大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析 陈波 史毅

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水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析

水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析
第 42 卷 第 6 期
水电站机电技术
Vol.42 No.6
2019 年 6 月 Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station Jun.2019
43
水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析
杨桂周,李声宝
(东芝水电设备(杭州)有限公司,浙江 杭州 310020)
1 事故发电机基本参数
发电机基本参数见表 1。
表 1 发电机基本参数
项目 额定容量 /MVA 额定电压 /kV 额定电流 /A 额定功率因数
定子槽数
数值 57.2 10.5 3 146 0.80(滞后) 270
定子绕组接线方式略图如图 1 所示。 定子绕组为双层条式波绕组、2 支路星形连接、 F 级绝缘,定子线棒采用真空液压多胶绝缘工艺,又 称 VPR 工艺。
U1 U2
=
N1 N2

(1)
其中:N1、N2 分别为从机端、中性点开始至接地
位置的线棒串联根数。
根据匝数比,在引线较长的场合,需去除由于引
线和汇流母线的长度不同而产生的影响,再结合定
子绕组接线图便可大致确定接地点的位置。
3.2 直流加压法
通常用于接地电阻值相对较高的非金属性接
地,主要设备为 5 000 V 绝缘电阻表,接线原理图与
由表 3 可知,第二支路出现了分压现象,即可判
断此支路为故障支路。
U1 ×N= 0.053 ×90=42.2

0.113
(2)
第6期
杨桂周,等:水轮发电机定子绕组单相接地故障位置查找及原因分析
摘 要:水轮发电机定子绕组接地故障是发电机运行中常见的故障。本文针对某电站在运行过程中出现的定子绕 组单相接地故障,通过几种查找接地位置方法的比较,重点介绍了如何利用电站常用设备仪表快捷方便地找出故 障位置,以及分析导致接地故障的原因。 关键词:定子绕组;单相接地;故障位置;原因分析

大型发电机定子接地保护动作原因及应对措施

大型发电机定子接地保护动作原因及应对措施

DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.23.001大型发电机定子接地保护动作原因及应对措施祝志翔(江苏华电扬州发电有限公司 江苏扬州 225007)摘 要:当发电机定子绕组与铁芯间的绝缘破坏,就形成了定子单相接地,这是发电机最常见的一种故障。

故障易使定子绕组和定子铁芯的绝缘烧坏,最后发展成定子绕组相间或匝间短路。

因此必须装设发电机定子接地保护。

本文简要介绍了发电机定子接地保护的基本概念、原理、动作逻辑,分析了定子接地保护在实际运行中遇到的几个动作实例,提出了需注意的主要问题及应对措施。

关键词:发电机 定子绕组单相接地 电压互感器中图分类号:TM312 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)08(b)-0001-021 基本概念我国发电机中性点接地有以下3种方式:不接地;经消弧线圈接地;经配电变压器接地。

在这3种中性点接地方式下,若定子绕组发生单相接地,则接地点电位为零而中性点电位升高,此时另外两相对地电压由相电压升高到另一值。

另外接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组而构成通路。

当接地电流较大时,能在故障点引起电弧,烧坏定子绕组和定子铁芯的绝缘,从而造成相间接地短路,损害发电机。

大型发电机组保护按25重点要求均需双重化配置,定子接地保护一般一套采用100%定子接地保护,另一套采用注入式定子接地保护,或者2套都采用100%定子接地保护。

100%定子接地保护其由两部分构成:一部分是基波零序电压式接地保护,其在定子绕组中性点附近接地时存在动作死区,只能反应由机端向机内约85%的定子绕组接地;另一部分是3次谐波式接地保护,能够反应中性点附近的接地,保护范围是由中性点向机内约15%的定子绕组。

