注入式定子接地保护离线整定平台研究
发电机转子接地保护注入式和乒乓式对比与应用金臻琴
发电机转子接地保护注入式和乒乓式对比与应用金臻琴发布时间:2023-06-05T03:40:44.411Z 来源:《中国科技信息》2023年6期作者:金臻琴[导读] 转子接地是发电机的常见故障,转子一点接地对发电机不会造成直接危害,但若再发生一点接地,则会破坏气隙磁场,引起机组振动,所以,准确地检测转子一点接地是避免发生两点接地而造成严重故障的前提。
浙江大唐乌沙山发电有线责任公司浙江省宁波市 315722摘要:转子接地是发电机的常见故障,转子一点接地对发电机不会造成直接危害,但若再发生一点接地,则会破坏气隙磁场,引起机组振动,所以,准确地检测转子一点接地是避免发生两点接地而造成严重故障的前提。
本文重点比较分析目前比较常用的两种转子接地保护――乒乓式和注入方波电压式转子接地保护的原理,对比了它们的优缺点,并以某650MW火电机组为例,介绍了该厂20Hz方波电压注入式转子灵敏接地保护的原理、应用及改造注意事项。
关键词:转子接地保护;注入式;乒乓式;20Hz方波。
前言近年来,在发电厂中,机组长期运行,由于转子内部受潮、冷却介质泄漏、绝缘老化等原因,造成转子对地绝缘水平降低进而引发转子接地故障,转子一点接地对发电机并不会造成直接危害,但若再相继发生第二点接地故障,两故障点之间在励磁电压的作用下将会流过较大的故障电流,则可能因过热而进一步烧伤转子本体;由于部分绕组被短接了,气隙磁场的对称性遭到了破坏,发电机所能发的无功功率减少了,在无功需求很大的情况下对系统不利;更严重的是气隙磁通失去了平衡,将会引起发电机旋转的不平衡,引起振动,对于多级发电机而言振动还会相当剧烈,从而造成灾难性的后果,严重威胁发电机的安全。
由于故障发展到转子两点接地时已对发电机组造成了严重的损坏,因此在转子发生一点接地时,应发出信号,运行人员立即转移负荷,平稳停机处理。
若发生转子两点接地应立即停止发电机的运行,所以,准确地检测转子一点接地是避免发生两点接地而造成严重故障的前提。
20Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究
; 电 纳 标 幺 值 为
2 0 O
此外 , 三 次 谐 波 电 压 的 含 量 与 发 电机 的 运 行 工 况 密 切 相 关 , 也
就是说 , 三 次 谐 波 电 压 的 幅值 是发 电机 有功 出力 P 和 无 功 出 力Q的 函数 。 正是基于这个原 因, 为 了提 高 保护 的 可 靠 性 , 这 个 原 理 的 定 子 接 地 故 障 保 护 有 着 严格 的 应 用范 围 。 图4 2 0 H z 定 子接地 保护 基本 思路
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中 的 变压 器连 接 到 系统 ) 运行。 用于 探 测 定 子 绕 组 接地 故 障 的 判据
主 要 是 看 是 否 出 现 开 口 电压 , 或 者 对 于 同 步 电机 直 接 连 接 到 公 共
终 点
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S C l E N C E & T E C H N O L O G Y . 2 0 。 1 3 N O . 。 0 4 . I ; 8 圆
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低, 而 发 电机 机 端 测 量到 的三 次 谐 波 电压 将 升 高( 见图1 ) 。 三- 次 谐 波
母 线 的接 线 , 采 用零 序 电流 过 量 判据 。 这 种 原 理 的定 子 绕 组 接 地 故
障 保 护 可 以 探 测 发 电 机 定 子 绕 组9 0 %~9 5 %范 围 的 接 地 故 障 。 开 口电 压 的 测 量 有 多种 方 法 , 可 以 通过 连 接 在 发 电机 中性 点
发电机100%注入式定子接地保护运行分析
发电机 100%注入式定子接地保护运行分析摘要:某电厂#2发电机首次并网前,发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值显示正常。
在发电机并网后,发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的趋势。
发电机100%定子接地保护跳闸段的定值为98Ω,出口方式为全停II,即跳发电机出口断路器,跳灭磁开关,关主汽门。
报警段的定值为573Ω,发报警信号。
在2#机组停机小修期间,对2#发电机100%定子接地保护的实现原理、调试方法和运行数据进行仔细研究,对设计的接线方式、设备参数和定值进行了全面复核,最终确定了2#发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的根本原因,并制定和实施了切实有效的解决措施。
关键词:注入式接地保护、三次谐波、传变系数、放大效应一、原理简介西门子100%定子接地保护采用20Hz电压注入式原理,在发电机中性点通过发电机中性点接地变压器注入频率为20Hz、幅值约为25V的交流电压,测量该回路的电压和电流,来计算发电机定子的对地绝缘电阻值。
2#发电机首次并网前,保护A柜和C柜发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值显示正常。
在发电机并网后,发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的趋势,在50%功率平台已接近报警值,威胁机组的稳定运行。
二、根本原因分析和确定通过对西门子发电机100%定子接地保护的实现原理、调试方法和运行数据进行仔细研究,并组织了包括发变组保护厂家人员、设计人员、调试人员及继电保护专业人员等进行集中研讨和分析,确定100%定子接地保护接地电阻的测量值下降可能由以下原因造成:保护装置的数学模型和参数补偿方式问题和设备原因。
1、保护装置的数学模型和参数补偿方式问题在发电机并网提升功率的过程中,三次谐波电流值随发电机功率的上升呈明显增加的趋势,如下表所示。
在每个功率平台,三次谐波的值是相对稳定的。
20 Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究
