谐波电压比率定子接地保护的影响,从TV励磁电流在慢熔期间存在间断角的角度,解释一次熔断器慢熔导致机端三次谐波电压增大的原因,加深运维人员对三次谐波原理定子接地保护的理解,提升运维人员专业技术水平,利于完善电力生产事故预防措施。

DL/T 684—2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》修订探讨

DL/T 684—2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》(以下简称“2012版《导则》”)对提高发电机变压器继电保护装置的正确动作率、保障发电厂电气设备的安全运行发挥了重要作用。然而随着我国发电机组单机容量的增大以及一些新故障情况的出现,2012版《导则》也暴露了一些不适应的问题,需要对其进行修订,以便更好地指导工程实践。为此,分析2012版《导则》存在的问题,并提出具体的修订建议,以解决发电机比率差动保护在和应涌流情况下误动作、经消弧线圈接地的发电机组定子接地保护在系统侧接地故障切除后误动作、误上电保护在同期条件较差时误动作、主变间隙零序电流保护在线路瞬时性单相接地故障重合闸前跳开主变压器等问题。所提建议可为2012版《导则》修订提供参考。

贴壁式贯流机组定子绕组击穿故障处理关键技术

针对贴壁式铁心无通风沟定子绕组槽内接地时利用传统的接地故障查找方法无法应用的问题,以广西大埔水电站为例,分别从定子线棒安装试验中击穿、发电机运行中定子线棒击穿两种不同情形分析研究故障查找及处理方案,提出了直流电位故障查找法,并在传统方法基础上优化球间隙放电故障法。当汛期机组出现接地故障而无法立即拆除故障线棒时,计算分析了采用引桥跨接法将故障线棒排除在支路外的影响,并研究了采取引桥跨接处理后机组运行参数变化对机组运行效果的影响。结果表明,贴壁式贯流机组定子绕组接地后,可采取临时处理方法--引桥跨接法绕开故障线棒,再根据机组参数变化量确定是否可临时满负荷运行。

大型水轮发电机定子绕组分布电容对位移电压影响分析

景洪电站发电机三相电势对称,且静态实测三相对地电容近似相等,在此条件下发电机正常运行时中性点仍有明显的位移电压,集中参数电路模型无法解释该现象,因此提出基于准分布电容参数模型的中性点位移电压分析方法。通过电路分析,得到定子绕组对地准分布电容与中性点位移电压的关系式,理论解释了分布电容不均匀会导致位移电压出现。采用兰州电机厂制造的12kW实验样机进行了实验验证,并针对准分布电容中偏大或偏小电容所在位置以及电容不均匀度对位移电压影响的实验结果进行了定量分析。针对由分布电容不均匀所带来的位移电压偏大的问题,提出在机端外挂电容的解决方案,理论求解外挂电容值,并通过仿真实验验证了方案的有效性。

一起发电机定子接地故障分析和定位

为了快速精准定位出大型发电机组定子接地故障位置,首先通过装置动作报文、故障波形等判断是否发生定子接地故障,然后利用定子接地保护动作时机端电压计算出机端零序电压和分支电动势,最终确定定子绕组的接地位置,实现对定子绕组接地故障的定位。本研究可为以后处理类似故障提供借鉴。

一起发电机定子接地保护动作引起机组跳闸事件的分析

某大型发电机组在并网前空载时发生定子接地保护动作跳机事件,该定子接地保护为双重化配置。通过检查微机保护装置动作报告、故障录波文件、定子接地保护逻辑及定值设置情况,初步判断定子接地保护正确动作。进一步检查发现故障原因为发电机端PT二次侧接线端子装反引起PT二次回路相对地短路故障。

水电厂发电机组定子绕组单点接地故障排查及处理方法的研究

针对水轮发电机组定子线圈发生接地故障,又没有明显的故障点,在无法通过现场勘查发现故障部位时,通过电流加热法能快速发现故障点并及时处理,为定子接地故障查找方法提供一种非常有效的技术手段。同时采用甩开一根故障线圈方法,能快速恢复发电。

大型发电机注入式定子绕组单相接地故障定位方法

大型发电机内部结构复杂,单相接地故障会导致定子绕组电势不平衡问题,使得最终定位结果相对误差较大。为解决大型发电机在运行过程中可能出现的单相接地故障问题,需对大型发电机注入式定子绕组单相接地故障定位方法进行研究。分析大型发电机注入式定子绕组结构,构建暂态网络模型,明确定子绕组工作模式。根据发电机定子线棒接线图,绘制定子分支电势分布图。从定子结构特性出发,建立单相接地电势相量近似分布图,通过数学推导获取电势相位角。考虑绕组电势相位特征的情况下,利用零序电压、故障相电势、过渡电阻等参数,定位具体的单相接地故障位置。研究结果表明:该方法故障定位结果相对误差始终低于1%,满足故障定位要求。