基波零序电压式接地保护通常取两路基波零序电压构成与门逻辑,一路零序电压为机端TV开口三角形电压,一路为中性点TV二次电压。

此定子接地保护接线、原理简单可靠。

基波零序动作电压一般按可靠躲过发电机正常运行时的最大基波零序不平衡电压整定。

大型水轮发电机定子接地故障分析及处理

大型水轮发电机定子接地故障分析及处理

2020年第6期2020Number6水电与新能源HYDROPOWERANDNEWENERGY第34卷Vol.34DOI:10.13622/j.cnki.cn42-1800/tv.1671-3354.2020.06.019收稿日期:2020-02-24作者简介:马志忠ꎬ男ꎬ工程师ꎬ从事水电站机电设备安装与调试项目管理工作ꎮ大型水轮发电机定子接地故障分析及处理马志忠1ꎬ刘凯兵2(1.三峡机电工程技术有限公司ꎬ四川成都㊀610040ꎻ2.上海福伊特水电设备有限公司ꎬ上海㊀200240)摘要:某大型水电站共18台机组ꎬ其中2台机组因定子端部电晕现象比较严重ꎬ且发生了接地故障ꎮ以其中一台机组为例ꎬ经对其接地故障情况㊁故障原因以及故障处理方法进行了详细分析与探索ꎬ为如何预防或减少类似故障的发生提出了几点有益的建议ꎮ关键词:水轮发电机ꎻ接地故障ꎻ定子铁心ꎻ故障分析中图分类号:TM312㊀㊀㊀文献标志码:B㊀㊀㊀文章编号:1671-3354(2020)06-0067-04AnalysisandTreatmentofStatorGroundingFaultofLarge ̄scaleHydro ̄turbineGeneratorUnitMAZhizhong1ꎬLIUKaibing2(1.ChinaThreeGorgesMechanicalandElectricalEngineeringCo.ꎬLtd.ꎬChengdu610040ꎬChinaꎻ2.VoithHydroShanghaiLtd.ꎬShanghai201111ꎬChina)Abstract:Inalarge ̄scalehydropowerstationꎬseriouscoronaphenomenonisobservedinthestatorendsoftwogeneratorunitsandgroundingfaultsareencountered.Thefaultsituationꎬpossiblecausesandtreatmentmeasuresareanalyzedindetail.Alsoꎬseveralsuggestionsareproposedforthepreventionorreductionofsimilarfaults.Keywords:hydro ̄turbinegeneratorꎻgroundingfaultꎻstatorcoreꎻfaultanalysis㊀㊀在水力发电厂ꎬ发电机定子绕组接地故障时有发生[1]ꎮ某大型水电站左㊁右岸电站各装9台单机容量为770MW的水轮发电机组ꎬ是已建成的世界第3大水电站[2-3]ꎮ其中左岸电站某台机组于2017年12月A㊁B套定子接地保护动作跳闸停机ꎬ发生了定子接地故障ꎮ本文详细分析了此次故障原因及处理措施ꎮ1㊀故障点查找故障发生后ꎬ某电厂进行了初步排查ꎬ并立即向国调申请将该机组转检修ꎬ并组织技术人员对接地故障点进行排查ꎮ初步排查后决定ꎬ断开该发电机B相出口㊁中性点软连接ꎬ此时B相绕组的8个分支在出口端是相连的ꎬ在中性点处是分开的ꎮ测量发电机B相定子绕组电压ꎬ发现其不能升高ꎬ确定接地故障点在发电机B相定子绕组内ꎮ在发电机B相出口端与地之间施加小电流ꎬ该电流通过故障接地点形成回路ꎬ逐一测量各分支的电流ꎬ结果发现B相第7分支有电流通过ꎬ而其他分支无电流通过ꎬ因此确定故障接地点在第7分支ꎮ然后逐一测量第7分支的各线棒电流ꎬ发现第499槽上层线棒下端有电流而上端无电流ꎬ因此确定故障点在第499槽上层线棒槽内ꎮ将定子第499槽线棒周围的上机架盖板㊁转子上下挡风板㊁定子围屏拆除ꎬ拔出3个磁极ꎬ检查第499槽上层线棒ꎮ在退第第499槽槽楔过程中发现定子铁心窜片ꎬ并损伤第499槽上层线棒ꎬ该部位的铁心断片长度为20~30mmꎬ如图1所示ꎮ第499槽上层线棒拔出后发现直线段下端存在一处明显划伤ꎬ如图2所示ꎮ查阅了相关岁修记录后ꎬ发现该处线棒附近对应的定子铁心拉紧螺杆自安装以来从未进行过处理ꎮ76水电与新能源2020年第6期图1㊀故障点铁心窜片图图2㊀线棒划伤部位图检查还发现ꎬ定子铁心下端阶梯状铁心松动ꎬ主要表现为第2㊁3㊁4阶梯段超出1阶梯段部位ꎮ现场使用了0.10mm塞尺检查松动深度ꎬ发现约75%的阶梯片没有松动的迹象ꎬ10%的阶梯片略微松动ꎬ15%的阶梯片松动情况较严重ꎮ而且发现松动部位的端部粘胶片均存在散开的现象ꎮ松动的阶梯片如图3所示ꎮ图3㊀松动的阶梯片图2㊀故障原因分析根据以上分析发现ꎬ定子端部铁心发生松动ꎬ硅钢片在定转子之间磁拉力作用下进入定子线槽切割定子线棒是引起定子接地故障的直接原因ꎮ而引起定子端部铁心松动的原因有以下几个方面[4-5]ꎮ1)设计的原因ꎮ一是定子端部第2段至第4段阶梯片过长ꎬ压紧效果不好ꎬ容易造成铁心松动ꎬ定子端部阶梯片设计如图4所示ꎮ二是由于压指约只有一半长度位于机座上ꎬ另一半为悬臂梁结构ꎮ在拧紧压紧螺栓使铁心压紧时ꎬ必然是轭部受力较大ꎬ齿部受力较小ꎮ对于硅钢片的任一齿而言ꎬ在齿端散张力的作用下越靠近齿根压力越大ꎬ越靠近齿端压力越小ꎮ因此定子端部铁心在结构上看不易压紧㊁易松动ꎬ定子端部铁心结构如图5所示ꎮ图4㊀定子端部阶梯片设计图图5㊀定子端部铁心的结构图2)制造的原因ꎮ铁心端部阶梯冲片胶粘不合格ꎬ是本机组铁心松动的主要原因ꎮ铁心端部阶梯片在粘接过程中有以下不足:一是所使用的粘接剂不足ꎬ且操作者培训不到位ꎬ缺乏粘胶的经验ꎻ二是没有严格按照规定程序操作ꎬ固化过程中压紧不足ꎻ三是没有按照程序检查ꎬ检验不严格ꎬ仅通过目视检查ꎬ未能及时发现问题ꎻ四是没有充分考虑粘接环境对粘度和固化时间的影响ꎮ3)安装的原因ꎮ安装过程中存在以下不足:一是鸽尾筋直线度㊁半径㊁扭斜及弦距的偏差存在不满足图纸要求的情况ꎬ不利于铁心压紧ꎻ二是在叠装阶梯片的时候ꎬ有的阶梯片被弯折ꎬ使得粘接层可能有松动ꎻ三是铁心叠片压紧时预紧力可能不足ꎬ导致铁心没有压实ꎮ此外ꎬ整个机座高度不可能完全一致ꎬ再加上每一86马志忠ꎬ等:大型水轮发电机定子接地故障分析及处理2020年6月个压指的高度也不可能完全一致ꎬ造成相邻压指之间高差㊁压指整圆高差㊁压指内外侧高差等存在不满足图纸要求的情况ꎬ最终导致较高的压指受力较大ꎬ较低的压指受力较小ꎮ这样容易造成压指上的硅钢片受力不均ꎬ不易完全压紧ꎬ造成铁心松动ꎮ4)运行的原因ꎮ机组运行时在气隙中存在旋转磁场ꎬ该磁场对定子铁心产生强大的径向旋转交变磁拉力[6]ꎮ在机组长期大容量运行时ꎬ铁心端部温度长期偏高ꎬ片间绝缘层会干缩ꎬ再加上阶梯片粘胶不足ꎬ会使铁心压紧度不够㊁齿部振动幅度加大ꎬ铁心齿根部机械疲劳ꎬ造成定子铁心松动ꎬ再加上硅钢片处在径向磁拉力的作用下ꎬ因此硅钢片将沿径向产生移动ꎬ进入定子线槽ꎬ慢慢向外伸长ꎬ划伤线棒绝缘ꎬ使线棒的绝缘性能越来越差ꎬ最终使499号定子上层线棒绝缘层击穿ꎬ造成定子接地故障ꎮ3㊀故障处理对于此次故障ꎬ电厂先后进行了临时处理和永久处理ꎮ3.1㊀临时处理根据以上分析ꎬ结合现场工作条件ꎬ临时处理方案如下ꎮ1)设备拆除ꎮ拆除基坑盖板及与之对应的上机架盖板ꎮ拆除周向对称的两个位置的8个磁极ꎮ2)清除ꎮ定子铁心和转子各部位在防护的情况下ꎬ切除长压指内径侧挡风板围屏固定块ꎬ清除压指上残留的焊缝ꎬ并保持表面平整ꎻ去除定子铁心上下端部阶梯片表面的绝缘漆ꎻ去除长短压指内径侧及底部绝缘漆ꎬ不得损伤定子冲片ꎻ将硅钢片的突出部分进行磨平和锉平ꎮ3)清扫ꎮ使用特定的工具㊁清洁剂对端部阶梯片进行清扫ꎮ4)定子端部阶梯片粘胶ꎮ现场使用的是粘度较低的胶水EG882环氧树脂ꎬ按照一定比例配胶后ꎬ进行涂刷㊁填充㊁装压㊁加温固化等工序ꎬ最后检查并进行铁损试验ꎮ5)安装定子端部阶梯片及压指支撑ꎬ并将定子铁心的压紧螺栓进行重新紧固ꎮ6)更换故障线棒ꎮ按定子线棒专用下线工艺嵌线ꎮ7)回装并进行调试ꎮ机组故障处理后ꎬ经过了24h的运行ꎮ经检查ꎬ发电机各项指标良好ꎮ这种处理方法ꎬ不仅使得机组可以继续发电产生效益ꎬ同时为永久处理方案的细节研究提供了充足的准备时间ꎮ3.2㊀永久处理为了避免接地故障再次发生ꎬ永久消除隐患ꎬ决定对机组进行更换铁心和线棒ꎮ简单讲就是拆除原有线棒和铁心ꎬ并按照制造厂家的最新技术文件重新装焊下压指㊁叠装定子铁心㊁安装绕组ꎮ永久处理方案关键流程如图6所示ꎮ图6㊀更换定子铁心和线棒关键流程图此次更换铁心和线棒ꎬ在机组的设计㊁制造和安装方面ꎬ做了以下改进ꎮ1)对端部阶梯片设计进行了修改ꎬ台阶进行了优化ꎮ如图7所示ꎬ阶梯数由7段增加至8段ꎬ阶梯的轴向总高度由46mm减至45mmꎮ所有的阶梯的轴向和径向的尺寸都是5mmꎮ每个阶梯段所需要粘接的铁心冲片数量由原先的6片增加为10片(即所有冲片都需粘接)ꎮ阶梯片粘结采用了厂家提供的改进的粘接工艺和检查试验程序ꎬ确保了粘接效果ꎮ图7㊀端部阶梯片前后对比图96水电与新能源2020年第6期2)压指尺寸进行了重新设计ꎮ定子铁心端部阶梯径向长度缩短ꎬ短压指长度相应增加14mmꎬ长压指尺寸不变ꎬ以保证铁心压紧效果不变ꎮ下压指共576根ꎬ其中384根短压指由之前的526mm改为540mmꎬ压指到气隙的距离由54mm减少至40mmꎮ3)下压指采用预安装调平方法ꎮ把不合格的下压指进行再加工处理ꎬ尽量避免用垫片调平的方法ꎮ压指和阶梯片安装效果如图8所示ꎮ图8㊀压指和阶梯片安装效果图4)为了以后检修时ꎬ方便铁心压紧系统的拆装ꎬ上下端所有螺母均采用非金属锁紧螺母ꎮ5)由于之前发现铁心拉紧螺杆绝缘套管内有积水现象ꎬ导致铁心拉紧螺杆绝缘螺杆的绝缘电阻下降ꎬ因此优化了下部绝缘垫圈的结构ꎬ增加了排水槽ꎮ6)定子铁心端部阶梯径向长度缩短ꎬ定子围屏从设计和材料上也做了相应的更改ꎮ7)定子线棒绝缘进行了改善ꎬ采用防晕结构与主绝缘一次成型技术ꎮ同时要求新线棒必须经过型式试验验证ꎮ8)在处理中ꎬ将原来材质为低合金钢Q345的上压板更换为不锈钢06Cr19Ni10材质ꎬ但其屈服强度相同ꎬ但更耐腐蚀㊁耐温升㊁抗磁拉力ꎮ9)在冲片制作的过程中严格控制原料㊁操作人员水平㊁制作工艺㊁测试要求以及过程监控等环节ꎮ机组更换铁心和线棒后ꎬ经过了一个汛期的运行ꎬ发现无论是制造㊁安装和运行ꎬ各方面数据均达到了优质机组 的要求ꎬ故障处理比较成功ꎮ4㊀结语与建议故障处理后机组的运行状况良好ꎬ充分验证了此次故障处理的方案是可行的㊁有效的ꎬ故决定在2019~2020岁修期对电厂另1台机组(与故障机组出自同一生产厂家)进行定子线棒和铁心更换ꎬ彻底消除定子接地的安全隐患ꎮ因定子铁心发生松动而引发的定子接地故障是发电机的一种常见的接地故障ꎬ也是后果极为严重的故障ꎮ因此如何预防或减少类似故障的发生显得尤为重要ꎬ为此提出以下几点建议ꎮ1)端部阶梯设计要充分考虑机组安装和运行情况ꎬ做到设计合理且端部阶梯片所有冲片都应该进行粘接ꎬ以提高其整体性和刚度ꎮ端部阶梯片粘接要采用改进的定子铁心端部阶梯片粘接工艺和完善的质量检查流程ꎮ2)在下压指安装时ꎬ下压指整圆高程差㊁相邻两块高程差㊁内圆与外圆的高度差㊁下压指中心与冲片齿中心的相对位置和压指齿端与冲片齿端径向距离都要符合设计要求ꎮ3)为了避免阶梯片粘接层松动ꎬ在叠装阶梯片的时候ꎬ每6人一组ꎬ分上中下ꎬ保保证阶梯片处于水平状态从上到下安装ꎬ不得弯折和 暴力 安装ꎮ此外ꎬ定子铁心应分段压紧叠装ꎬ铁心叠至设计高度时各预压一次ꎬ预压紧力要符合设计要求ꎮ4)每次机组检修时应全面检查定子铁心是否有异常情况ꎬ特别应检查铁心压紧螺栓是否松动ꎬ是否有积水ꎬ各螺栓压紧力矩是否恒定ꎮ5)定子铁心试验是检查定子铁心故障的重要手段ꎮ建议将定子铁心试验作为大修的必做试验项目ꎮ此外ꎬ在机组小修时建议用工业内窥镜检查定子铁心特别是端部铁心ꎬ以便尽早发现异常情况ꎮ参考文献:[1]孙彬ꎬ邱小耕ꎬ李佳佳.锦屏二级水电站7号机组发电机定子绕组一点接地故障分析及处理[J].四川水力发电ꎬ2015ꎬ34(z2):69-70ꎬ90[2]姬升阳ꎬ欧阳宁东ꎬ杨仕福ꎬ等.溪洛渡水轮发电机组推力负荷测试研究[J].水电与新能源ꎬ2018ꎬ32(6):5-9[3]喻文球ꎬ吴穹ꎬ靳坤.溪洛渡水电站550kVGIL关键技术研究与应用[J].水电与新能源ꎬ2017(2):20-21ꎬ25[4]周柯岩.浅谈大型水轮发电机定子铁芯松动和断齿成因及预处理措施[J].中国新技术新产品ꎬ2013(10):163-163[5]成德明.水轮发电机定子铁心松动和断齿原因分析及预防[J].华电技术ꎬ2009ꎬ31(1):7-10[6]舒均盛.水轮发电机铁心松动引发定子接地故障的分析及处理[J].大电机技术ꎬ2006(5):6-807。

