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关于纵向零序电压型发电机匝间保护的几个问题 关于纵向零序电压型 发电机匝间保护的几个问题 西北电力试验研究院(西安710054)李玉海张小庆徐敏卜1ll,.]———一 一 ———— —～ 11 [摘要】文章指出为了提高纵向零序电压型发电机匝间保护的动作可靠性.应具有负序功率方向闭 锁元件;纵向零序电压元件的整定值.应根据发电机的定子结构决定;对纵向零序电压元件增加100～ 200ms的延时.可以提高匝间保护的动作可靠性. [关键词]堡塑堡瓤向零序电压元件负序功率方向元件董札 中圈分类号:TM588文献标识码:B文章编号;1008-1.835(2000)0441021.26 目前,纵向零序电压型匝问保护,广泛应用在国内 大,中型发电机上.运行实践表明,该型匝间保护的正 确动作率较低.但是,作为发电机匝间保护,用纵向零 序电压作为主判据,在原理上是无可非议的.因此.只 要在方案设计,定值整定及其它方面严格把关,可以大 大提高纵向零序电压型匝间保护的动作可靠性. 1匝间保护的构成 纵向零序电压型匝间保护的主判据是纵向零序电 压.纵向零序电压取自专用电压互感器的三次开口电 压回路.纵向零序电压实际上是发电机三相对发电机 中性点的不平衡电压.为防止专用电压互感器一次断 线,或专用电压互感器一次保险熔断时匝间保护误动, 采用专用电压互感器断线闭锁装置.此外,为防止外 部故障时可能造成匝间保护误动,需要增加负序方向 元件来判断故障发生在机内还是在外部系统中. 综上所述,纵向零序电压型匝间保护的构成应如 图l所示.对于呈单元接线的大,中型发电机变压器 组,主变的接线多为Y/△型,而变压器的低压侧(即发 电机侧)为小电流系统.用对称分量法计算表明,在变 压器高压侧发生各种故障时,在低压侧均不会出现纵 向零序电压.这样,在90年代以后设计的纵向零序电 压型匝问保护方案中,多去掉了负序功率方向元件,其 构成框图如图2所示. 1998年1月至1999年2月新疆苇湖粱发电厂 125MW发电机的匝间保护,曾多次误动.每次误动 均是在主变高压侧儿0kv系统单相接地时发生的(机 组的主接线系单元接线:发电机通过两卷变接人Ii0 kv系统).该机的匝间保护系纵向零序电压型原理, 其构成框图如图2.故障录波表明,在匝间保护误动 时.专用电压互感器开口三角形回路上出现很大基波 零序电压.其中1次误动故障录波如图3所示. 图2无负序功率方向闭镇的匝间保护框图 — NOR—~—而T器2000{莹I『NA日mCPa№,4, 蕊 卜.一 . 庠 , f( , U 围3苇湖梁电厂110kv系统单相接地 时专用Tv三次开口电压波形 分析图3知:在正常工况下,专用Tv3次开口电 压主要是3次谐波电压.当110kv系统单相接地短 路时,开口电压除了三次谐波电压之外,还有很大的基 波零序电压.该基波电压的有效值达1Ov左右.由 于纵向零序电压元件的整定值只有4V,故匝问保护必 然动作.但是,用对称分量法计算表明在主变高压侧 (即Y侧)发生单相接地短路时,在主变低压侧(即△ 侧),亦即发电机侧不会出现纵向零序电压,而实际上 出现了较大的零序电压.原因何在? 计算分析表明:由于变压器两侧之间的耦合电容 很小(与发电机系统对地电容相比),而专用Tv一次 中性点与发电机中性点连在一起而不接地,因此,通过 变压器两侧之间的耦合电容在发电机定子回路产生纵 向零序电压的值很小,可以忽略不计.我们认为.对称 分量法计算短路故障,是一种计算稳态短路故障的简 化计算方法.在计算中采用的边界条件,没有考虑系 统中的动态变化,也投有考虑如负荷电流,各参数不对 称等等的影响,它也无法解释故障时某一非故障相的 电压升高.因此,用对称分量法计算短路故障时发电 机内部的暂态过程是很不精确的.在短路故障时,发 电机内部的暂态过程是很复杂的.当主变高压侧单相 接地故障时,发电机只有两相中流过故障电流.另外, 发电机三相参数不可能完全对称,而在短路时的暂态 过程中,电枢反应及漏磁通的影响,使得三相电压对中 性点的不对称增大,产生较大的纵向零序电压.为提 高零序电压型匝问保护的动作可靠性,应有负序功率 方向闭锁元件. 2关于负序功率方向元件的动作方向 关于负序功率方向元件的动作方向,有不同观点. 有些人认为,负序功率方向元件P2的动作方向, 应指向系统,即当外部发生不对称故障时,P2动作,将 匝问保护出口回路断开.这种方法的实质是:P2的常 国而而面丽 闭接点与纵向3Lrn元件的常开接点组成与门出口. 当发电机内部故障时,P2不动作,纵向3u0元件动作 后便作用于出口. 采用这种闭锁方式的优点是:在发电机内部故障 时,匝间保护能可靠动作,而在外部故障时,对于模拟 式保护元件常闭接点立刻断开,断开的速度通常较 纵向3元件接