电气主设备继电保护整定计算研究

电气主设备继电保护整定计算研究

发电厂继电保护工作中重要的一项内容就是主设备保护整定计算，无论是传统的整流型、电磁型等等，还是像数字保护这种现今流行的方式，为了能让保护装置正常作用的必要条件都是给出正确的定值。不合理的定值会对主设备自身的安全造成影响，甚至危及到整个电力系统，即使原理算法先进、硬件平台完善也是不可以的。随着新算法、新原理的投入使用，现有的算法已经不能满足工作需要，需要进行修改和完善；同时，对主设备的保护工作不到位，这就使研究整定计算有了理论和现实意义。

标签：主设备保护整定计算数字式保护

1绪论

1.1电气主设备继电保护配置概况

伴随着我国经济的不断发展进步，人民生活水平的提高，电力系统也不断的向前发展以此应对国民经济的需要，电网系统也在不断地发展日益变得复杂，大容量的机组开始不断地在系统中被应用起来，那么电网与设备是否可以安全稳定地运行就成了需要保证的问题。继电保护和自动安全装置就是在当初应运而生产生的保证电力系统安全运行的装备，继电保护中重要的一个部分就是整定计算，保护装备能否发挥作用取决于定值的正确与否，对保护对象来说，就决定了是否可以在发生故障时第一时间从电网中撤离，避免更大事故的发生。传统的整定计算多是手工计算的方式，不仅时间慢而且准确度也有一定影响，我们现在需要研究的课题就是利用计算机技术来进行整定计算的开发和研究。

1.2整定计算目前存在的问题

首先，存在着多种保护形式并存的现象，新建的电厂多采取数字式保护，而老电厂还沿袭以前的“老路”，多采用电磁型、晶体管保护等，但是这种方式也在逐渐被数字式保护取代更替。此外，整定计算多采取手工计算的陈旧方式，相对滞后。

2发电机保护的整定计算分析

2.1发电机主要故障形式和保护配置方案

发电机是否可以安全运行决定了整个电力系统的正常工作和电力质量，因为发电机本身造价很高，属于昂贵的电器元件之一，为了保证其正常运行、避免出现故障就要为它装备继电保护装置。

通常发电机会有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地等故障出现；也会出现诸多的不正常运行状态，比如说：外部发生短路导致的定子绕组过电流、负荷

超过额定容量而导致的三相对称过负荷和汽轮机主汽门出现异常突然关闭引发的发电机逆功率等。

针对以上的不良现象，发电机一定要安装继电保护装置：举例来说，一般1MW以上的发电机要安装纵联差动保护，这样就可以有效避免定子绕组相间短路；装置横联差动保护，就会遏制定子绕组匝间短路现象的发生；安装负序电流保护于50MW及以上的发电机时，因外部不对称短路而导致的负序过电流就不会产生；装设转子过负荷保护的话，转子回路就可以不再产生负荷……这些都是安装继电保护装置可以起到的作用。

2.2发电机纵差保护整定算法

纵差保护和横差保护是发电机差动保护的两个种类，其中纵差保护又可以细分为完全纵差保护和不完全纵差保护两类。

在现实应用中，纵差保护和横差保护有很多种实现方法，比率制动和标识制动的两种差动保护就是纵差保护中应用范围最广的两种，同时在对原有差动保护的基础之上做了一些改进出现的新的算法，比如自适应的差动保护等等。单元相横差保护和裂相横差保护是在横差保护中较多运用的，其中的单元件横差保护还有传统和高灵敏的两种区别。

2.3发电机横差保护整定算法

双分支和多分支是发电机定子绕组的两种形式，一般来说大型水轮发电机当中多使用多分支定子绕组，但是在实际生产中却常常会出现因为匝间绝缘被破坏而导致的匝间短路故障，这种情况完全纵差反应就是不可反映出来的。当出现匝间短路的情况时，如果匝数较少，虽然相电流的变化不是很大，但是存在于故障匝中的电流却是相当之大的，这时如果切除发电机的速度不够过快，定子铁芯和绕组就会受到巨大的损害。

发电机内部的匝间短路、定子绕组开焊的主保护就是横差保护，其中的单元件横差保护和高灵敏横差保护是之中应用最广的两种。如果把单元件横差保护作用在两中性点之间的TAO构成的横差保护时，一旦发电机的电动势产生畸变，以三次谐波为主体的高次谐波分量就会在TAO中出现，这就要求单元件横差保护一定要具备很高的三次谐波虑过比能力。

横差保护在进行延时设定的时候，一定要考虑到的一种情况就是一旦转子回路短时两点接地造成的误差误动。一般的情况下，当发电机的转子回路出现两相接地的情况时，转子回路的此平衡就会受到严重的破坏，这是不同的电势将会同时被定子绕组的并联分支所感应，就会产生较大的电流通过并联分支中性点的连线上，这样一来就会使横差保护出现误动，延迟的时间通常整定为0.5～1S。

裂相横差保护和比率制动纵差保护在原理上来说是相同的，但是由于裂相横差保护和定子绕组各分支的关系有关，所以比较复杂，但是它的起动电流定值要

比总比纵差保护大上很多。

2.4匝间短路保护整定算法分析

匝间保护在现实生产中也是应用比较广的，是发电机主保护的一种。保护原理是反应故障分量负序方向和反应纵向零序电压的基波分量。

当相间短路、匝间短路等不对称的故障现象出现在发电机的三相定子绕组时，负序源就会在故障点产生。但是由于系统侧对称的原因，发电机时肯定要发出负序功率，所以我们如果想要识别匝间短路，就可以通过故障分量的负序方向来达到目的，其中主定量由于保护装置的不同略有分别，有负序电流增量、负序电压增量等，对应的整体计算要根据不同的技术说明书来学习。

2.5发电机定子短路故障后备保护的整定算法

过流保护是差动保护的后备保护方式，也是发电机常用的保护方式的一种。过流保护和过负荷保护都把电流作为主要的判断依据，分界线不是很明显，实际上过流和过荷保护都是对发电机自身元件和相邻元件起保护作用的。通常过流保护有低压过流保护、复合电压过流保护等方式，这是由电气量和逻辑关系的不同决定的，如果按事先来划分的话，则有定时限和反时限两种类别。无论是以上的那种情况，都要参照以下的方面来考虑：与相邻元件的过流保护之间是否有配合的关系；发电机额定电流的整定是否躲过。

2.6失磁带来的危害

如果大型发电机发生失磁的情况，将对系统造成巨大的伤害。通常情况下，在系统中由于大型发电机的容量关系在系统中所占份额是最大的，一旦失磁，就会大大增加对系统的无功需求，直接影响到其他机组，使其他机组的无功输出压力增大，会导致系统电压下降变大，就会给系统的安全造成巨大的威胁。此外，失磁之后的发电机送出的有功功率全部都是以异步功率的形式发出，就会使整个机组都受到异步功率的影响，因为它的周期性摇摆而产生周期性的振动。

一旦发电机失磁，就会造成以下的后果：电压发生崩溃，主要是系统无功不足导致；可以诱发系统的震荡，出现故障和不良现象；会使发电机本身发生转子过热等现象，烧坏发电机；持续增加的无功输出会使线路外流的同时故障波的范围也随之扩大。

3总结

主设备的整定计算是不断发展的，需要我们不断地对其进行研究并不断完善。出现新的原理和算法的时候，要及时对其进行研究和讨论，这样才利于新生方法的推广，主设备保护系统的完成也是一个长期的过程，需要我们不断去摸索钻研，给继电保护的工作人员提供具有现实性的指导意见。