大型水轮发电机定子三次谐波接地保护误动防范新方法

大型水轮发电机定子三次谐波接地保护误动防范新方法

大型水轮发电机定子三次谐波接地保护误动防范新方法
党晓强;刘华;桂林
【期刊名称】《大电机技术》
【年(卷),期】2009(000)002
【摘要】大型水轮发电机对定子绕组单相接地保护的灵敏性和可靠性要求很高.本文针对其定子单相接地三次谐波电压保护在水轮发电机运行方式变化和起停机过程中可能存在的误动情况进行分析,提出应用俄罗斯800MW汽轮发电机组三次接地保护的判据的原理可以克服以上误动.其防范误动的实质在于将基于绝缘状况的判据用于保护短路点范围的判断中,变差值保护判据为比值保护判据,使得这些绝对数值变化较大而相对数值变化不大的量造成的误动被防范.分析结果表明该判据对防范水轮发电机定子单相接地保护误动具备有效性.
【总页数】4页(P15-18)
【作者】党晓强;刘华;桂林
【作者单位】四川大学水利水电学院,成都,610065;四川大学水利水电学院,成都,610065;四川大学水利水电学院,成都,610065
【正文语种】中文
【中图分类】TM623.3
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1.发电机定子接地三次谐波电压保护误动的分析与探讨 [J], 顾轩;曾宏;饶运龙
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3.防止JDJ—31三次谐波定子妆地保护误动措施的探讨 [J], 马俊超
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浅谈某水电站机组定子接地保护动作原因分析及防范措施

