发电机组不应采用负组合电压过流保护

1.引言在电力系统中，干式变压器除了差动保护和气体保护外，一般还配有复合电压过流保护，广泛应用于发电厂的变电站和升压站，效果良好。在发电机保护中，除差动主保护外，通常还提供复合电压过流保护。电站设计人员经常将复合电压过流保护应用于发电机保护。我发现这一套保护在处理某水电站事故时会失灵。[图1水电厂主接线图]如上图1所示，图1是水电厂的主接线。主变压器高压侧为35kV干式变压器组接线，低压侧为6.3kV单母线配置，4台2000kW发电机。辅助电源由6.3千伏辅助变压器提供，6.3千伏母线配有电压互感器组。事故过程如下：35kV出线发生线路故障时，主变(线路)高压侧开关跳闸后，经过一段时间(发电机复合电压过流保护时间固定)，发电机相继跳闸，造成全厂电压损失，事故扩大。原因是复合电压过流保护中负序电压继电器误动作。将该套保护改为低压过流保护后，保护动作正确，全厂无失压事故，其二次电路图如图2所示。[图2二次电路图]二次回路分析如下：线路故障时，如果三相对称故障，低压继电器动作，FZJ励磁；当发电机故障电流足够大时，SJ复合电压过流时间继电器励磁，这套保护启动。当三相不对称故障发生时，负序电压继电器开始切断低压继电器的电压回路，使FZJ动作。当发电机故障电流大于过流整定值时，SJ励磁，整套保护开始励磁。故障消失后，6.3kV母线电压恢复正常，然后负序继电器恢复，低压继电器恢复，整套保护未出口。如果线路是永久性事故，那么主变压器开关(线路)就会跳闸，6.3kV母线电压恢复，发电机电流恢复到相对较小的电流。但由于发电机组转速上升，负序电压继电器无法返回，导致发电机开关跳闸，事故将延伸至全厂停电。以下分析负序电压继电器误动作的原因。[图3原理矢量图]

目前负序电压的采样方法有两种。较好种是传统的电阻电容采样方法，其原理图和矢量图如图3所示。当，和为正序相量时，在超前于Uab电压的Ca和Ra电路中会出现一个容性电流，A点的电压轨迹是一个直径为的弧。当Ra=Xca时，a点的电位将取p点的电位，回路中还会出现电压前的电流。b点的电压轨迹是一个直径为的弧。当xcc=RC时，b点的电位也会在p点，所以a点和b点的电位差为零。当、和为负序相量时，A点的电压轨迹仍在假设直径的圆弧上，但在P点的对面，B点的电压轨迹也在假设直径的圆弧上，同样出现在P点的对面，此时A点和B点会有电位差.ra=xca，Xcc=Rc时，AB两点电位差等于(负序线电压)=(负序相电压)。所以传统的负序电压采样是通过测量A点和B点的电位差来实现的。当发电厂出线故障时(或线路开关跳闸后)，发电机的输入功率并没有立即降低(因为发电机有惯性，转速不能突然变化)，而是输出功率下降，导致发电机组以一定角度加速，使Xc值下降，A点和B点的电位偏离P点，从而造成A点和B点的电位差， 导致负序电压继电器误动作和发电机误动作，从而将出线事故扩大到全厂损失。第二种方法是基于微机采样技术的电压波形数字采样法。 它要求取三相电压的有效值和三相电压之间的相角差，用对称分量法计算三相电压的正序分量、负序分量和零序分量。基本原理如下：因此，可以通过测量UA、UB、UC的大小以及UA、UB、UC之间的相角差来计算负序电压。电压值的测量一般采用A/D转换。但是，的相角差往往被，的电压波形放大，变成方波。测量三个方波之间的上升时间间隔与同相相邻方波之间的上升时间间隔乘以360的比值。但在单位角加速度内三相电压方波上升时间间隔相等的阈值下，之间的相角差，大于(或小于)，即为之间的相角差。这是因为矢量计算和对称分量法都是基于慢频率变化的阈值，也就是说，当角加速度(频率变化率)接近零时，是可行的。换句话说，在发电机母线和电网始终连接在一起的阈值下，负序电压继电器不会发生故障。从以上分析可以得出以下结论：复合电压过流保护适用于频率变化非常缓慢的电网，因为发电机母线电压频率在电厂出口故障或出口开关跳闸后变化很大，会导致负序电压继电器失灵，因此不应采用该保护。建议采用低压过流保护，以减少发电机开关的误操作。 #p#分页标题#e#