20 Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究摘要:本文对西门子7UM622微机型发电机保护20Hz电压注入式接地保护装置的运行状况进行研究,同时,分析了西门子7UM622微机型发电机保护20Hz电压注入式接地保护的工作原理;研究了新型保护装置工作原理更合理,技术性能更优越,并且与传统的发电机90%定子接地保护和100%定子接地保护(三次谐波)区别。
关键词:定子接地保护装置20Hp正常情况下,主变绕组、发电机出口母线、发电机定子绕组对地绝缘。
当发生定子绕组单相接地时,故障点电弧将使定子绕组绝缘受损,严重情况下发展为相间或匝间短路,同时铁心被电弧严重烧伤。
为了避免这一现象的发生,我们配置了7UM62型100%定子接地保护来快速切除包括发电机定子绕组包括中性点在内的单相接地故障。
2、三种定子接地保护原理的介绍2.1 发电机90%定子接地保护定子接地故障保护功能用于探测三相发电机定子绕组回路中发生的接地故障。
在实际工程中,同步电机可能在公共母线下运行(直接连接到系统)或者以单元组接线(通过发电机,变压器单元组中的变压器连接到系统)运行。
用于探测定子绕组接地故障的判据主要是看是否出现开口电压,或者对于同步电机直接连接到公共母线的接线,采用零序电流过量判据。
这种原理的定子绕组接地故障保护可以探测发电机定子绕组90%到95%范围的接地故障。
开口电压的测量有多种方法,可以通过连接在发电机中性点的电压互感器或中性点接地变压器得到,也可以通过连接在机端的电压互感器e-n绕组(开口三角绕组)或者机端接地变压器得到。
由于中性点接地变压器或者机端接地变压器二次侧额定电压通常为500V(在发生机端直接接地时),因此在其二次绕组和保护装置之间需要串接一个500V/100V的电阻式分压器。
如果不能通过直接测量的方法将开口电压引入保护装置,那么保护装置也可以通过接入的单相对地电压测量值计算出开口电压。
在产生的开口电压中,包含了大量的三次谐波电压。
浅析发电机注入式转子接地保护原理
浅析发电机注入式转子接地保护原理摘要:本篇文章研究并谈论了传统的发电机注入式转子接地的保护原理,介绍了多种应用调试方法和其优越的各方面性能,同时也指出了传统的注入式转子接地保护的局限与不足之处,希望在以后的发展中能够改进。
文章中谈到了低频方波注入式转子接地保护的作用,在运行大型发电机组设备的时候,这类型的转子接地保护还能够起到一个监查的作用。
文中还阐述了在运行调试和应用操作的时候的注意事项,避免出现操作不当或其他人为或者非人为原因引起的误动,导致出现安全事故和人员伤亡。
关键词:注入式转子接地保护[引言]自上世纪无刷励磁的发现应用以来,大量无刷励磁发电机投入生产并使用。
无刷励磁发电机具有噪音小,产生的污染垃圾少,安全稳定操作简单等优点,但由于简化了一部分操作过程和零件,使得发电机在实际运行过程中也出现了一些问题和故障。
对于监测转子接地保护的过程也加大了难度,以及其运行时的电压和电流不易监测。
转子接地故障中一种比较常见的故障就是发电机磁回路一点接地。
这种故障是指转子一点接地,就会造成回路闭塞。
这种故障本身不会对发电机体造成较大的损害,但如果在这个故障发生之后,再次发生第二点接地故障,将会引起励磁绕组短路,烧毁转子本体。
气隙磁通过的电流过大,导致失去平衡引起大幅振动以及轴系统转子磁化等严重故障。
这种故障造成的损害是非常严重的,不仅会影响到发电机的安全运行,还有可能引发一系列次生灾害,例如火灾等危害人生命和财产的重大性事故。
1.电力工业目前面临的问题及转子接地保护的重要性随着我国对电力能源的迫切需要,电力系统进入了一个飞速发展的时代。
我国人口众多幅员辽阔,无论是人民生产生活用电,还是国家单位事业的用电都是需要非常大的电能的,因此,特高压、大机型和大电网成了当前电能相关单位追求的目前和面临的发展趋势。
而这种大型的发电机和发电设备造价极其高,因此,操作失误造成的损失就会太大,相关部门就应该在前期做好研究分析工作。
百万千瓦机组注入式定子接地保护的研究与开发
文 章 编 号 :6 4—15 (0 8 0 0 3 0 17 9 1 2 0 )7— 0 7— 5
A b t a t The h g rr q ie n so ea r tc in fr lr e g n r truni h v b e tfr r l g wi h sr c : ihe e u r me t fr ly p o e to o a g e e ao t a e e n pu owad aon t t e h ic e n fu tc pa i n r me to ni a ct y.I hi p rt e r q r me sf r1 0M W n tr ly p o e to n t spa e h e uie nt o 00 u i e a r tc in,e pe i l o h e s c al f rt e g n— y
维普资讯
第3 0卷 第 7期
20 0 8年 7 月
华 电技 术
Hu d a c n lg a in Te h o o y
Vo . 0 No. 13 7
J 12 0 u.0 8
・
技 术 开 发
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护 的研 究 与 开 发
to id s i r d e in to e wa nto uc d, a h fc e ce n isa plc to r n lz d. A o r nd t e de i n is i t p i ain we e a ay e i c mplt co o utrprt e ee mir c mp e oe —
Ke r s1 0 W nt s t ru dpo c o ;i et nsuc ; am nc ywod :0 0M u i to g n rt t n n c o o re hr oi ; ar o ei j i
RCS-985发电机注入式定子接地保护技术和使用说明书
量度继电器和保护装置的电气干扰试验 快速瞬变干扰试验
量度继电器和保护装置的电气干扰试验 1MHz 脉冲群干扰试验
量度继电器和保护装置的电气干扰试验 静电放电干扰试验 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击 )抗扰度试验 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验