浅谈某水电站机组定子接地保护动作原因分析及防范措施

浅谈某水电站机组定子接地保护动作原因分析及防范措施摘要:随着我国“双碳”目标的提出,水电等清洁能源将占据能源结构主导地位,同时也对水电企业设备运行维护工作提出了更高的要求。

水轮发电机组是电力系统中十分重要和贵重的设备,能否安全运行直接影响着电网的安全。

本文针对某水电站机组定子接地保护动作原因、处理过程及预防措施,以期为其他水电站处理类似问题提供借鉴。

关键词:发电机保护、定子接地保护、主变压器、电压互感器(YH)引言某水电站水轮发电机是东方电气集团东方电机有限公司生产的立轴普通伞式三相凸极同步发电机,型号为SF650-48/14500,定子绕组采用8支路星形波绕组结构,定子铁芯有576槽,线棒有1152根,每极每相槽数为3。

其中,发电机保护采用南瑞继保RCS-985GW,发电机1号保护装置配置3U0+3w原理定子接地保护,2号保护装置配置注入式原理100%定子接地保护,两套保护相互独立,保护范围交叉重叠,避免死区。

一、故障前运行方式500kV系统大姜一线1E、大姜二线2E正常运行,第一串、第二串、第三串环网运行。

10kV系统Ⅰ段、Ⅱ段分段运行,Ⅲ段、Ⅳ段联络运行,10kV Ⅰ段带Ⅴ段、Ⅲ段带Ⅵ段,400V系统分段运行。

1F机组带650MW、2F机组带650MW 、3F机组带650MW、4F机组带650MW并网运行,AGC投省调运行、AVC投生产指挥中心,计划曲线为2600MW,实际负荷为2600MW,其它设备按正常运行方式运行。

1F机组定子电压18.26kV,定子电流20808A,定子线圈平均温度61.7℃。

二、故障现象上位机报“1F机组1号保护定子接地(3U0+3W)保护跳闸(本地屏)、1F 机组1号保护电气事故跳闸(本地屏)、1F机组2号保护电气事故跳闸(本地屏)、1F机组2号保护定子接地(注入式)保护跳闸(本地屏)、1F励磁系统灭磁开关分闸(本地屏)、1F励磁系统灭磁开关分闸(本地屏)”。

1号机组电气事故停机流程启动,机组出口断路器DL1、灭磁开关FCB跳闸,机组一级过速动作(最高转速为170.9r/min(136.72%Ne),两套测速装置一级过速节点均动作),甩负荷650MW,全厂AGC、AVC退出。

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析摘要:本文分析了定子中性点接地方式在中国大型水轮发电机,单相接地继电保护存在问题的原则。

分析了配电变压器中性点接地方式及消弧线圈接地的优点及各自的缺点,探讨了电流双频率保护的原理及故障的原因及相应的预防措施。

注入保护及新技术的应用发展。

最后对大型水轮发电机定子接地保护技术进行了总结和展望。

关键词:水轮发电机;定子单相接地;中性点接地方式;继电保护;故障诊断1引言中国水电资源开发的规模空前扩大,大型水轮发电机作为一种重要的电源点,将更加广泛地应用于电力系统。

绝缘损坏引起的定子单相接地故障是大型水轮发电机的常见故障,约占定子故障总数的70%~80%。

当定子绕组为单相接地时,故障电流幅值和暂态过电压及保护方式与发电机中性点接地方式密切相关。

当发电机定子单相接地时,接地电流由故障点、接地电容和三相定子绕组组成。

定子电流的大小和持续时间将直接影响定子铁心的烧毁程度。

目前,在定子接地保护安装大型水轮发电机组有2种:接地故障信息作为接地保护的100%标准双频率,包括基波零序电压保护和3次谐波电压保护;外部注入保护交流电源信号的基础上。

保护动作分为2种:一种是直接作用于跳闸停止,另一种是作用于信号,故障单元在传递负载后再平稳停止。

大型水轮发电机定子单相接地保护装置涉及的许多内容是复杂的,和存在的问题,发展中的问题,如在大型水轮发电机定子中性点接地方式,单相接地保护的新技术,进行了深入的分析和评论。

2水轮发电机中性点的接地方式水轮发电机定子单相接地故障的定子和发电机中性点接地方式的损伤程度的电流密切相关,需要考虑2个问题:接地电流会造成故障扩大,将会影响到定子铁心的烧伤程度的大小和持续时间;接地故障的绝缘定子的其他位置的瞬态过电压所造成的损害,可能导致接地故障的发展阶段或匝间短路故障。

水轮发电机的三相对电容大于汽轮发电机,单相接地电流较大。

中性点经消弧线圈接地补偿流过地面以不超过允许值的电容电流,从而限制了短路电流,使保护只能停止信号由调度负荷转移,当然,也可以对动作的直接影响。

水轮发电机定子单相接地的继电保护技术分析

水轮发电机定子单相接地的继电保护技术分析
G 。 n g v — u s n u : 三 兰 主 茎 l
水 轮 发 电机 定子 单 相 接 地 的继 电保 护 技 术 分 析
罗 民 垒
( 国网西 藏 电力有 限公 司 巴河 发 电公司 , 西藏 林 芝 8 6 0 0 0 故障 是水 轮发 电机 最为 常见 的一 种 故障 , 主要 是发 电机 定子 绕组 和铁 芯 间的绝 缘 被破 坏 所致 。因此 , 采用 科 学
1 老 虎 嘴 水 电 站 水 轮 发 电 机 概 况
老虎嘴水电站的装机容量 1 0 2 MW , 已 经 安 装 了 3台 单 机
情况下 , 如果 发电机 的对地 电容加 大 , 会 使得接 地故 障 电流加 大, 容易烧毁 铁芯 , 保护 出口就 只能 动作于瞬时跳 闸 , 并 冲击整
仍 然 存 在 烧 毁 铁 芯 的风 险 。
3 水 轮发 电 机 定 子 单 相 接 地 的继 电保 护 技 术 实现
基 波 零 序 电 压 和 三 次 谐 波 电 压 两 项 技 术 已 经 在 水 轮 发 电 机 中得 到 广 泛 的 应 用 , 而 在 引 进 国外 机 组 后 , 外 加 电源 式 的 定
子单相接地继 电保护技术也 日益完 善。随着微机保 护的发展 ,
不 断 研 发 和 形 成 了新 型 的 继 电 保 护 技 术 , 如 小 波 变 换 保 护 技 术
负序过 负荷 、 转子接地 、 失磁 、 轴 电流 、 励磁变 时限速 、 励磁变 压 器 过流及 温度保 护 等。对发 电机差 动 的保 护将发 电机 纵差 保 护作为 主保护 , C T断线检测功能允许差 动保 护动作 , 保护无 延
时动 作 于停 机 , 且同时发信号¨ 】 J 。 对 发 电机 定 子 绕 组 单 相 接 地 的保 护 , 要 与 发 电 机 并 网前 后 动 作 准 确 相 符 , 保 护 出 口 动 作 于 停机 , 且 同 时 发 信 号 。对 电 流 记 忆 低 电 压 过 流 的 保 护 , 保 护 装

