基于发电机转子接地保护的可靠性分析与建议

上海某燃机电厂的发电机转子接地保护配置了两套注入式保护,分别为工频电压注入式及1~3 Hz低频方波注入式。由于两套转子接地保护之间在原理上相互影响,因此在运行中只投运一套(以1~3 Hz低频方波注入式转子接地保护为主),另一套保护备用。近期该厂#4发电机1~3 Hz低频方波注入式转子接地保护出现过两次保护回路故障报警,均由发电机转子接地碳刷接触不良引起。通过对该保护原理及保护回路逻辑的介绍,找出了转子接地保护回路故障的原因,并对发电机转子接地保护的可靠性进行分析,提出了相应的建议与措施。

同步发电机转子绝缘监察方法

随着电力工业的发展,电力系统越来越庞大且复杂。目前仅依靠人工检测发电机转子绕组绝缘电阻的方式耗时耗力,越来越无法满足电力系统的需求。为此提出了同步发电机的转子绝缘监察方法,该方法可自动计算出发电机转子绕组的接地电阻,能够用于非在线监测同步发电机转子绕组接地电阻。阐述了同步发电机的基本原理,分析了转子接地的发生及其危害性,并给出相应的措施,进一步提出了转子在运行中的监视方法。该方法能够节省大量人工测量和计算的劳动强度,对确保发电机安全可靠运行具有重要意义。

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。

发电机乒乓式转子接地保护电路设计

基于有关文献中几种乒乓式发电机转子接地保护电路的分析,确定了一种较为合理的电路结构,并具体阐述了转子一点接地的检测原理。详细分析了保护电路中各主要环节的特征、电路实现要点及可供选择方案,提出了相关环节的具体实现电路和元件参数。通过对转子一点接地保护的灵敏度分析,证实了该设计的实用价值。

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。

发电机转子绕组接地故障定位功能的商榷

介绍了发电机转子绕组接地故障定位原理,其精确性取决于转子一点接地相对位置的计算精度。分析了影响接地故障定位精确性的几个因素。转子不稳定接地、碳刷接触不良均会使得转子接地相位位置计算产生偏差,从而导致故障定位不准。励磁变压器低压侧单相接地故障时,也会导致转子接地电阻计算值下降,由此接地相对位置计算值进行故障定位,必然会导致定位错误。研究结果表明,转子接地故障定位结果仅能作为定性参考,没有必要配置专门的转子接地定位装置。

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。

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。

大型水电机组保护若干问题探讨

对大型水电机组保护的若干实际应用问题进行了探讨,包括中性点多分支不完全引入对发电机后备保护的影响、大型水电机组的转子接地保护方案、高灵敏横差保护与转子接地保护的配合问题、机端断路器开关失灵保护与TPY级CT的配合问题、失磁保护转子电压接入方式等。通过具体分析和现场的运用实践,针对上述问题给出了具体的建议:宜将中性点分支电流全部引入保护装置;失磁保护用转子电压宜采用4～20mA变送器传变或者经分压器降压后接入保护装置。

关于发电机转子接地保护几个问题的探讨

分析了轴电压吸收回路以及接地碳刷与大轴间接触电阻对发电机转子接地保护的影响,并分别提出了相应的对策和注意事项。可通过延长电子开关切换周期或方波电源周期消除轴电压吸收回路的影响,应保持接地碳刷与转子大轴间接触良好。探讨了旋转励磁机组转子接地保护的构成方式,建议采用定期检测方式。

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。

一种新型的发电机转子接地保护装置的研制

为提高现有发电机监测系统对转子接地故障的识别能力,研究了一种新的基于切换采样原理的发电机转子接地保护,并开发出相应的微机保护装置,该装置能实时监测发电机转子绕组的绝缘情况,判断转子绕组是否发生接地故障,确定故障位置,且灵敏度较高。该装置已投入现场试运行,效果良好。

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。

微电网保护研究综述

微电网的保护是微电网大规模发展过程中需要解决的关键问题之一。由于微电网存在孤岛运行模式以及分布式电源的大量接入,导致其故障电流的特征不明显,使得配电网中传统的保护策略存在拒动或者误动的情况,国内外研究人员针对此问题展开广泛研究。总结并分析了近年来微电网保护领域内的研究成果,首先梳理出微电网保护需要克服的难点和关键技术,然后将相关文献中采用的微电网保护方法分成七类,分别归纳了差动保护、过流保护、距离保护、自适应保护、基于电压量的保护、基于智能算法的保护以及故障电流补偿方法的技术特点和适用性。最后,在结论部分给出了微电网保护技术的主要特点和未来发展趋势,为其后续研究和应用提供参考。

直流起励过程中绝缘监测系统对转子接地保护的影响及对策

发电机直流起励过程中转子接地保护可能报警或跳闸,因此通过现场案例分析动作原因。通过分析直流起励过程中绝缘监测系统和转子接地保护构成的回路,推导出转子接地电阻计算公式,计算公式表明转子接地电阻阻值与直流绝缘监测系统的平衡电阻和接地电阻有关。当转子接地保护电阻值整定偏灵敏时,如果直流绝缘监测回路的接地电阻值不足够大,就可能导致转子接地保护报警或跳闸。基于理论分析提出了相应的解决方案。

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。

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。

转子接地保护相关二次回路对地过电压的分析

乒乓式或注入式发电机转子接地保护的二次回路需接到转子绕组的正负两端。600MW及以上容量的大型发电机的额定励磁电压普遍较高,且运行中会有各种过电压,因而担心二次回路绝缘等级偏低,不能承受足够的过电压。分析了在差模和共模电压作用下及转子绕组发生一点接地故障时,二次回路可能出现的严重过电压。研究结果表明,直接和间接与转子绕组相连接的二次回路电缆的耐压要求不同,宜采用独立的注入式转子一点接地保护并就地安装在励磁系统屏柜内,缩短直接与转子绕组连接的二次回路电缆;转子电压的信号采集宜采用具有隔离作用的变送器。

励磁变压器低压侧单相接地故障在线识别方法

励磁变压器低压侧单相接地故障时,乒乓式转子接地保护原理也能检测到对地绝缘电阻下降,并且计算的励磁绕组一点接地位置百分比为50%,可能会误导故障排查的方向。因此提出了一种励磁变压器低压侧单相接地故障在线识别方法,当励磁绕组一点接地电阻计算值小于定值,接地故障位置计算值在50%左右,且励磁绕组正、负端对地电压的基波有效值中的较大值与励磁电压的比值超过设定值时,则认为励磁变压器低压侧发生了单相接地故障。理论分析和现场录波数据验证了所提方法的正确性。