1
NARI-RELAYS
RCS-985 发电机注入定子接地保护技术使用说明书
7
静态检查及现场试验 ............................................................................................................... 15 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 RCS-985U 装置静态检查 ................................................................................................ 15 RCS-985 测量通道模拟量检查 ........................................................................................ 16 现场试验项目及工况........................................................................................................ 16 发电机静止状态下的保护试验 ......................................................................................... 16 发电机升压状态下的保护试验 ......................................................................................... 18 发电机并网状态下的保护试验 ......................................................................................... 18
注入式定子接地保护
• 接线示意图:
辅助电源装置(RCS985U)将低频电压加在负 载电阻Rn上,并通过接地 变压器,将低频电压信号 注入到发电机定子绕组对 地的零序回路中。
带通滤波器:通过20Hz低频 电压信号,防止50Hz电压 倒灌入电源。 保护装置(RCS-985)检 测注入的电压、电流信号, 通过保护计算判断接地故 障。
• 无需与主变高压侧接地后备保护配合。 • 20Hz 信号和工频、分次谐波、整数次谐波相差较大,机组正常运行或 振荡时不会影响外加20Hz电阻的计算。 • 注入一次绕组电压仅为 1~3 %的额定相电压,不会损坏定子绕组绝缘。
注入式定子接地保护的逻辑框图:
注入式定子接地保护的特点:
• 保护范围为100%,灵敏度一致,不受接地位置影响。 • 不受发电机运行工况的影响,在发电机静止、起停过程、空载运行、 并网运行、甩负荷等各种工况下,均能可靠工作。可监视定子绕组绝缘 的缓慢老化。
• 接地电阻的实测结果、电阻判据中的电阻定值为一次值,更直观。
变压器 带通滤波器
E 50
接地 过渡电阻
U
3C
G0 I
G0
Rn
BPF 检测注入的低频电压、电 U 流,通过导纳法可计算出 s 20
接地过渡电阻阻值,可以 反映发电机100%的定子 绕组单相接地。
20Hz电源
RE
当对地绝缘受到破坏,注 正常情况下,注入的低频 滤波算法 入电流出现电阻性电流。 电流主要是流过对地电容 RE I LF , U I G 0 ,U G 0 的电容电流。 0 LF 0
(3)辅助功能——频率闭锁
• 接地电阻定子接地判据 接地电阻判据与定子绕组的接地点无关,可以反映发电机100%的定子绕组 单相接地。接地电阻判据反映发电机定子绕组接地电阻的大小,设有两段接地 电阻定值,高定值段作用于报警,低定值段作用于延时跳闸. • 接地电流定子接地判据 考虑到当接地点靠近发电机机端时,检测量中的基波分量会明显增加, 导致检测量中低频故障分量的检测灵敏度受到影响。为了提高此种情况下保护 的灵敏度,增设接地电流辅助判据。 接地电流判据能够反映距发电机机端80~90%的定子绕组单相接地,而 且接地点越靠近发电机机端其灵敏度越高,因此能够很好的与接地电阻判据构 成高灵敏的100%定子接地保护方案。 • 外加电源回路故障报警 当 和 中的任一个低于各自的定值时,认为定子接地保护外加 电源回路故障,闭锁保护出口并发出报警信号。 • 频率闭锁 在机组频率严重偏离额定值时,需闭锁外加电源式定子接地保护装置的 接地电阻判据,而接地电流判据不受影响。
注入式定子接地电阻分段算法应用研究
70第45卷 第07期2022年07月Vol.45 No.07Jul.2022水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言外加20 Hz电源定子接地保护与发电机绕组的接地位置无关,能够反映定子绕组绝缘的均匀下降,能对绝缘老化起到监督作用,在大型电站中应用较多。
保护通过在发电机中性点接地变压器二次侧注入20 Hz低频信号,采集20 Hz电压电流信号计算接地电阻,并辅助机端零序电压判据,反映定子100%绕组一点接地故障,提高了发电机定子单相接地保护可靠性及发电机安全运行的可靠性[1-4]。
某电站发变组保护装置改造,采用了国电南自公司的DGT801U系列装置,配置了注入式定子接地保护。
保护采用导纳判据计算接地故障过渡电阻R f,当R f计算值低于电阻的高整定值(5.0 kΩ)时保护发信号告警,当R f计算值小于电阻的低定值时保护动作于跳闸(0.5 kΩ)。
导纳判据中接地故障过渡电阻R f的计算值是单相接地保护的出口动作行为和监测绝缘水平的主要依据,准确地计算R f十分必要。
1 DGT801U注入式定子接地测量计算方法注入式定子接地保护电气回路及等效电路图如图1所示。
图中,E20为20 Hz注入电源,R0为注入源内阻,R k、X K为接地变漏阻抗,R g为接地电阻,XC为三相定子绕组对地总容抗,均折算至二次侧。
U20、I20为保护装置采集的20 Hz电压、电流,U'20为补偿掉接地变的漏阻抗后的20 Hz电压。
(a)电气回路示意图(b)等效电路图图1 注入式定子接地保护收稿日期: 2022-06-01作者简介: 魏 扬(1990-),女,工程师,从事水电站继电保护工作。