700 MW水轮发电机定子单相接地故障分析和处理

700 MW水轮发电机定子单相接地故障分析和处理

700 MW水轮发电机定子单相接地故障分析和处理徐铬;徐波;曹长冲【摘要】针对某大型水电站1台700 MW机组在正常运行期间突然发生发电机定子接地保护动作,导致该机组跳机停运的问题,通过对故障前的监测数据分析和故障后高压绝缘试验,找到了故障的原因,更换了损伤的发电机线棒和导致故障的螺栓,解决了本次故障.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P43-45)【关键词】水电站;发电机;接地故障【作者】徐铬;徐波;曹长冲【作者单位】中国长江电力股份有限公司技术研究中心,湖北宜昌 443000;中国长江电力股份有限公司技术研究中心,湖北宜昌 443000;中国长江电力股份有限公司技术研究中心,湖北宜昌 443000【正文语种】中文【中图分类】TM312:TV737发电机定子绕组单相接地故障,是发电机常见的一种电气故障[1-2]。

如果发生单相接地故障后,保护未能动作,非故障相绕组对地电压升高为线电压,可能导致绝缘薄弱处发生接地形成两点接地短路,从而扩大事故。

另外,定子绕组单相接地流过故障点的电容电流还会产生电弧,可能烧毁定子铁芯,进一步造成匝间短路或相间短路,使发电机遭受更严重破坏,破坏的严重程度取决于短路电流大小和持续时间长短[3-4]。

某水电站装机容量大,处于全国电网互联的关键节点,贯通连接南北电网,全电站共装机安装32台700 MW水轮发电机组,年平均发电量为850亿kW·h,该电站右岸电站共安装12台机组,分别为东方电机厂、天津ALSTOM和哈尔滨电机厂生产制造,都是立轴半伞式结构。

其中,东方电机厂和天津ALSTOM机组定子绕组采用水冷方式,哈尔滨电机厂机组定子绕组采用空冷方式。

发生故障的机组额定容量777.8 MV·A,额定电压20 kV,额定电流22 453 A,额定功率因素0.9,三相6分支绕组波绕,共540槽,中性点通过接地变压器接地,发电机和变压器组成单元接线。

大型发电机定子接地保护的讨论

大型发电机定子接地保护的讨论

大型发电机定子接地保护的讨论摘要:龙滩水电厂定子接地保护中传统的双频式定子接地保护和外加电源注入式定子接地保护分析。

关键词:双频式定子接地保护、外加电源注入式定子接地保护。

Abstract: the stator ground fault protection of longtan hydropower station intraditional dual-band type stator ground fault protection and plus power injectionstator ground fault protection is analyzed.Keywords: dual-band type stator ground fault protection, plus the power injectionstator ground fault protection中图分类号:TM31文献标识码:A引言定子接地保护是发电机继电保护系统中重要的组成部分之一。

发电机中性点在正常情况下,对地电压小于发电机的额定电压的1%-2%。

当发电机发生单相接地故障时,发电机相电压会发生变化,对地电容电流矢量和不再为零。

当电流超出允许值时,将烧坏定子铁芯,进而损坏定子绕组的绝缘,引起匝间或相间短路,扩大事故的范围。

如果单相接地故障位于发电机外部,当电容电流大于一定值时,故障点电弧同样不能自行熄灭,往往伴随着间歇性电弧,使健全相产生过电压,从而造成电气设备的绝缘损坏。

在发电机定子绕组单相接地保护方面,目前广泛应用的较为成熟的方案为双频式定子接地保护和外加电源注入式定子接地保护。

1 传统的双频式定子接地保护原理双频式定子接地保护构成:基波零序电压式原理定子接地保护+三次谐波电压式原理定子接地保护构成100,定子接地保护。

1.1基波零序电压定子接地保护基波零序电压型保护是在发生单相接地时, 通过检测机端或中性点处零序电压来判别接地故障。

大型发电机定子接地保护分析与探讨

大型发电机定子接地保护分析与探讨

大型发电机定子接地保护分析与探讨
陈静
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2014(0)16
【摘要】运行中的汽轮发电机定子接地故障是较常见的,但对于定子接地保护投信号还是投跳闸应取决于发电机中性点接地方式及所配套的定子接地保护。

该文讨论了几种接地方式下定子接地电流超过安全限值的可能性,对不同的保护实现和接地形式作出了最优选择。

【总页数】1页(P242-242)
【作者】陈静
【作者单位】国网甘肃省电力公司培训中心 730070
【正文语种】中文
【相关文献】
1.大型发电机组注入式定子接地保护原理与调试维修 [J], 游建宏;林鑫;陈首羽;李志硕
2.基于基波电势分布特征的大型发电机定子接地故障定位方法 [J], 殷林鹏;桂林;张琦雪;陈俊;王祥珩
3.某大型发电机组定子接地保护动作的分析 [J], 钟燕飞
4.大型发电机注入式定子接地保护应用与分析 [J], 康逸群; 宋梦琼
5.大型发电机组定子接地保护3U_0定值整定的探讨 [J], 杨文超;张立港;李红军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

大型水轮发电机中性点接地方式的若干问题分析

大型水轮发电机中性点接地方式的若干问题分析
ground f ault on t he ter mi nal
的消弧线圈电感 L 和串联电阻R 及相应的补偿系 数k。
流经消弧线圈的电流
!RL=
R"+ jphXL =
RUph R2 + X2L
-
Rj X2 L+UXph2L=
IR+ j
IL
流经对地电容的电流
!C=
"ph -j XC
=
j
Uph XC
=
关键词:消弧线圈 配电变压器 过电压 接地电流 定子接地保护 中图分类号:TM312. 07 Abstract This paper discusses several proble ms about t he neutral poi nt grounded by t wo diff erent modes i n detail . For arc-suppressi on coil groundi ng t hese proble ms are anal yZed such as how to choose t he co mpensati on f actor to restrict t he f ault current wit hi n t he saf et y li mit ,t he i mpact of transf erri ng over- voltage on t he sensiti vit y and reli abilit y of stat or ground f ault protecti on usi ng t he Zero-seCuence f unda mental voltage and t he displaci ng voltage on t he neutral poi nt eff ected by t he unbalanced coefficient and saf et y groundi ng current duri ng nor mal operati on . For distri buti on transf or mer groundi ng it can li mit t he over- voltage well ,but i ncreases t he groundi ng f ault current and reduces t he sensiti vit y of protecti on . Two cases of distri buti on transf or mer groundi ng are anal yZed . Key words :Arc-suppressi on coil ,distri buti on transf or mer ,over- voltage ,groundi ng current , stator ground f ault protecti on

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题探究

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题探究

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题探究摘要:在目前的大型水电站基础设施系统中,水轮发电机属于非常关键的大型水利发电设施设备。

