永磁直驱型风机海上风电送出系统不对称接地及甩负荷电磁暂态研究

为明确海上风电交流送出系统过电压的特征与水平,需考虑风电机组的故障穿越特性。该文结合永磁直驱风机变流器的控制原理,提出海上风电送出系统不对称接地过电压的解析计算方法。基于PSCAD对风电机组进行精确电磁暂态建模与故障电压穿越测试,以国内某500 kV大规模海上风电工程为背景,仿真计算送出系统不对称接地及甩负荷过电压。结果表明:系统不对称接地过电压大小与风机正负序控制策略有关;海缆电网侧甩负荷将产生持续百ms的1.3 pu以上的暂态过电压,风机过电压保护动作延时越长,暂态过电压越严重。实际海上风电工程计算需紧密联系风机控制保护策略及其参数,并综合关键设备耐压水平进行评估,通过风机控制策略优化可以降低系统过电压水平。

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。

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。

基于双频有源调控的大型机组定子接地故障电弧抑制及自适应保护

随着“碳达峰、碳中和”目标部署的实施,在新型电力系统中,因大型旋转电机需要担负更重要的功率调控和稳定支撑作用而对其提出了更高的安全平稳运行要求。对于最易发生的定子接地故障,如何有效抑制机组电弧损伤和避免刚性切机冲击显得尤为重要。首先提出基于双频有源调控的大型机组定子接地故障消弧和限流方法,可实现瞬时性故障治愈、永久性故障安全限流,保障定子铁心安全。其次提出与有源消弧协同的接地故障自适应保护方法,可实现柔性平稳切机控制,提高机组和电网的安全性。最后通过仿真和动模试验验证了所提方法的有效性,其消弧和限流效果优于现有无源消弧方法。

基于三次谐波电势分布特征的发电机定子绕组接地故障定位方法

海洋核动力平台发电机拟采用有源电压消弧技术,需要实现全定子绕组内准确可靠的在线接地故障定位。针对现有基波定位方法存在的问题,该文提出一种基于三次谐波电势分布特征的发电机接地故障定位方法。基于各线圈三次谐波相电势180°相带分布特点,构建三次谐波故障电势与三次谐波相电势间的几何关系式。以三次谐波故障电流为中间量,建立包含三次谐波故障电势、中性点三次谐波电压、中性点三次谐波电压变化量的解析定位方程。方程中不含接地过渡电阻,适用于未安装注入式保护设备的海洋核动力平台发电机。在工程应用中,该方法可与基波定位方法协同配合,解决基波定位方法的多解问题,并提高定位结果精度。仿真和动模试验结果验证了所提定位方法的准确性和有效性。

一起发电机定子接地保护动作案例分析及优化建议

文章通过对某电厂发生的一起发电机定子接地保护动作案例进行分析,结合电厂一次接线方式,对保护配置方案进行了优化,同时对发电机定子接地保护定值进行了校核,在满足系统外故障不会引起保护误动的前提下,尽量缩短了保护动作时间,最大程度减轻发电机可能受到的损伤。

大型水电站机组定子一点接地保护动作故障分析

发电机定子一点接地故障是发电机常见故障之一,但由于发电机直连一次设备与发电机定子电气参数相似,目前常规定子接地保护装置无法准确定位故障点给事故排查造成困扰。本文针对某大型水电站一起发电机定子一点接地保护动作跳闸事故,结合发电机定子一点接地保护配置,辅助以故障录波图分析,可以达到迅速定位故障点的目的,为事故应急处置提供依据,大大缩短了机组故障停运的时间,具备一定的行业参考意义。

风力发电机组平台漏电现象分析及处理

分析了一起风力发电机组底部平台漏电现象的原因,得出了接地的电气汇流排与等电位环之间应有2根接地电缆进行连接,第一根接地线连接完毕后,连接第二根时搭接瞬间的放电现象属正常现象的结论。

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。

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。

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。

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析

分析了目前我国大型水轮发电机定子中性点接地的主要方式及其单相接地继电保护原理和存在的问题。分析了中性点经配电变压器接地方式和经消弧线圈接地方式各自的优点和不足,讨论了现阶段双频式保护的原理和导致其误动的原因以及相关的防范措施。介绍了外加电源注入式保护和一些新技术的发展情况。最后对大型水轮发电机定子单相接地保护技术做了总结和展望。

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。

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。

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。

发电机定子单相接地故障电阻在线监测研究

针对目前基波零序电压型和三次谐波型发电机定子单相接地保护不能计算接地故障电阻的情况,提出了一种在线监测单相接地故障电阻的方法,以便实时监测发电机由于绝缘降低而引发的单相接地故障。结合行波故障定位功能,提出了在发电机零序网络结合三次谐波等效电路中建立定子接地电阻的计算模型,运用发电机定子单相接地多回路仿真模型对某大型发电机进行仿真验证。仿真数据表明了所提出的方法是准确可行的。

水轮发电机定子接地的行波电流差动保护与故障选相

针对行波在水轮发电机定子绕组槽部和端部的传播特征,建立其分布参数的波动电路模型,提出将定子故障接地初瞬行波电流零模部分的高频分量作为故障判据进行行波差动保护,并通过接地时的电流模量特征实现故障选相。应用凯伦贝尔(Karebauer)变换对定子接地的行波信息进行模量分析,应用小波理论对零模高频部分进行提取。在Matlab 6.5中针对大型水轮发电机的参数建立定子绕组波动模型,叠加等效直流电源对其接地进行仿真,小波分解提取出的特征信号表明了将零模高频部分作为动作判据的可行性,仿真数据同时验证了故障选相原理的正确性与可行性。

大型发电机组注入式定子接地保护调试与整定

随着发电机单机容量的不断增大,发电机定子绕组对地电容不断增加,导致定子单相接地电流不断增大,容易造成发电机定子对地绝缘老化或出现接地故障,对发电机定子单相接地保护提出了更高的要求以确保发电机安全运行。阐述了注入式定子接地保护原理及现场调试方法,并对相角补偿值、阻抗补偿值及对相关的保护值进行了整定。根据现场对发电机静止状态下的调试以及发电机由空载缓慢升压至30%额定电压后的测试结果,进一步验证了保护定值整定的正确性和保护装置动作的准确性。

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。

组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响

借鉴谐振接地的优点,采用在大型发电机的配电变压器低压侧负载电阻两端并联电感的组合型接地方式,减少接地故障电流。使用Matlab Simulink工具搭建仿真模型,采用准分布电容参数模型模拟定子接地故障,使用与保护装置相同的算法计算注入式定子接地保护。设计一种常规高阻接地和3种组合型接地的方案,对白鹤滩水电站发电机的实例进行仿真计算,通过对比分析,研究组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响。结果表明,增加并联电感会恶化接地过渡电阻的计算结果;将并联电感放到接地变压器高压侧,对注入式定子接地保护最有利,但是该方案增加了设备成本;在并联电感有限的补偿电流范围内,失谐度越大,越有利于接地过渡电阻的测量。