基于光纤漏磁场测量的变压器磁平衡保护研究

针对变压器绕组变形、轻微匝间故障等早期故障,传统的保护方案一般难以进行有效的诊断,根据变压器绕组漏磁场变化可以灵敏地检测出绕组的早期故障,但缺乏适用于工程应用的绕组漏磁场分析的解析方法和在线测量方案。针对这些问题,该文计算了简化模型下的变压器绕组漏磁场分布,通过测量绕组上、下表面和中部的漏磁感应强度,提出故障分量磁平衡保护的整定方法和判别逻辑。最后,建立了Ansys的仿真模型和动模实验模型,验证了保护方案具有不受负荷变化及不受励磁涌流的影响,并且区内故障检测灵敏度高的优点。

直流换流站高通HP3型交流滤波器电抗器匝间故障监测及保护

直流换流站高通HP3型交流滤波器组中电抗器匝间短路故障事故多发,由于缺乏对此故障的快速监测及保护,导致其匝间短路持续存在3~9 min之久并起火燃烧。匝间短路后电抗器的等值电感会不断减小,由此引起了滤波器电路参数变化并进而引发了滤波器配置的热过负荷保护启动告警,长久故障也引发了次生的电抗器底部支撑绝缘子闪络接地致使滤波器差动保护动作出口跳闸。文中分析了3起典型故障案例,结合C型高通HP3型滤波器电路设计理念及运行特点,解释了有关保护启动及动作的原因。基于匝间短路会导致HP3电路中电阻器上的工频电压、电流会随着匝间短路的不断发展而剧烈增大的特性,提出了一种基于工频电压差动原理的故障监测及保护方法。

基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。

大型电力变压器安全运行与主动保护技术探索

现有变压器内部故障防护方法仍有不足,大型电力变压器爆燃事故时有发生。针对变压器轻微缺陷发展为严重缺陷、最终发生电弧击穿的全过程,文中提出构建大型电力变压器安全运行三级防线:第一级为轻微缺陷的检测和预警,文中分析了各类缺陷检测方法的现状,并初步提出了基于多点温度的热缺陷辨识方法;第二级为严重放电缺陷阶段的主动保护,在发生贯穿性电弧故障之前动作跳闸,文中通过放电试验研究了严重放电缺陷的脉冲电流、特高频及声信号特征,提出了基于多参量的变压器主动保护方案和新型轻瓦斯保护方案;第三级针对电弧故障提升传统变压器保护技术的灵敏性和快速性,为此文中提出了估算变压器主磁链的铁芯饱和判别技术,构建了基于漏磁幅值及对称性差异的匝间故障高灵敏度保护方案。文中对变压器主动保护技术的探索和所提出的三级防线故障防护体系对于提升变压器安全运行水平具有重要意义。

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。

保护在同杆双回线动模试验中的动作分析

对一种超高压数字式线路保护装置在同杆并架双回线路500kV动模系统上的试验情况进行了分析。与单回线保护相比,同杆并架双回线保护必须解决在跨线、转换性等复杂故障下的选相跳闸问题。在500kV系统200km及400km线路长度的同杆并架双回线模型上,以及41km的三角环模型上所做的动模试验,表明所采用的突变量选相元件及负序零序电流选相元件不能完全正确地选相,阻抗元件一般情况下可以满足双回线故障的要求,但应注意跨线不接地故障及零序互感对阻抗元件的影响,长线路重负荷下转换性故障可能使纵联零序电流保护灵敏度不足。试验是在RTDS设备上进行的,试验表明解决这些问题所采取的措施可行。