大型水轮发电机具有比较复杂的发电装置系统组成结构特征,因此大型水电站的技术人员针对水轮发电机必须要严格实施继电保护措施。

具体在实践中,水电站的管理技术人员需要明确大型水轮发电机的继电保护运行实现要点,结合水轮发电机的定子接地方式来进行发电机组继电保护模式的合理选择。

关键词:大型水轮发电机;定子接地方式;继电保护大型水轮发电机组由于受到不同的定子接地方式影响,客观上导致了水轮发电机的运行使用功能存在差异性。

近些年以来,很多地区都在致力于扩大开发水电资源的总体实施规模,因此就会涉及到广泛建设与使用大型水轮发电机。

水轮发电机的定子接地方式将会直接决定发电机的装置运行故障产生概率,水轮发电机的机组管理负责人员应当正确认识不同定子接地方式给水轮发电机组安全运行带来的重要实践影响,运用科学的发电机组安全运行检修技术手段。

一、大型水轮发电机的定子接地方式(一)经消弧线圈的定子接地方式消弧线圈构成了水轮发电机必不可少的基础设施部件,经消弧线圈的发电机组定子接地保护技术手段可以充分保证水轮发电机的正常发电运行,对于降低定子接地运行故障具有明显的必要性[1]。

在目前的现状下,经消弧线圈的大规模水电站定子接地运行实现方式占据较高的比例,而且表现为良好的定子接地安全性。

消弧线圈主要连接于发电机装置的中性点,因此有效避免了单相接地的水轮发电机安全运行隐患产生。

由此可见,经由消弧线圈来连接系统中性点的重要接地处理技术手段值得被推广运用[2]。

1.经配电变压器的定子接地方式经由配电变压器的定子接地安全保护方式能够达到较好的定子接地处理技术效果,对于接地处理过程中的技术实施成本能够进行集约化的利用。

配电变压器构成了连接水轮发电系统与地面的重要媒介设施,配电变压器可以实时改变与调整系统接地电压,阻止了单相接地的危险后果发生。

抽水蓄能机组定子接地故障的一种处理方法

抽水蓄能机组定子接地故障的一种处理方法

席才仁抓西,张波(东方电气集团东方电机有限公司,四川 德阳 618000)摘要:定子接地故障是水轮发电机定子运行中比较常见的故障之一。

通过对某抽水蓄能电站定子故障的实际处理,分析此类故障产生的原因,并结合实际处理过程,在最终达到预期处理效果的基础上,对定子故障处理的成熟技术进行论述和推广。

关键词:抽水蓄能;定子铁心;定子线棒;接地One Treatment Method for Stator Grounding Fault of Pumped-storage power generation unitXi Cairenzhuanxi,Zhang Bo(Dongfang Electric Machinery Co�, Ltd�, Deyang 618000, China)Abstract: Stator ground fault is one of the more common faults in the operation of hydropower generators� This Paper analyzes the causes of this type of fault through the actual handling of a stator fault in a pumped storage power station, combines the actual handling process, and based on ultimately achieving the expected handling effect, discusses and promotes the mature technology for stator fault handling�Key Words: Pumped storage; Stator core; Stator bar; Grounding0 引言定子接地故障是大中型水轮发电机组较常见的一种故障,也是破坏机组安全稳定运行的主要因素之一。

一起大型水轮发电机定子绕组接地故障的处理

一起大型水轮发电机定子绕组接地故障的处理
交 流耐压试验 击穿 导致 的定子 绕组接地 ,具有接地 故 障点靠近槽 口 , 接地 性质 属低值 电阻接地 的特 征 。
2 0 V绝缘 电阻表测 C相 绝缘 电阻 ,其值 为 “” 0 5 0;
用 20 5 V绝;
3 故 障查找 红外 成像仪 是探测 物体表 面热辐射 的红外线设 备 ,它能 反映物体表 面 的温度 场 。物体与参 照体 的
压试验 。C相 电压 加至 2 . V时( 04 k 试验 电压 应加至 2 . V) 07 k 绕组发 出 “ ”的一声 , 啪 发生 绝缘击 穿 。 用
试验 中,试 验二次 侧 电流没有 急剧跃变 ,故 障 点是 通过这 “ 阻值 ” 低 对地 放 电 , 得在 试验 中 , 使 一 次侧 电压 忽然 为 “ ” 0 ,二次侧 电流没有 跃变 。因此 ,
行相应 整 改。
受 水位 的限制 ,水 电机 组经 常会在低 水头或 高
一 一
尽职尽 责 ,就一 定 能保 证 电厂设 备及 人员 的安全 。
( 稿日 21 0 1 收 期: 00 4 6 —— )
第1 2卷 (00年第 l 期 ) 21 1
电 力 安 全 技 术
丝绳 用穿针绑 扎线棒 。
焊锡 倒入搪 头专用工 具 内,将 大焊锡 勺提起 ,缓慢
2 5 线棒接地 。 图 1 l号 为接地 的线棒 烧灼点 。

电 安 技 力全 术
第2 20第1) l 0年 l 卷( 1 期
起 型水 轮 荔 屯机 是手 组 耪 地 悻 的处 理
燕 京 ,文建 党 ,金 东 ,赵福 海 ,张晓英 ,王海 生
( 大唐 碧 口水 力 发 电厂 , 甘肃 文县 7 6 1 ) 4 4 2

水轮发电机定子单相接地的继电保护技术分析

水轮发电机定子单相接地的继电保护技术分析

州抽 水 蓄能 电厂 的 水 轮 发 电机 组 , 保 护非 常谨 慎 , 其
为 了使定 子 免逃 破坏 , 时避 免护 零 序 电 保 护 配 合 构 成 10 接 0%
原理 和 影 响 其 保 护 动 作 的注 意 因素 进 行 了分 析 和 评 述 , 时 对 注 入 式 保 护 做 了介 绍 , 同 最后 对 前 述 相 关 内容 以及 后 续
研 究做 了结 论 和展 望 。
关键 词 : 轮 发 电机 ; 子单 相 接 地 ; 电 保 护 水 定 继
A b tac : s r t The p i i e t e r fsnge— ph s at i g pr tci n o dr ui e e ao tt r n is r lv n o t n s ae rncpl h o y o i l a e e rh n oe to fhy a lc g n r tr sao a d t ee a tc n e t r a lz d. Th e ta o n o d p te n a d wo — fe e c r un r tc in ae t oc e . The s he s fr snge — nay e e n ur lp i tg un a tr n t r r qu n y g o d p oe to r he f us s c me o i l ph s a t n fh d a lcg n r t rsa o r s use a e e rhig o y r u i e e a o tt ra e dic s d,a d he n w v lpi r n rt i l n t e de e o ng te d f he snge— p s at i g i r — o ha e e rh n s p e ditd lsl ce a ty.

