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700MW的发电机(三峡电厂)和2台135MW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。

关于 35 千伏线路-变压器组主保护方案的研究

本次研究,围绕 35 千伏线路-变压器组开展保护方案分析工作,研究范围囊括‘大差动’保护方案、‘小差动’保护方案以及 ‘大差动套小差动’保护方案,分别通过试验分析故障发生阶段各保护方案的特点,以最大可靠性为导向,对 35 千伏线路-变压器组保护 方案开展研究,致力于选取最合理的保护方案。

糯扎渡水电站机组主保护方案

结合糯扎渡水电站大型机组的发电机结构、发电机中性点引出方式及主接线对发电机主保护方案进行了分析研究,提出了发变组主保护方案,并初步确定了发电机中性点CT配置方案。同时也对主要的后备保护及异常运行保护进行了分析,并提出了设置方案。

三峡右岸发电机主保护配置方案设计研究总结

为给景洪等后续电站水轮发电机主保护的设计提供借鉴,对三峡右岸发电机主保护配置方案的设计研究进行了总结。通过细化三峡右岸发电机的故障特点来确定其典型故障特征,为主保护配置方案的优化设计明确了方向,同时也大大减少了计算的工作量。文中提出由“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,这一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。

龙滩发电机主保护配置方案

大型发电机内部故障主保护配置方案需要通过定量化设计来确定。对于多分支的水轮发电机,可以采用多种中性点引出方式,相应主保护的构成方式和组合方案数目巨大,很难通过"穷举法"获得最优的配置方案。文中通过分析龙滩发电机绕组结构和内部故障的特点,发现适当地选择中性点引出方式可以减小保护死区,从而大大减小了设计工作量。在此基础上,对龙滩发电机进行了主保护配置方案的定量化设计,最终提出了保护范围大、双重化程度高、工程上也易于实现的配置方案。

大中型发电机主保护配置方案定量化及优化设计的重要性

大中型发电机主保护配置方案的设计是一个多目标的工程优化设计问题,必须兼顾设计的科学性和实用性,为此应根据发电机定子绕组结构的不同而采取不同的优化设计过程,不能以容量相等或相近为理由而互相搬用主保护配置方案。掌握发电机定子绕组内部故障的仿真计算方法是主保护配置方案定量化及优化设计的基础。以实际工程为例,运用多回路分析法进行内部故障的仿真,在定量分析基础上得到了设计简单且性能优越的主保护配置方案,并通过定量和定性分析指出其连接方式也取决于实际可能发生的内部故障特点。

水轮发电机主保护配置方案设计

以每相7分支的拉西瓦发电机(单机700 MW)主保护的定量化设计为例,说明奇数多分支大型水轮发电机主保护设计与偶数多分支发电机的不同之处:首先应立足于如何使用不完全裂相横差保护,即根据发电机实际可能发生的故障特点,舍弃每相某一分支的同时实现对剩余偶数分支的合理分组(相邻或相隔方式);其次在不增加任何硬件投资的前提下,通过合理选择零序电流型横差保护的构成形式,可以对不完全裂相横差保护的保护性能起到很好的补充作用。相关设计思想将在奇数多分支大型水轮发电机主保护的设计中继续得以验证和完善。

100～300 MW水轮发电机主保护配置方案的优化

以8台水轮发电机的主保护设计为例,对比了传统设计方案和定量化设计方案的性能,说明不能以每相分支数相同或容量相等/相近为理由而相互套用或照搬主保护配置方案。由于100～300 MW水轮发电机的绕组设计非常灵活,使得实际可能发生的故障特点各不相同,应作内部短路计算决定100～300 MW水轮发电机的主保护配置方案。

大型永磁风力发电机绕组短路主保护配置方案研究

定子绕组短路主保护配置方案的选择是大型发电机安全可靠运行的前提。文章首先分析了大型永磁风力发电机定子绕组短路故障类型和数目,主要是对GW82-1500永磁风力发电机绕组的故障类型、位置和数目做出统计。然后通过有限元法,计算出发电机绕组短路时各相及各分支电流,进而对各种差动保护的灵敏度进行分析计算,得出主保护装置动作时易致保护死区的位置。根据匝间短路和相间短路的分析结果,总结了灵敏度变化规律,在此基础上,提出了GW82-1500发电机绕组主保护配置方案。

三峡发电机主保护灵敏性的全面分析和讨论

在运用多回路分析法对三峡发电机 ( ABB设备 )单机空载运行方式下所有可能发生的同槽和端部交叉故障进行仿真计算的基础上 ,对常用的几种主保护方案的灵敏性和不能动作故障的性质进行了分析和对比 ,并对两则三峡发电机内部故障的仿真计算结果进行了讨论。认识到发电机内部故障正确、全面、充分的仿真计算是对主保护方案及其组合的灵敏性正确认识的基础 。

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。

1000 MW发电机-变压器组内部短路的主保护配置方案探讨

1000MW大型发电机-变压器组结构复杂,价格昂贵,一旦发生故障,检修期长,经济损失巨大。因此结合百万千瓦机组的结构特点,装设完善的继电保护装置有着重要的意义。文章主要针对1000MW机组结构特点,对其内部短路时的主保护配置方案进行分析探讨。

偶数多分支发电机的主保护优化设计

通过分析多分支发电机的2种典型内部故障对不同主保护的灵敏性,从减少相对保护死区的目的出发提出了选择支路分组方式的2条一般性原则。按照这2条原则,在构皮滩、龙滩和紫坪埔发电机的主保护设计中,不需具体计算保护方案的灵敏度就可从众多选择中直接确定最优的支路分组方式,再由优化设计可得到保护动作率最大的最优配置方案,大大节省了设计工作量。分析结果表明,在偶数多分支发电机的主保护配置中,一般应优先考虑分成2个支路组。