大型水轮发电机励磁绕组匝间短路的稳态故障特征分析

大型水轮发电机励磁绕组匝间短路故障不仅会使励磁电流增大、输出无功功率减小,还会导致机组振动加剧,影响系统的安全稳定运行。为对故障特征及其机理进行研究,以三峡左岸VGS发电机为例,首先通过分析故障时励磁磁动势及其作用在不均匀气隙产生的磁场性质,得出定子相绕组内部存在分数次不平衡分支电流的特征。以定子支路为基本分析单元推导出分支电流时间谐波次数与电枢反应磁动势空间谐波次数的对应关系,进而得到电枢反应磁场在转子绕组中产生的附加电流谐波次数的一般性通式。最后利用经过实验验证的多回路方法对故障进行定量计算,验证了理论分析的正确性,并基于计算结果对故障的保护进行了初步探讨。提出分数槽水轮发电机励磁绕组匝间短路故障特征的分析方法,为故障在线检测与保护奠定了理论基础。

大型调相机内部故障特征及纵向零序电压保护性能分析

大型调相机(容量为300 Mvar)实际运行中存在定子绕组匝间短路的可能,不装设匝间短路保护或匝间短路保护性能不完善将是调相机安全运行的严重隐患。文中运用"多回路分析法",对两种冷却方式大型调相机所有实际可能发生的内部故障进行了仿真分析,分析结果表明大型调相机现有主保护配置方案(完全纵差保护+纵向零序电压保护)存在较大的保护死区。进一步分析了纵向零序电压保护不能动作的故障类型,为大型调相机主保护性能的改善提供借鉴。

同杆线路跨线故障及其对距离保护的影响分析

提出了面向继电保护的同杆线路跨线故障解析分析方法,通过注入电流法求解故障端口等值阻抗,以零序电流控电压源的方式结合边界条件分析不同类型的跨线故障,进而提取相应的保护特征量研究跨线故障对接地测量阻抗、相间测量阻抗等距离保护元件的影响及其趋势。考虑了互感强弱、线路背端支撑电源强弱、线路阻抗、故障位置等相关因素的影响,以解析表达式定量地分析了保护范围的准确性,为继电保护的整定与配置提供了理论依据。最后结合广东电网进行实例验证。

计及弱馈影响的同杆线路跨线故障分析与主保护方案改进

研究了带弱馈系统的同杆线路跨线故障的电气特征和保护响应特性,在异名相跨线故障时由于弱馈端电源支撑不足,非故障相反向电流穿越等原因可能造成保护选相失败,进而导致同杆线路同时三跳,引起终端变电站失压而损失大量负荷。分析了光纤差动保护和传输分相命令的纵联距离保护在不同故障条件下的响应特性,给出了跨线故障下保护误选相的处理措施,提出了提高选相可靠性的主保护配置方案。基于实际线路参数和主流厂家保护进行的RTDS仿真试验论证了保护方案的有效性。

应用移相小波的发电机定子匝间保护新方法

在研究小波变换频域特性的基础上 ,通过改变基小波的中心频率改善小波变换二进分解时的分频效果 ,解决各尺度之间的频域混叠问题。在分析发电机定子匝间短路的各种常见保护的基础上 ,充分利用小波变换优良的局部化性质和对频率扰动良好的鲁棒性 ,提出了基于移相小波的发电机定子绕组匝间保护的 1种新方法。以Morlet小波为例 ,通过发电机动模实验数据的检验和与传统的傅氏分析的比较证明 ,可以有效地提高定子匝间保护的灵敏度和可靠性 。

基于电压比的并补装置电抗器匝间短路保护

并联电容补偿(以下简称并补)装置是电气化铁路牵引供电系统的重要设备。其串联电抗器缺乏必要的匝间故障保护;电抗器匝间故障时,电容器与电抗器电压比将发生变化;结合电气化铁路供电系统的特殊性,提出并补装置串联电抗器的基于容抗电压比的新匝间短路保护。基于ATP的仿真和Matlab的运算表明基于电容器电感器电压比的电抗器匝间短路保护,能够对匝间故障做出快速而正确的判断。该种保护已经在京秦线某变电所使用,运行一年至今,表现良好。