水轮发电机定子绕组单相接地故障分析

水轮发电机定子绕组单相接地故障分析

水轮发电机定子绕组单相接地故障分析发表时间:2019-09-05T10:35:18.303Z 来源:《中国电业》2019年第09期作者:李玉成[导读] 期望通过本文的研究能够对水轮发电机运行可靠性的提升有所帮助。

英德市白石窑水电厂广东清远 513000摘要:定子绕组作为水轮发电机的重要组成部分之一,如果发生故障,尤其是单相接地故障,则会对整个机组的正常运行造成影响。

基于此点,文章从水轮发电机定子绕组单相接地故障的危害分析入手,详细论述了水轮发电机定子绕组单相接地故障及保护方案。

期望通过本文的研究能够对水轮发电机运行可靠性的提升有所帮助。

关键词:水轮发电机;定子绕组;单相接地;故障;保护1水轮发电机定子绕组单相接地故障的危害分析水轮发电机是一种大型的发电设备,定子绕组是该设备的重要组成部分之一,在水轮发电机运行的过程中,定子绕组常常会发生单相接地故障,这是较为常见的电气故障。

当发电机的定子绕组出现单相接地之后,若是保护未能正常动作,则会使非故障相绕组的对地电压随之升高,变为线电压,这样一来,极有可能造成定子绕组绝缘中较为薄弱的部位出现接地,进而形成两点接地短路,一旦发生短路,会导致事故范围进一步扩大。

不仅如此,在单相接地故障发生后,从故障点处流过的电容电流会产生电弧,受到电弧的影响,定子铁芯可能会烧损,从而引起匝间或是相间短路,容易造成发电机严重受损,短路电流越大且持续的时间越长,发电机受损的程度就越严重。

鉴于水轮发电机定子绕组单相接地故障的危害性,必须在故障出现时,采取合理可行的方法和措施,对故障进行处理,争取在最短的时间内消除故障,使水轮发电机恢复正常运行,以此来降低故障损失。

2水轮发电机定子绕组单相接地故障及保护方案2.1故障问题某水电站中的水轮发电机组在运行的过程中,监控系统发出如下提示:A、B盘发电机保护定子接地保护动作,总出口动作、电气事故停机。

当机组出现故障后,通过对故障录波进行查看发现,保护动作为A、B套定子接地保护,从录波波形中可以获悉机端开口三角电压故障时的电压值为12.74V,经过0.5s的延时之后正常跳闸。

1000MW水轮发电机中性点接地方式探讨

1000MW水轮发电机中性点接地方式探讨

型水 轮 机 组 运 行 中存 在 的风 险 之 后 ,提 出了 一 种 混 合 接 地 方 案 。计 算 结 果 表 明 该 方 式 可 以 有 效 地 解 决 采 用 传 统 方 式 存 在 的 隐患 ,为 解 决 千 兆 级 机 组 的 中性 点 接 地 问 题 提 供 了 思 路 。 关 键 词 :中性 点 接 地 ;混 合 接 地 ;巨 型 水 轮 发 电 机
Abs t r ac t : Ar c s u pp r e s s i o n c o i l g r o u n di ng o r h i g h r e s i s t a n c e g r o u nd i n g i s g e n e r a l l y us e d i n g e n e r a t o r ’ S n e u t r a l g r o u nd i ng . The
摘 要 :发 电机 中性 点 常 用 的 接 地 方 式 一 般 采 用 经 消 弧 线 圈 接 地 或 经 高 阻 接 地 。 大 型 机 组 的 运 行 实 践 表 明 ,这 些 接
地 方 式 都 不 适 用 于额 定 电压 2 4 k V 和额 定 容 量 1 0 0 0 MW 的 巨 型 水 轮 机 发 电 机 组 。在 分 析 了上 述 两 种 接 地 方 式 在 巨
Re s e ar c h on Ne ut r a l Gr ou ndi ng M od e of 1 0 00 M W Hy dr o - ge ne r a t or
Z0U Zu b i n g , CHEN Ti e
( 1 .C h i n a T h r e e G o r g e s C o r p o r a t i o n ,C h e n g d u 6 1 0 0 41 ,S i c h u a n ,Ch i n a ;2 .Hu b e i Ke y L a b o r a t o r y o f C a s c a d e d

水轮发电机中性点接地方式的商榷

水轮发电机中性点接地方式的商榷

水轮发电机中性点接地方式的商榷
要焕年
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】1995(000)011
【摘要】发电机中性点谐振接地或高电阻接地式,长期以来看法不一。

随着过电压理论的完善和安全接地电流研究成果的应用,谐振接地方式的优点更加明显,它可使接地电弧瞬间熄灭,不仅可以有力地降低暂态过电压,同时能够避免铁心迭片熔化焊接现象的发生,而且与定子绕组全接地保护相配合,可以显著提高发电机和电力系统的运行可靠性,满足广大用户的要求。

【总页数】1页(P37)
【作者】要焕年
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM312.073
【相关文献】
1.1000MW水轮发电机中性点接地方式探讨 [J], 邹祖冰;陈铁
2.大型水轮发电机中性点接地方式的若干问题分析 [J], 毕大强;王祥珩;王维俭
3.110kV系统中性点接地方式的商榷 [J], 李馠荪
4.大型水轮发电机组中性点接地方式 [J], 安振山
5.大型发电机中性点接地方式的抉择──与《发电机中性点接地方式的研究》一文的商榷 [J], 王维俭;刘俊宏
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自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法

自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法

自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法谭力铭;尹项根;王义凯;乔健;徐雯【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2022(37)17【摘要】定子接地故障是大型水轮发电机中最为常见的故障类型,有效的接地故障定位方法能够缩短故障排查时间,提高供电可靠性。

现有定位方法未考虑负载工况下电枢反应对绕组电压分布的影响,该文基于对电枢反应机理的深度研究,得出不同负载工况下定子绕组电压与空载情况下定子绕组电动势分布规律相同的结论。

据此,该文提出自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法。

根据空载情况下发生接地故障时中性点电压和故障绕组电压间的幅值相位关系构建故障评价函数,并依据机端电压的实际测量值确定实时工况下的故障绕组电压分布形式,对故障评价函数进行调整。

在故障绕组上设置虚拟故障点并计算各点对应的故障评价函数,将其极小值对应的点定义为故障定位结果。

在PSCAD/EMTDC中搭建水轮发电机的准分布参数模型进行仿真验证,仿真结果表明所提定位方法在不同的故障场景和运行工况下均能准确定位故障位置,为故障检修提供参考。

【总页数】12页(P4411-4422)【作者】谭力铭;尹项根;王义凯;乔健;徐雯【作者单位】强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学);电力安全与高效湖北省重点实验室(华中科技大学)【正文语种】中文【中图分类】TM312【相关文献】1.水轮发电机定子单相接地故障定位新方法2.基于绕组分布的大型汽轮机组定子接地故障定位方法3.大型水轮发电机定子接地故障定位分析方法4.大型隐极发电机定子单相接地故障定位新方法5.一种水轮发电机定子接地故障定位装置与方法因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析陈波史毅
发表时间:2018-05-18T09:45:26.340Z 来源:《基层建设》2018年第1期作者:陈波史毅
[导读] 摘要:本文分析了定子中性点接地方式在中国大型水轮发电机,单相接地继电保护存在问题的原则。

甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃张掖 734000
摘要:本文分析了定子中性点接地方式在中国大型水轮发电机,单相接地继电保护存在问题的原则。

分析了配电变压器中性点接地方式及消弧线圈接地的优点及各自的缺点,探讨了电流双频率保护的原理及故障的原因及相应的预防措施。

注入保护及新技术的应用发展。

最后对大型水轮发电机定子接地保护技术进行了总结和展望。

关键词:水轮发电机;定子单相接地;中性点接地方式;继电保护;故障诊断
1引言
中国水电资源开发的规模空前扩大,大型水轮发电机作为一种重要的电源点,将更加广泛地应用于电力系统。

