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1、第一節(jié)發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1.概述發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障是一種常見的、破壞性很強(qiáng)的故障,對電廠發(fā)電機(jī)乃至電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來一系列嚴(yán)重影響,為此對發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線的相間短路故障,應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù),保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于停機(jī),并應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)1MW及以下單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電機(jī),如中性點(diǎn)側(cè)有引出線,應(yīng)在中性點(diǎn)側(cè)裝設(shè)過電流保護(hù);如中性點(diǎn)側(cè)無引出線,應(yīng)在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)低電壓保護(hù)。(2)1MW及以下與其它發(fā)電機(jī)或與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī),應(yīng)在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)電流速斷保護(hù)。如電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)不符合要求,可裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù);對中性點(diǎn)沒有引出線的發(fā)電機(jī)
2、,可裝設(shè)低壓過流保護(hù)。(3)對1MW以上的發(fā)電機(jī),應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(4)對發(fā)電機(jī)變壓器組,當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí),發(fā)電機(jī)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù);當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí),100MW及以下發(fā)電機(jī),可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),100MW以上發(fā)電機(jī),除發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外,發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),對200~300MW的發(fā)電機(jī)變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),即采用雙重快速保護(hù)。發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)能達(dá)到下面的性能指標(biāo):(1)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有防止區(qū)外故障誤動(dòng)的制動(dòng)特性;(2)可以具有電流互感器(TA)斷線
3、判別功能,并能選擇閉鎖差動(dòng)或報(bào)警,當(dāng)電流大于額定電流的1.2~1.5倍時(shí)可自動(dòng)解除閉鎖;(3)動(dòng)作時(shí)間(2倍整定電流時(shí))不大于30ms;(4)整定值允差±5%。1995年,國家電力調(diào)度中心、原電力部安生司、電力機(jī)械局聯(lián)合組建了發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)協(xié)調(diào)小組,對大型發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)的運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)查,在所函調(diào)的100MW~200MW機(jī)組75臺(tái)、300MW及以上機(jī)組82臺(tái)和220KV及以上變壓器15臺(tái)中,1990~1995年間發(fā)變組(或變壓器)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作121次,其中正確動(dòng)作68次,正確動(dòng)作率僅為56.2%。2.IEEE導(dǎo)則中的相關(guān)內(nèi)容2.0概述通常配置某種動(dòng)作
4、特性的差動(dòng)保護(hù)來反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路,包括三相對稱短路、兩相短路和兩相接地短路。對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)某些接地方式,差動(dòng)保護(hù)還能反應(yīng)定子繞組單相接地故障。對中性點(diǎn)經(jīng)高阻(配電變壓器或消弧線圈)接地的發(fā)電機(jī),差動(dòng)保護(hù)不能反應(yīng)定子接地故障,因?yàn)閱蜗嘟拥毓收想娏餍∮诓顒?dòng)保護(hù)的靈敏度。2.1變比率差動(dòng)保護(hù)變比率差動(dòng)保護(hù)是應(yīng)用最廣泛的發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù),它的動(dòng)作特性如圖1所示。曲線的斜率可從0.05(穿越電流最小時(shí))變到0.5(穿越電流最大時(shí))。保護(hù)對內(nèi)部故障靈敏動(dòng)作,對外部故障和CT斷線。2.2高阻抗差動(dòng)保護(hù)如圖2所示,在差回路中接入了一只高阻抗繼電器。繼電器根據(jù)加在其上的
5、電壓來區(qū)分內(nèi)部故障和外部故障,外部故障時(shí),加在繼電器上的電壓比較低;內(nèi)部故障時(shí),加在繼電器上的電壓相對較高。圖1在差動(dòng)保護(hù)中,要求兩側(cè)的電流互感器具有相同的傳變特性。在故障情況下,要保證電流互感器的傳變特性不惡化。要保證兩側(cè)的電流互感器回路具有大致相等的負(fù)荷。3.原理及其微機(jī)實(shí)現(xiàn)3.1四方3.1.1保護(hù)原理比例制動(dòng)式原理僅反應(yīng)相間短路故障,即反應(yīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流和機(jī)端電流,動(dòng)作判據(jù)如下:式中:、-為動(dòng)作電流和制動(dòng)電流,且有,;、─差動(dòng)電流起始值和制動(dòng)特性的拐點(diǎn)電流值;-制動(dòng)系數(shù)。圖2帶比率制動(dòng)特性的發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性3.1.2邏輯框圖保護(hù)可投入差分加半
6、周付氏算法。為了提高保護(hù)的動(dòng)作速度,先采用半周付氏算法,此時(shí),差動(dòng)保護(hù)的速斷電流、最小動(dòng)作電流和制動(dòng)系數(shù)都自動(dòng)提高18%。如果半周算法得到的結(jié)果不能動(dòng)作,保護(hù)自動(dòng)切換成差分加全周付氏算法。保護(hù)設(shè)有TA斷線判別功能,用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇投入或退出TA斷線判別功能。在投入TA斷線判別功能時(shí),還可以選擇TA斷線是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。判別TA斷線的方法如下:a)僅有一相電流小于判別TA斷線的低門檻值;b)該相另一側(cè)電流大于判別TA斷線的高門檻值。TA斷線低門檻定值要躲過可能出現(xiàn)的最大零漂值,TA斷線的高門檻定值為低門檻定值的2倍。當(dāng)電流較大時(shí)(可整定為額定電流的1.2~
7、1.5倍),即使TA斷線,也不閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。為了防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)、另外一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生,還設(shè)有發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)開放差動(dòng)保護(hù)的功能,此功能由用戶通過控制字選擇。當(dāng)選擇此功能時(shí),為了提高保護(hù)的可靠性,在差動(dòng)保護(hù)僅有一相滿足動(dòng)作條件時(shí),除增加計(jì)算次數(shù)和TA斷線判斷次數(shù)外,同時(shí)又有發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作的開入量時(shí),保護(hù)才可發(fā)出跳閘命令。該保護(hù)經(jīng)啟動(dòng)CPU的差動(dòng)啟動(dòng)元件開放跳閘出口,保護(hù)的邏輯方框圖如圖3所示。圖3發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯圖3.1.3模入、開入及開出量信息3.1.3.1模入(1)發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電流(2)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相電流3
8、.1.3.2開入(1)定子接地動(dòng)作3.