注入式定子接地电阻分段算法应用研究魏 扬,吴礼贵,李 琛,梁 颋,罗金嵩,陈博文(中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂,湖北 宜昌 443133)摘 要: 大型发电机中性点大多采用高阻接地方式,且配置注入式定子接地保护,在发电机启停时监视定子绕组对地绝缘,正常运行时也能检测定子绝缘老化等问题。
发电机注入式定子接地保护的整定
发电机注入式定子接地保护的整定发布时间:2021-11-08T03:35:08.802Z 来源:《中国电业》2021年第17期作者:张昱[导读] 注入式定子接地保护可以保护发电机100%定子绕组,具有灵敏度在整个定子绕组范围内保持不变,且不受故障点位置、机组运行工况等因素的影响张昱(华东电力设计院上海市武宁路409号 200063)摘要:注入式定子接地保护可以保护发电机100%定子绕组,具有灵敏度在整个定子绕组范围内保持不变,且不受故障点位置、机组运行工况等因素的影响;在起停机过程中也能持续地监视定子回路绝缘状态等优点,在火电和核电机组中应用广泛。
本文以北京四方的CSC-300数字式发电机保护装置为例,简述其注入式定子接地保护装置应用在某核电机组时的应用和参数整定。
关键词:注入式定子接地保护;整定;1 注入式定子接地保护的原理根据GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》要求,对100MW及以上的发电机,应装设保护区为100%的定子接地保护。
目前大型发电机常采用基波零序过电压保护+三次谐波电压单相接地保护;基波零序过电压保护+注入式定子接地保护这种不同原理的双套保护构成100%定子接地保护。
注入式定子接地保护通过外加电源向发电机定子绕组中注入幅值很低的20Hz低频交流信号,并采集测量20Hz电压信号和流过发电机接地变压器的20Hz电流。
在发电机定子绕组绝缘正常情况下,注入电流主要为电容电流,当发生接地故障后,注入电流出现电阻性电流。
保护装置通过20Hz电压和20Hz电流计算发电机定子绕组对地绝缘电阻,监视定子绕组的对地绝缘状况,可以检测定子回路的接地故障。
注入式低频定子接地保护动作有以下特点:1)保护范围为100%的定子绕组单相接地,包括发电机中性点,无保护死区2)整个定子绕组各点具有相同的动作灵敏度,不受接地位置影响。
3)当定子绕组对地绝缘电阻下降至报警定值时,发报警信号,所以能监视定子绕组对地绝缘的缓慢老化。
注入式定子接地保护装置的研制
ZDJ801A注入式定子接地保护装置的研制刘小波(国电南京自动化股份有限公司)ABSTRACT:Stator ground protection is the important part of the GENERATOR and TRANSFORMER PROTECTION SYSTEM. Subharmonic injection scheme is a new scheme for hydro-generator stator ground protection. This paper expatiates the drawbacks of the scheme in the application. In the developing of ZDJ801A stator ground protection with Subharmonic injecting, full consideration to the t he drawbacks’ effect, we have made a series of measures and got a good effect in the experimentation of dynamic simulation and the commissioning of power plant.摘要:定子接地保护是发变组保护系统中的重要组成部分,注入式定子接地保护是一种新型原理的定子接地保护。
本文阐述了注入式定子接地保护在实际运行中出现的问题,在ZDJ801A注入式定子接地保护装置在研制过程中,充分考虑这些问题的影响,提出了相应的解决措施,在动模实验和现场投运中取得了较理想的运行效果。
0 引言定子接地保护是发变组保护系统中的重要组成部分,目前的定子接地保护一般是基波零序电压3U0保护和三次谐波3ω保护。
近年来,注入式定子接地保护受到用户的青睐,其优点在于:(1)不受机组运行状况影响,无死区;(2)与接地点位置无关;(3)这种原理能反映定子绕组绝缘均匀下降,起到对绝缘老化监视的作用[1]。
论发电机常见接地保护的方式及问题-2019年文档
论发电机常见接地保护的方式及问题1引言近年来,我国火力发电事业的迅猛发展,装机容量的逐步提高,越来越多的火力发电设备单机容量逐步增大,发电机定子绕组对地电容也相应提高。
目前很多发电机大都采用变压器电阻接地方式(又称高阻接地方式),并装设注入式定子单相接地保护。
通过实验证明,这种保护的灵敏度与发电机的工况无关,与接地位置无关,更具优势的是还可以检测接地过渡电阻逐渐降低(绝缘渐变而不是突变)的接地故障。
另外很多电厂采用配备了大量微机发变组保护。
运行情况来看,发变组保护经常动作,其中发电机定子接地保护是动作次数较多的保护。
在这些微机发变组保护中,定子接地保护原理基本上是采用基波零序电压和三次谐波电压构成100%的定子接地保护。
2注入式定子接地保护原理发电机在正常情况下,外加电源注入到接地变压器一次侧,生成电容性电流。
当定子绕组出现一点接地,注入电压、电流都将发生变化,注入电流将出现电阻性分量。
保护装置通过检测接地变压器二次侧的20Hz电压、电流信号,不难得到接地过渡电阻RE的二次值RE,sec;注意,式中的电压、电流需滤除基波、3次谐波,并进行适当的补偿。
通过判定RE,sec值即可判定是否发生接地故障和接地故障的严重程度。
实际应用时有高低2个定值,高定值用于延时报警,低定值用于延时跳阐。
3定子接地保护的原理现在微机保护中定子接地保护原理一般都是由基波零序电压和利用三次谐波电压构成100%的定子接地保护。
零序电压取自发电机中性点TV二次值,也可从消弧线圈的副边取得。
正常运行时,不平衡电压有基波和三次谐波,其中以三次谐波为主。
3.1基波零序电压所构成的85%~95%的单相接地保护正常情况下,发电机三相电压中基波零序电压3U0很小,当定子绕组单相接地时,就会出现3U0。