绝缘损坏引起的定子单相接地故障是大型水轮发电机的常见故障,约占定子故障总数的70%~80%。

当定子绕组为单相接地时,故障电流幅值和暂态过电压及保护方式与发电机中性点接地方式密切相关。

当发电机定子单相接地时,接地电流由故障点、接地电容和三相定子绕组组成。

定子电流的大小和持续时间将直接影响定子铁心的烧毁程度。

目前,在定子接地保护安装大型水轮发电机组有2种:接地故障信息作为接地保护的100%标准双频率,包括基波零序电压保护和3次谐波电压保护;外部注入保护交流电源信号的基础上。

保护动作分为2种:一种是直接作用于跳闸停止,另一种是作用于信号,故障单元在传递负载后再平稳停止。

大型水轮发电机定子单相接地保护装置涉及的许多内容是复杂的,和存在的问题,发展中的问题,如在大型水轮发电机定子中性点接地方式,单相接地保护的新技术,进行了深入的分析和评论。

2水轮发电机中性点的接地方式
水轮发电机定子单相接地故障的定子和发电机中性点接地方式的损伤程度的电流密切相关,需要考虑2个问题:接地电流会造成故障扩大,将会影响到定子铁心的烧伤程度的大小和持续时间;接地故障的绝缘定子的其他位置的瞬态过电压所造成的损害,可能导致接地故障的发展阶段或匝间短路故障。

水轮发电机的三相对电容大于汽轮发电机,单相接地电流较大。

中性点经消弧线圈接地补偿流过地面以不超过允许值的电容电流,从而限制了短路电流,使保护只能停止信号由调度负荷转移,当然,也可以对动作的直接影响。

发电机和主变压器单元接线或扩大单元接线方式下的补偿方法的选择(K<1),从而限制了主变压器和辅助单相变压器低压侧接地传递过电压的高电压侧,避免零序电压保护误动。

高阻接地方式对变压器高压侧故障暂态谐振过电压和过电压转移影响有限。

当中性点附近绝缘水平下降到一定程度时,大型水轮发电机的保护可以正常运行,但高阻接地在一定程度上降低了保护灵敏度。

此外,由于高电阻接地的单相短路电流非常大,从保护信号到发电机停止退磁的过程中,短路电流仍然存在,仍有可能烧坏定子。

3基波零序电压保护
现代大容量汽轮发电机通常由发电机变压器单元接线,高压或超高压电网直接连接,因为没有电气连接的发电机和其他系统部件之间,接地电容电流相对较小,通常基于零序电压保护。

基本零序电压型保护是指在单相接地时,通过检测机器端部或中性点的零序电压来判断接地故障。

假定接地发生在定子绕组距中性点的距离上,α代表绕组从中性点到故障点到总绕组匝数的百分比,如图1所示。

则机端各相对地电压U•dA、U•dB、U•dC为
U•dA=(1-α)E•A(1)
U•dB=E•B-αE•A(2)
U•dC=E•c-αE•A(3)
因此故障点的零序电压为
图1 定子单相接地电路图
计算公式表明,零序电压故障点随故障位置的不同而发生变化。

当发生单相接地,两开口三角电压互感器端子接100V的输出电压,零序电压故障点可以表示为U D0(α)= 100α(V)(5)为三相发电机绕组电容不完全对称。

当运行中性点位移电压存在时,该方案在中性点附近有保护死区,且受保护区附近的过渡电阻接地灵敏度不高,故需要和其它原理共同构成100%接地保护。

实际测试表明,不平衡零序电压可能超过10V时,发电机在正常运行时,电压互感器饱和,有时甚至超过20V。

三谐波过滤器设置在中继,可以减少设定值,使其能够反映基波零序电压和提高灵敏度。

保护的使用也要检查高压侧系统或高压单相变压器低压系统采用零电压转换耦合电容接地,这可能会导致零序电压保护误动,通常的方法是从电压整定值和延时两系统接地保护。

4 3次谐波电压保护
4.1保护原理
在水轮发电机的正常运行中,定子绕组的感应电动势包含3次谐波电位2%~10%的E3。

3谐波电压保护是基于单相接地故障,发电机中性点3次谐波电压un3在机器US3振幅变化端,3次谐波电压不同构成保护判据。

在正常操作的un3 > US3靠近中性点,但定子接地,可以消除中点附近死区,基波零序电压保护。

3理论的水轮发电机定子谐波电压分布分析汽轮发电机规范和严谨,但定子与同一原则的保护,即接地保护的3次谐波电压的单位不同,α<50%,30 > un3,和接地保护动作接近中性点,保护的灵敏度高。

保护装置需要2组电视机,机器末端的3谐波电压取自发电机电视的开三角形绕组,中性点的3次谐波电压取自发电机中性点电视或消弧线圈。

事实上,该判据可以独立于100%定子接地保护完成。

但是,当单位容量进一步增大时,该判据会降低单位接地电容的保护灵敏度。

水轮发电机定子多分支绕组,3绕组谐波绕组电势分布和分支构成的E3连接形式,所以等效电路的分析,只有在un3和US3的每一个具
体的单位,对具体工作的计算和分析是非常复杂的,因为3次谐波电压保护并不完全适用于水轮发电机。

4.2保护误动分析
当发电机的启动和停止、运行方式变化很大,这un3和US3会发生较大的变化,这将导致3次谐波电压保护误动作。

造成误操作水轮发电机的运行方式的变化,主要是因为3次谐波的各种动作方程可能保护操作模式适合在难以确定un3和3的比例标准与操作条件的改变,并没有一定的变化。

有一个缺乏准确的分析,我们un3随工况变化和调整系数的变化理论,很难满足无误和高灵敏度的要求,也改变励磁电流会引起3次谐波电势变化,从而解决问题是改变形式标准。

5大型水电机组转子接地保护实现方式
大型水电机组转子的额定电压比较高,可能超过500V,较高的功率和明显的交流成分,直接取出是危险的,电缆不易选择。

为了解决上述问题,国内一些大型水电工程的设计、转子接地保护和失磁保护转子电压测量及相关附件安装在励磁系统,励磁系统安装大功率电阻,转子电阻分压器远程访问保护屏柜后的发电机,转子在发电机屏柜中实现接地保护功能。

在发电机转子绕组的身体发生接地故障,转子接地保护可准确测量接地电阻值,但在长电缆发生接地故障时,不再满足转子一点接地的方程,无法准确测量接地电阻,并能准确地测量。

因此,存在一些缺陷。

为了解决上述问题,建议大型水轮发电机转子接地保护安装在室内的励磁系统,转子电压损失的保护由发射机应该被转移到接入发电机保护装置,避免长距离高压电线电缆、励磁回路的简化,也节省了远距离高电压控制电缆的成本。

6结语
大型水轮发电机定子单相接地安全保护涉及的内容很多,保护结构相对完善需要严格的科学论证。

在可靠性和灵敏度的3谐波保护存在很多问题,难以解决,外部注入保护功率信号逐渐取代3谐波保护的趋势,具有广阔的应用前景,在一定程度上代表了大型水轮发电机定子接地保护的发展方向。

参考文献:
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