一起发电机95%定子接地保护动作事件分析

2018年6月27日,某电厂1号机组在执行发电机首次并网前的假同期试验时,发电机95%定子接地保护动作,导致汽轮机跳机、发电机励磁开关跳闸,作业人员经过分析跳闸时序及故障波形,检查现场设备情况,最终确定保护动作原因为发电机定子95%接地保护所用PT二次侧发生短路。文章介绍了该电厂本次发电机95%接地保护动作原因及处理方法,以期为同类设备故障提供参考。

不依赖注入式原理的定子单相接地故障定位方法

提出了一种发电机中性点经配电变压器高阻接地的发电机定子单相接地故障定位方法,为故障排查提供定性参考。根据定子单相接地故障后三相机端对地电压的特点,判断出故障相别。将机端三相电压均以故障相电动势表示,通过比较三相电压的平方差,即可求得定子接地故障过渡电阻值和接地故障位置。该方法不依赖于注入式定子接地保护,简单易行,可广泛推广应用。现场录波数据验证了该方法的正确性。

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。

基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案研究

根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点,提出了两种形式的基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案;第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理;第二种形式无需将两者分开,直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差做为保护动作信号与制动信号,通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。文中给出了第二种判据形式的详细仿真和试验结果,分析表明:新的暂态保护判据具有很高的灵敏度和可靠性。

基于接地电流的大型发电机定子接地保护及精确定位方法

为避免大型发电机的不合理跳闸对电力系统造成冲击,提出一种基于接地电流的发电机定子接地保护,根据发电机接地后零序等效网络实时计算故障点接地电流,只有当其大于安全允许值时保护才快速跳闸,以保障发电机的安全,否则只发出告警信号。同时,为减少检修工作量、加快故障排除,针对大型发电机定子绕组结构特点,提出一种定子接地故障的自动精确定位方法,可识别出故障相、故障分支和故障匝数。给出了保护和定位方法的具体实现方案,并搭建了发电机定子绕组内部故障仿真模型,仿真分析结果证明了保护方法的可行性以及相比传统保护方法的合理性,并验证了定位方法的精度。

1036MW机组注入式定子接地保护调试及动作分析

大型汽轮发电机较多地采用2套完全相同的"零序电压+3次谐波"式定子接地保护,某百万千瓦级机组采用了国产注入式定子接地保护,实现了不同原理的保护双重化配置。阐述了注入式定子单相接地保护的原理,详细介绍了机组的保护静态调试、发电机静止状态下的现场调试、发电机30%额定电压下的现场调试内容并给出实验数据。针对机组启动调试期间发生的机端软连接开裂导致的定子接地事故,分析了该保护的实际动作情况,指出了注入式定子接地的优点。

注入式定子接地保护的现场试验、整定和分析

注入式定子接地保护在国内大型发电机组,尤其是水轮机组中应用越来越多,其与基波零序电压和3次谐波电压保护构成2套不同原理的100%定子接地保护。结合注入式定子接地保护原理,总结了某电厂注入式定子接地保护现场试验过程和调试、整定方案。试验数据和结果表明了注入式定子接地保护的准确性。另外,对试验过程中出现的一些新问题做了分析,并给出了建议。

高准确度外加20 Hz电源定子单相接地保护的研制

分析了发电机中性点处配电变压器对外加20 Hz电源定子单相接地保护的影响。基于许继WFB-800型发变组保护硬件平台,研制了考虑中性点配电变压器参数影响的高准确度定子单相接地保护,试验验证了保护中计算接地故障过渡电阻方法的准确性,并分析和给出了防止20 Hz电源及其引线故障误动作的措施。

基于多回路-有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障保护方案校验方法

同步发电机数学模型是进行故障暂态仿真,设计、校验保护方案的理论基础。文中将多回路方法与电磁场有限元计算相结合,建立了同步发电机的多回路–有限元耦合数学模型,其突出优点在于:可以同时计及定子绕组对地分布电容,磁路饱和、磁极形状、齿槽效应等因素,适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析及保护方案(尤其是三次谐波电压保护方案)校验。应用该数学模型完成了同步发电机定子单相接地故障暂态数字仿真,仿真与实验结果基本吻合,验证了该数学模型的准确性与有效性。进而提出了基于多回路-有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障三次谐波电压保护方案校验方法。应用该方法对典型的定子单相接地稳态判据、暂态判据进行仿真校验,结果与实验基本吻合,表明该方法是正确可行的。

大型发电机中性点组合型接地方式的分析与探讨

为限制接地故障电流,同时方便应用定子接地保护,大型发电机上采用了一种折中的组合型接地方式:在接地变压器低压侧负载电阻两端并联一个电感。给出了组合型接地方式的等值电路;对组合型接地方式进行选型计算,原则是电阻电流等于补偿后的电容电流,并将故障电流限制在10～25 A范围内。将组合型接地方式和常规的高阻接地方式进行了对比,对比结果表明组合型接地方式的并联电感值越小,越能有效地限制接地故障电流,但是采用组合型接地方式后失谐度、阻尼率会减小,进而导致传递过电压、位移电压有所增大。希望分析及探讨有助于组合型接地方式的选型设计及推广应用。