另外考虑到三次谐波的影响,保护装置都带有三次谐波滤过器,装置的动作电压一般取5~15V(发电机机端接地时开口三角电压一般为100V),这样,保护范围可达85%~95%,死区为5%~15%。
注入式定子接地保护原理
注入式定子接地保护原理1. 什么是注入式定子接地保护?嘿,朋友们,今天咱们来聊聊一个非常重要的话题,那就是“注入式定子接地保护”。
听起来是不是有点儿晦涩难懂?别担心,咱们慢慢捋清楚!简单来说,注入式定子接地保护是一种保护电动机,特别是发电机的一种技术。
想象一下,你的电动机就像是一个大家庭,而接地保护就是这个家庭的护卫,专门用来防止意外情况的发生。
1.1 定子和接地的概念首先,咱们得搞清楚“定子”是什么。
定子就像是电动机里的“静态一族”,它不动,但是又非常重要。
它是电动机的静止部分,负责产生电磁场。
而“接地”呢,简单来说,就是把电动机的一部分通过导线连接到地面上。
这样做的目的是为了安全,像是为电动机装上了一个保护罩,防止电流意外跑出来。
1.2 为什么需要注入式?那么,为什么需要注入式接地保护呢?你想啊,如果电动机内部发生了什么意外,比如说绝缘层老化,电流可能会漏出来,这可就麻烦了!就像是家里有个漏水的地方,水一旦漏出来,不但损坏东西,还容易引发更大的问题。
所以,注入式接地保护就像是给电动机加了一个监控系统,时刻盯着它的动静,确保一切正常。
2. 注入式接地保护的原理接下来,咱们聊聊这套保护系统是怎么工作的。
这就像是一个严谨的侦探在调查现场,工作方式可不能马虎。
2.1 注入电流首先,注入式接地保护系统会通过注入电流的方式来监测电动机的状态。
这个注入电流可以说是“探测器”,它会发出一个小电流,通过定子绕组。
如果这个电流发现了异常,比如有漏电的情况,它就会迅速发出警报。
想象一下,当你的家里有入侵者,报警器一响,立马警报四起,所有人都知道出事了。
2.2 故障检测当电流异常时,系统会立即切断电源,确保电动机停止工作。
这样就能避免更大的损失。
你可以把它想象成一个自动保护的开关,就像在危急时刻,英雄及时出现在关键时刻,救了场面。
3. 重要性与应用最后,咱们来聊聊注入式接地保护的重要性,以及它的实际应用场景。
这可不是小打小闹,关系到咱们的生活方方面面。
发电机20Hz注入式定子接地保护配置及试验判比
发电机20Hz注入式定子接地保护配置及试验判比摘要:本文介绍了一种在发电机开机试验中实测与计算纠正保护配置和定值参数的方法,使注入式定子接地保护达到理论保护范围,以提高系统安全性的同时保证对重要负荷的供电,满足全厂安全运行的可靠性要求。
关键词:注入式;定子接地保护0技术背景由于国外项目投资性质的特殊性,国外在建660MW电厂机组普遍存在发变组保护装置与原有发电系统配置不合理,导致发变组保护出现保护范围不全存在死区的问题。
本文介绍了对越南某660MW发电项目注入式定子接地保护的实测与计算,纠正保护配置和定值参数,实现了注入式定子接地保护的100%保护范围与合理的逻辑结构,在提高系统安全性的同时保证对重要负荷的供电,满足全厂安全运行的可靠性要求。
1设备参数越南某660MW发电项目发变组保护设计两套不同原理的发电机定子接地保护。
其中发变组保护A1柜采用20Hz注入式定子接地保护原理,发变组保护A2柜采用基波定子接地和三次谐波定子接地相配合的保护原理。
本项目发电机中性点接地变二次侧电阻设计值是0.146Ω,而发变组保护厂家(许继)要求20Hz定子接地保护外接分压电阻为1.0Ω左右。
目前数值差距较大,导致20Hz注入式定子接地保护不能实现。
2原理与解决方法当发电机定子绕组对地绝缘正常时,注入到定子绕组的低频电流主要是流过定子绕组对地电容的电容电流,当对地绝缘受到破坏,出现接地故障,注入的电流将流过接地故障点,出现一部分电阻性电流。
保护装置检测注入的低频电压、电流,通过导纳法可准确计算出接地故障的过渡电阻阻值,计算的电阻阻值与定子绕组的接地故障位置无关,可以反映发电机100%的定子绕组单相接地。
接地电阻判据反映发电机定子绕组接地电阻的大小,设有两段接地电阻定值,高定值段作用于报警,低定值段作用于延时跳闸,延时可分别整定。
低定值段(跳闸段)动作方程为:高定值段(报警段)动作方程为:R E < R E.SET.LI G0 > I SAFE式中R E为发电机定子绕组接地电阻(一次值),R E.SET.H和R E.SET.L分别为发电机定子绕组接地电阻的高、低定值(一次值),I G0为流过发电机接地设备的零序电流(二次值),I SAFE为对应于发电机定子接地安全电流的定值(二次值)。
发电机注入式定子接地保护的原理及试验
发电机注入式定子接地保护的原理及试验摘要:大型发电机100%定子接地保护为双重化配置,且为两种不同的保护原理,第一种采用基波加三次谐波定子接地保护,第二种为注入式定子接地保护,本文介绍了注入式定子接地保护的工作原理,并介绍了该保护的调试试验方法,为同行电厂及后续机组的调试、维护提供参考。
关键词:发电机定子接地保护;注入式;继电保护;原理;调试;前言定子接地是发电机故障中常见的一种故障,我厂定子接地保护通过基波零序电压加3次谐波电压、注入式定子接地保护实现双重化配置,其中注入式定子接地保护有不受机组运行方式的影响、与故障接地位置无关、灵敏度在整个定子范围内一致、不受机组工况影响等诸多优点。
本文详细介绍了发电机注入式定子接地保护的动作原理,总结机组调试经验,给出该保护定值整定计算及现场调试方法。
1.发电机注入式定子接地保护的原理1.1发电机注入式接地保护配置方案我厂配置的发电机注入式定子接地保护装置由南京南瑞继保工程有限公司设计生产,注入式辅助电源装置型号为RCS-985U,由方波电源、带通滤波器、电阻分压器3部分组成。
RCS-985U 装置配合RCS-985G发变组保护装置构成注入式定子接地保护。
RCS-985U产生20Hz低频电压信号,该信号经中性点接地变压器注入到发电机定子绕组中,当发电机定子绕组发生接地时,保护装置检测到注入的电压、电流信号发生变化,通过计算低频电压、电流信号之间的关系,可准确计算出接地故障电阻的阻值。
注入式定子接地保护接线原理图如图1所示。
如图1所示,RCS-985U运行后,RCS-985G发电机保护装置将检测到IG0和UG0,通过计算得出定子对地电阻值。
1.2保护原理当发电机定子绕组对地绝缘正常时,注入到定子绕组的低频电流主要是流过定子绕组对地电容的容性电流,当对地绝缘老化或出现接地故障,注入的电流将流过接地故障点(图2中箭头所示),出现一部分电阻性电流。