计及故障发生几率的发电机主保护定量化设计

以漫湾二期和景洪发电机主保护设计为例,分析了7种主保护配置方案,主要比较了其中性能较好的2种方案在发电机内部故障时的动作情况及不能动作故障类型,说明在大中型水轮发电机主保护的定量化设计中,除了引入故障的存在几率——发电机实际可能发生的同槽和端部交叉故障,还应考虑内部短路的发生几率。由于不同的主保护配置方案均存在各自的保护死区,在保护死区相差不大的主保护配置方案的抉择中,应倾向于不能动作故障类型发生几率低的主保护配置方案,同时综合考虑其他因素,合理确定最终的主保护配置方案,以兼顾设计的科学性和实用性。

大型水轮发电机主保护定量化设计过程的合理简化

以三峡右岸(哈电机组)、龙滩、小湾、构皮滩(东电机组)、金安桥、拉西瓦、彭水电站的7台大型水轮发电机的主保护设计为例,说明多分支大型水轮发电机应根据每相分支数(偶数或奇数分支)和故障特点的不同来实现主保护定量化设计过程的合理简化,即偶数(或奇数)多分支水轮发电机主保护的设计过程可归纳为一个每相2分支(或3分支)的水轮发电机主保护配置方案的设计,其分支的合理分组(相邻或相隔方式)取决于发电机实际可能发生的内部故障特点。相关设计规则的总结大大减少了设计计算的工作量。

奇数多分支大型水轮发电机主保护设计的特点

为保证大型发电机组的安全运行,在工程实践经验积累的基础上,有必要对发电机主保护配置方案的定量化设计过程进行归纳总结,以使其更好地服务于工程实践。该文以百色(135MW)、乐滩(150MW)、凤滩(200MW)、瓦屋山(130MW)、彭水(350MW)、拉西瓦(700MW)电站的6台水轮发电机的主保护设计为例,说明奇数多分支水轮发电机主保护的设计过程可归纳为一个每相3分支的水轮发电机主保护配置方案的设计,应立足于如何使用不完全裂相横差保护,即根据发电机实际可能发生的故障特点,舍弃每相某一分支的同时实现对剩余偶数分支的合理分组(相邻或相隔方式);相关设计规则的总结为奇数多分支大型水轮发电机主保护配置方案的定量化设计明确了方向,同时也显著地减少了设计计算的工作量。应用该方法可进一步简化发电机主保护配置方案的定量化设计过程。

龙羊峡和拉西瓦水电站多分支发电机主保护设计对比

在吸取国外大型水电站发电机主保护设计成功经验的基础上,龙羊峡水电站在国内首次采用多回路分析法计算发电机内部短路,以校验保护灵敏度,现场运行已证明龙羊峡发电机主保护设计的正确性。随着发电机主保护设计技术的发展,拉西瓦水电站发电机主保护设计则是在全面的内部短路分析计算的基础上,经定量化的设计过程而完成。针对该奇数多分支发电机的故障特点,首先采用相隔引出方式构成不完全裂相横差保护,然后通过合理选择零序电流型横差保护以形成对不完全裂相横差保护性能的补充;差动保护用TPY型电流互感器的正确选型,为上述主保护配置方案优异性能的实现提供了坚实的保障。

小功率光伏并网逆变器反孤岛保护的研究

文中针对改进型主动式反孤岛保护会对入网电流电能质量造成影响,改进型被动式反孤岛保护过于复杂,深入分析了逆变器孤岛运行的基本原理。然后提出了主被动式相结合的反孤岛保护检测方法。该方法主要工作过程为:检测公共耦合点处的电压和频率,比较其是否超出了保护阈值范围。若超出则控制逆变器断开防止其孤岛运行,没有超出则采用基于公共连接点处电压应用正反馈的检测法,并与传统基于频率正反馈频移法做出了仿真对比,主要是为了说明,本文所提出的方法相对于传统基于频率正反馈频移法没有在输出电流波形中插入死区,仿真结果不但验证该方法对入网电流的电能质量影响相对较小,并且能够有效地防止孤岛效应的发生。

大型电厂发电机主保护配置方案设计研究总结

本文是对一台三峡电厂的700MW的单机发电机和另一台百色电厂和平班电厂的135MW的单机发电机的主保护方案进行研究设计,重新审视现有的基本凭借概念,定性思维和已有经验的做法的科学性。研究总结出现行工作中分析计算等方面的缺憾。不得不采取机端金属性两相短路的方法对仪器灵敏度进行校验,这种方案的弊端在于,设计者难以掌握主保护配置方案的基本性能,对其有点缺点没有定性的概念。如果将主保护配置方案设计改成定量化的。本文总结出,主保护配置方案的设计研究可以联系主保护方案的性能与发电机实际可能发生的内部短路密切联系从而总结出最有效率的主保护配置方案,通过"优势互补、综合利用"的原则方法,从而保证了大型发电机能够安全高效地运行。

发电机内部故障仿真分析软件的应用实例

过去,由于没有掌握发电机内部短路的正确分析和计算方法,广大设计人员虽然对现行主保护方案设计工作中完全凭概念、经验和传统习惯做法的科学性心存疑虑,也只好沿用传统做法,使主保护设计水平停滞不前,给发电机的安全运行带来严重隐患。现在,发电机内部故障分析软件已经过国家鉴定,有可能也有必要推广主设备主保护设计的新思路和新方法,亦即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。虽然要求设计人员(包括整定计算的运行人员)花费较多的精力和时间,但可取得高质量的设计成果,以确保发电机的安全运行。