DTTP-2000数字式电铁牵引变压器保护装置的研制

研制了一种新型数字式电铁牵引变压器保护装置。装置采用2次谐波原理与波形比较原理相配合的方式闭锁差动保护,防止励磁涌流时保护误动;引入增量差动保护解决比率差动保护在变压器轻微的匝间故障、高阻接地故障时灵敏度低的问题;设置电流互感器饱和判据与和应涌流判据,防止电流互感器饱和、和应涌流引起装置误动;分别采用新一代基于DSP技术的32位通用硬件平台和RTOS系统NUCLEUS PLUS搭建装置的硬件平台和软件平台,并通过动模和数模试验对装置的保护功能进行了验证,试验结果表明该保护装置对目前牵引变电所变压器保护存在的电流互感器饱和、小匝间短路、和应涌流等问题具有良好的处理性能。

三相变压器后备阻抗保护性能仿真

变压器复压过流保护灵敏度不足时,常采用阻抗保护。实际上,后备阻抗保护对变压器内、外部短路的灵敏度很低,达不到后备保护的目的。文中利用PSCAD/EMTDC仿真软件构建模型,对变压器内部绕组发生匝间短路和匝地短路以及Y/Y接线和Y/Δ接线变压器外部各侧绕组引出端的相间短路进行了仿真分析,并对仿真数据进行分析,确定出测量阻抗的轨迹和阻抗动作圆。结果表明:阻抗保护对变压器匝间、匝地短路灵敏度很低;Y侧的阻抗元件也不能正确测量Δ侧绕组引出端两相短路的阻抗。

TV故障引起的发电机定子接地保护动作分析

结合TV一次绕组匝间短路故障引起的发电机定子接地保护动作跳机实例,从发电机定子接地保护原理和TV绕组匝间短路故障数据两方面进行分析,认为TV一次绕组匝间短路引起的发电机定子接地保护动作属于正确动作,并介绍如何快速分析定位定子接地故障与TV绕组匝间短路故障的方法。

超高压输电系统中磁可控电抗器保护配置与实现

文中分析了高压交流输电系统中的磁可控电抗器运行的各种工况,介绍了其保护配置,针对性地提出了自动跟踪补偿额定电流的磁可控电抗器差动保护、基于时域平移平衡差动原理的磁可控电抗器匝间保护和控制绕组电压差动保护,并给出了验证这些保护原理的数字仿真、动模试验和现场运行结果。

光学电流互感器应用于发电机保护的研究及实践

本文针对基于电磁式TA的发电机保护存在的TA饱和易致误动、水电机组中性点侧分支TA过热损坏绝缘、定子匝间保护薄弱等问题,探讨了光学TA应用于发电机保护所带来的性能改善,给出了现场应用案例的典型数据分析,并展望了光学TA在发电厂的应用前景。

一起由PT故障引起基波定子接地保护动作的分析

结合某发电厂由于机端电压互感器(potential transformer,PT)的一次绕组匝间短路造成发电机基波零序保护动作跳机实例,从保护原理及故障信息分析基波零序电压型和注入式定子接地保护的动作行为,并对两种原理的定子接地保护配合整定方案及灵敏度进行分析,为今后类似事故的分析和处理提供参考方法,以保证发电机组安全可靠运行。

柔性光学电流互感器在水轮发电机保护及监测上的应用探索

长期以来作为微机保护装置电流信息来源的电磁型电流互感器(TA),由于其低频传变特性差、小电流非线性段以及安装难度大等缺点,限制了发电机保护性能的进一步提高;基于法拉第磁光效应的柔性光学电流互感器首先在智能化变电站得到应用,既解决了传统电磁型电流互感器的饱和问题,又克服了光电TA(用于数字化变电站)抗干扰能力差的缺点;且绕制灵活,适合于解决发电机保护及监测存在的一些技术难题。

直流框架保护故障恢复方式优化

框架保护作为地铁直流供电系统的重要保护之一,对地铁列车的稳定运行意义重大。本文通过介绍框架保护的作用、原理,提出现有故障切除方法的不足,并对保护动作恢复的方式进行优化,以缩短故障恢复时间,提高地铁设备运行可靠性。