图2中,US为注入式电源电压,ULF0为注入的20 Hz 零序电压,ILF0为注入的20Hz零序电流,Rin为等效电源内阻,Rn为变压器负载电阻,CΣ为发电机定子绕组侧系统对地电容(一相),RE为单相接地故障电阻。
注入式定子接地保护原理及调试相关探讨
注入式定子接地保护原理及调试相关探讨摘要:本文主要讨论研究了注入式定子接地保护的原理,介绍了各种调试方法。
并通过各项定值调试,测量计算出了实验数据,以便日后更好的研究与使用。
文章中重要解释了现场安装的调试原理及方法,指出了在安装过程中需注意的事项,介绍了注入式定子接地保护的优点。
希望注入式定子接地保护能够在越来越多的大型供电发电设备当中应用。
关键词:注入式定子接地保护;调试方法引言随着国家经济的发展和人民生活生产用电对电能的需要逐渐增长,各种大型发电机正在投入使用。
发电机定子绕组对地的=电容量和电力系统对用电功率的增长,对于保护设备也提出了更高的要求,特别是定子单相接地保护着一方面。
因此,我国必须跟上不断快速发展的定子接地保护设备。
近年来,随着越来越多的发电机采用变压电阻接地方式,注入式定子接地保护已作为发电机定子绕组单相接地保护中的重要且不可缺少的部分。
这是因为注入式定子接地保护灵敏度较高,且不受接地位置的影响,它可以清楚的反映定子绕组绝缘的接地故障,也可以快捷的检测在静止无励磁和起停机的状态下出现的接地故障,它还可以保护100%的定子绕组。
本文介绍了在国产的接地保护中南京南瑞继宝RCS-985系列的发变组接地保护,研究分析了其原理,并就现场调试的数据进行整理汇集并记录下来,总结了操作运行中的注意事项。
1简介说明因发电机接地方式不同,注入式定子接地保护的装置和连接方式也有所不同(如下图)。
当发电机正常工作的时候,20Hz的定子单相接地保护产生的电压和电流很小,并且对地面的是绝缘的,此时接地保护只相当于一个20Hz的低频电源。
上图1是南瑞RCS-985系列中常规注入20Hz电源定子接地保护原理示意图,图2是改进型原理示意图。
当发电机出现故障,单相接地出现问题时,电压和电流都会改变,此时,需要小心谨慎的操作,接地保护的信躁比高,偏移电压只需要很小的一个单位。
当注入的电流出现电阻型分量的情况时,要注意尽量降低对地的电容和电流,要降低电压的频率到一个合适的数据信息。
注入式定子接地保护原理及调试
注入式定子接地保护原理及调试1 前言对于发电机的故障来说,定子接地是一种十分普通的现象,并且当前我国的发电机组中运用最多的就是上述所说的两种定子接地保护,但是当前我国发电机的单机容量越来越多,导致定子对地的电容要求也越高,所以这两种定子保护的方案不能足以支持一些大型发电机组的保护需求,对于我国的现状来说,对于定子接地的保护还不够成熟,所以我们应该将注入式定子接地保护的原理以及现场的调试有机的结合起来,从而提升我国的相关水平。
2 简述注入式定子接地保护的原理所谓二十赫兹的定子单相接地保护,就是在发电子定子回路和地间外加一个二十赫兹的频率较低的电源,如果发电机没有故障的话,三相的定子回路对地势绝缘的,并且该电源只有极小的一些电容电流,但是当发电机出线单相接地的故障的时候,加入电压的话,电流就不会保持恒定,并且电流也会发生电阻性分量的现象,因为保护装置的信噪比比较高,所以微量的偏移电压就能进行可靠的动作,对于注入电压的频率来说,要用比较频率比较低的电压,从而使电容以及电流减少,并且因为电压的互感器的励磁阻抗,所以我们所选择的频率也要高于一个限度,所以确定为二十赫兹,要想最大程度上保障发电机的绝缘寿命的话,就要将百分之一到百分之三的发电机额定相电压值设为注入的电压幅值。
对于保护装置要想计算二十赫兹的分量的话,就要用十赫兹为基频并且利用傅式的计算方法,之所以选择该方法,就是因为其能有效得知二十赫兹的分量的同时还能够排除掉其他一些十赫兹的倍频干扰信号,我们要想对一个发电机组进行检测从而判断其是否发生接地故障以及发生故障的水平的话,首先要知道如果发生接地故障的话,定子的绕组对地的阻抗就不会保持不变,所以我们要使用相关的装置对接地变压器二次测得的二十赫兹电压i 以及电流的信号就能知道接地过度电阻的二次值,并且在通常的发电机组当中,都会有一个高的定值和一个比较低的定值,前者的作用主要是进行延时的报警,后者的作用就是进行延时的跳闸。
大型水电机组自适应注入式定子接地保护研究
大型水电机组自适应注入式定子接地保护研究吴礼贵;吕晓勇【摘要】为了满足大型水电机组保护必须配备100%定子接地保护的要求,三峡水电站机组均配备了注入式定子接地保护. 在应用过程中发现随着运行工况的变化,注入式定子接地保护接地电阻测量精度会发生变化,即在发电机静态试验过程中将补偿参数调整准确后,在动态试验时测量结果却发生了变化,在发电机升至额定电压后测量结果又会发生变化. 为解决该问题,对注入式定子接地原理进行了分析研究,在对各项参数变化引起的误差展开分析的基础上,结合试验数据,找出了注入式定子接地保护在不同工况下测量误差大的原因,提出了自适应的注入式定子接地保护方案. 目前,采用自适应的注入式定子接地保护已在三峡水电站机组保护中投入运行,其在停机和运行状态下均保证了定子接地电阻测量的准确性.%As the large hydropower generator-unit must be equipped with 100% stator grounding fault protection, the voltage-injection-based stator grounding fault protection system is installed in all the generator units of Three Gorges Hydropower Plant. However, it is founded in application that the measurement accuracy of the grounding resistance of the protection system varies with different operation conditions. Although the offset parameters are set at accurate values in static test of the generator, the test results change in dynamic test and so do the measurement results when nominal voltage is attained in the generator. To solve this problem, a study on the mechanism of voltage-injection-based stator ground fault protection is carried out, in which the errors caused by the variation of the parameters are analyzed. According to the test figures, the causes of bigmeasurement er-rors in different operation conditions of the protection system are founded out and a self-adaptive voltage-injection-based sta-tor grounding fault protection is proposed. The application of the proposed protection system in the generator-units of Three Gor-ges Hydropower Plant by far shows that the measurement accuracy of the grounding resistance can be assured when the generator is in or out of operation.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2015(046)010【总页数】5页(P7-11)【关键词】注入式;补偿值;自适应;定子接地保护【作者】吴礼贵;吕晓勇【作者单位】三峡水力发电厂电气部,湖北宜昌443000;三峡水力发电厂电气部,湖北宜昌443000【正文语种】中文【中图分类】TV731注入式定子接地保护原理简单,物理意义明确,灵敏度在整个定子接地范围内一致,不受故障接地位置的影响,在发电机停止和运行过程中均能起到保护作用。
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1引言大型水电机组要求配备100%定子接地保护,三峡电厂机组均配备了注入式定子接地保护。
注入式定子接地保护原理简单,物理意义明确,灵敏度在整个定子接地范围内一致,不受故障接地位置的影响,在发电机停止和运行过程中均能起到保护作用[1]。
定子接地保护中有多项参数需要现场整定,整定方法为在现场模拟定子接地,由保护装置测量接地电阻值大小,通过调整保护装置补偿参数,直至测量值与接地电阻值在误差允许范围内。
定子接地保护要求接地电阻在0~30kΩ内均测量准确,需多次调整补偿参数,才能将补偿参数调整正确,此工作耗时耗力。
在动态试验时更不具备精确整定参数的条件,只能在静态试验基础上进行简单调整。
为此,本文从注入式定子接地保护的原理出发,分析其实现原理,确定了南瑞RCS-985GW 注入式定子接地保护装置的测量计算方法并进行仿真,通过试验证明了仿真的正确性。
在仿真试验正确的基础上,建立了注入式定子接地保护离线整定平台,并通过试验确定了平台的可用性。
2RCS-985GW 注入式定子接地测量计算方法及仿真注入式定子接地是在接地变二次负载两端注入20Hz 电压,保护装置在接地变二次侧采集20Hz 电压和电流,计算接地电阻判断故障情况,其原理如图1所示[2、3]。
图1中:20为20Hz 注入源,n 为内阻,T 为接地变压器,变比为n,-j 为定子对地容抗,g 为定子单相接地过渡电阻,保护装置经负载电阻n 采集接地变压器二次侧20Hz 电压20,经中间电流互感器采集20Hz 电流20,利用导纳法可计算出接地故障电阻一次值。
(1)(2)式中为电阻折算系数,综合考虑了变压器变比和电压测量抽头,以及电流互感器变比。
由于式中是理想化的计算方法,在实际应用中采用此种算法会带来很大的误差,必须建立接地变压器等效模图1注入式定子接地保护原理图收稿日期:2015-01-16作者简介:吴礼贵(1980-),男,工程师,从事发电厂继电保护维护和管理工作。
注入式定子接地保护离线整定平台研究吴礼贵,罗红俊(三峡水力发电厂,湖北宜昌443000)摘要:发电机保护新投运前需对定子接地保护整定补偿参数,保证保护测量准确。
补偿参数整定建立在模拟接地试验基础上,不断的重复接地试验,调整参数,直到测量准确,这种方法效率较低。
为解决该问题,提高工作效率,本文对注入式定子接地保护原理进行研究和分析,找出了南瑞发变组保护中注入式定子接地保护测量接地电阻的方法,并对其进行仿真,通过试验,证明了仿真的正确性。
在仿真正确的基础上,建立了注入式定子接地保护离线整定平台。
通过做3次不同阻值的定子接地试验,即可整定出注入式定子接地保护的补偿参数,并通过试验证明了平台的实用性。
关键词:定子接地保护;注入式;离线整定;补偿值中图分类号:TM862文献标识码:A文章编号:1672-5387(2015)04-0031-04DOI:10.13599/ki.11-5130.2015.04.009g-jT20n202020)Re(2020·=U I K R Rg R RCTdivR n n n K 2=第38卷第4期水电站机电技术Vol.38No.42015年04月Mechanical &Electrical Technique of Hydropower StationApr.2015图3接地电阻5.06kΩ下测量值随相角补偿值变化曲线型,目前,通用的变压器等效模型采用T 型或者Γ型。
在实际应用中采用Γ型模型更简单。
其模型如图2所示。
考虑接地变压器模型,设t ,t ,c 分别为经过测量回路变换后保护装置得到接地变压器漏电阻、漏电抗和并联电阻值,对应Γ型等效电路中的t,t ,c。
故障接地电阻g'上电压f由保护测量得到的值为:(3)则接地电导为:(4)则接地电阻一次值为:g(5)以上计算中采用的是理想模型,忽略了激磁阻抗的影响,在实际计算中不能忽略其影响,此阻抗对电流幅值的影响甚微,但是,会影响到电流的相位,因此,在实际计算中采用相位补偿的办法来提高计算精度。
南瑞RCS-985GW 保护计算接地电阻就是采用如上计算公式,需要现场设定的参数有:相角补偿值(Δ)、电阻补偿值()、电抗补偿值()、并联电阻补偿值()、电阻折算系数()。
南瑞保护装置中可看到20Hz 电压采样值20,单位为V。
20Hz 电流采样值20,单位为mA。
相角,为电压超前电流相角,单位为°。
南瑞注入式定子接地保护可用以下公式仿真:20=(6)fr =20(+360-△)-20'(7)fj =20(+360-△)-20'(8)(9)将此仿真公式编入程序,对接地电阻测量进行仿真,对某柜试验数据进行校核,计算结果见表1。
通过对不同机组定子接地仿真,考虑到定子接地采样本身的误差与保护装置测量值的误差都比较小,证明此仿真计算方法是可以对定子接地保护测量值进行仿真计算的。
由于定子接地保护本身测量精度问题,当测量值超过30kΩ时,装置均显示为30kΩ,实际运行时要求定子接地保护对20kΩ以下定子接地测量精确,保护装置测量和仿真程序在20kΩ以下均保证了测量精度。
3注入式定子接地保护离线整定研究实际应用中由于接地变铁损很小,对计算结果几乎无影响,所以在实际补偿时,c 均整定为最大值。
忽略c的影响,根据公式(7)、(8)、(9)可知,测量电阻可以用式(10)表示:g=(20,20,△,,,)(10)实际接入电阻时20和20为已知值且不变化,要研究离线整定平台可先研究和Δ,,,之间的关系。
(1)测量电阻与相角补偿值Δ之间的关系改变相角补偿值,通过仿真计算公式计算测量值,对某柜接地电阻5.06kΩ试验值进行试验,其变化情况如图3所示。
由曲线可知,在相角补偿值合乎物理定律的范围内,测量值随相角补偿值增大而增大,是单调递增的。
补偿角增加到一定程度会发生测量值畸变,测量值由正数变成负数,其值是不可能满足补偿要求的,对于此范围内的值离线整定不需要cfj fr fr R g r -)+U (U 'I U k =R 120图2接地变压器模型)(2020t t fjx r I U U+-=···cfr )U I Re()Y Re(120-=··表1某柜试验与仿真结果接地电阻值装置显示测量值仿真计算值 0.509 0.51 0.515 5.06 5.09 5.085 11.9412 11.93 20.21 20.29 20.468 28.1328.128.68g'-j c 'c1njmj120202020单位:kΩ水电站机电技术考虑。
正常运行时,定子对地只存在电容,20Hz 电流超前20Hz 电压90°。
相角补偿完后电流超前电压相角不会偏离90°太远,所以相角补偿值在此值附近测量值随相角补偿值增大而增大且单调递增。
(2)测量电阻与电阻补偿值之间的关系改变电阻补偿值,通过仿真计算公式计算测量值,对某柜接地电阻20.21kΩ下试验值进行试验,其变化情况如图4所示。
由曲线可知,在合乎物理定律范围内测量值随电阻补偿值增大而增大,呈单调递增。
增大到一定程度,会发生测量值畸变,测量值由正数变成负数,其值不可能满足补偿要求,对于此范围内的定值离线整定不需要考虑。
补偿电阻对应于接地变的短路电阻,最终的补偿值不会偏离此值太远,因此,在接地变短路电阻附近,测量值随电阻补偿值增大而增大且单调递增。
(3)测量电阻与电抗补偿值之间的关系改变电抗补偿值,通过仿真计算公式计算测量值,对某柜接地电阻22.06kΩ下试验值进行试验,其变化情况如图5所示。
由曲线可知,测量值随电抗补偿值增大而增大,是单调递增函数。
(4)测量电阻与电阻折算系数之间的关系根据公式(9)可知,跟呈线性关系,电阻折算系数对测量结果的影响是线性关系。
值可通过计算来确定。
通过以上研究可发现,整个注入式定子接地在接地电阻值确定的情况下,在一定合理范围内测量值随相角补偿值、电阻补偿值、电抗补偿值呈单调递增关系,跟电阻折算系数呈线性关系。
注入式定子接地离线整定平台研究的问题可简化为优化问题。
即在一定定值范围内满足下述多目标函数:其中,1、2、3是3次试验接地电阻数值,方程中对应接地电阻下的20Hz 电流和电压,以及满足的误差允许范围。
因注入式定子接地保护按规程要求是接地电阻测量值与标准接地电阻其误差不超过一定范围,目的即寻找满足上面多目标函数的解,以满足规程对接地电阻测量的要求。
Δ1、Δ2,t 1、t2,t 1、t 2为目标函数解的范围。
因补偿参数有其物理意义,通过上面的分析可知,超过了其物理意义的范围,补偿后会突变成负值,不可能满足解的要求。
因此,相角补偿值、电阻补偿参数、电抗补偿参数应在其物理定义附近。
接地电阻计算函数在一定范围内对变量呈单调递增关系,与3个变量方向一致,求解此多目标函数的解即可按照初始值向上方向寻找满足条件的解。
通过此方法即可求出满足注入式定子接地保护装置用的补偿参数,如若不能找到结果,可将误差允许范围放宽。
4注入式定子接地保护离线整定平台设计为了提高整定效率,使注入式整定更加方便,可采用可视化程序。
Visual C++具有功能强大、使用方便的各种用户界面设计工具,如窗体、控件、菜单和对话框等,其可视化处理简单方便。
因此,可以使用Visual C++对上面提出的算法进行可视化处理,开发出注入式定子接地保护离线整定平台。
注入式定子接地保护离线整定平台是基于Vi-sual C++开发的,其主界面显示了本软件的主要功能,分别为:注入式定子接地离线整定平台、注入式定子接地单数据校核计算、注入式定子接地多组数据校核计算。
主界面的下半部分显示输入参数与计算结果,同时会用对话框弹出输出结果。
图4接地电阻20.21kΩ下测量值随电阻补偿值变化曲线图5接地电阻22.06kΩ下测量值随电阻补偿值变化曲线2321t r ££e e e表3采用离线补偿整定结果模拟接地测量结果注入式定子接地离线整定平台有基础参数输入界面,输入参数包括接地变的短路电阻和短路电抗(折算到二次侧)、接地变压器一次和二次电压、中间小CT 变比以及电压分压比。
试验参数输入界面需要输入3个不同阻值的试验参数,为使离线整定效率更高,3次试验接地电阻取值区间要合理,最好1次小于1kΩ,1次大于15kΩ,再取1个中间值覆盖整个测量区间。
由于注入式定子接地保护的测量精度问题,大值不要取太大。
还需要设定整定条件,整定条件越严格,整定效果越好,但是,太严格有可能会找不到合适的参数。
计算结果界面的输入参数信息栏可以看到输入参数,检查参数是否输入正确,计算结果栏可以看到离线整定参数以及通过此参数计算的试验数据,可检查整定值是否满足设定条件。