高压发电机非全相运行保护

高压发电机非全相运行保护

摘要：本文就产生过电压最严重的情况进行介绍。在研究传统发电机非全相运行保护相关问题的基础上，对高压发电机非全相运行的故障特点进行分析，提出高压发电机非全相运行保护方案。

关键词：发电机分级中性点非全相

引言

高压发电机的绝缘系统在设计上采用分级绝缘方式，中性点侧的绝缘强度相对机端较弱。这一点有别于采用全绝缘方式的传统发电机。这样，非全相运行时产生的过电压将对高压发电机中性点绝缘造成更严重的威胁，本文中将就产生过电压最严重的情况进行介绍。本章在研究传统发电机非全相运行保护相关问题的基础上，对高压发电机非全相运行的故障特点进行分析，提出高压发电机非全相运行保护方案。

1、传统发电机非全相运行保护分析

给出传统发电机非全相运行的分类，介绍导致非全相事故的原因；从理论上及实际应用方面归纳传统发电机组非全相运行的研究现状；最后给出一个传统发电机非全相运行分析的实例。

（1）非全相运行分类

发电机组非全相是一种严重的不对称运行方式，主要包括三个方面：操作发变组高压侧出口处断路器进行并列与解列的过程中，断路器非全相合、分；电厂出线发生不对称故障时，断路器断开经1s延时后重合，在断路器分闸之后到重合闸动作之前，发电机组处于非全相运行状态；系统负荷不对称造成的发电机非全相运行。

（2）导致非全相事故的原因

造成发电机组非全相运行事故的主要原因有高压断路器故障、运行人员操作不当、非全相运行保护或失灵保护拒动、未装设发电机出口断路器等。

1）断路器故障

断路器故障包括操作机构故障、断路器本体故障与断路器二次回路故障等，我国220kV 及以上电压等级断路器，由于产品自身问题，检修工艺问题，发现、消除缺陷不及时以及二次回路问题等方面的原因，造成发电机组非全相运行事故时有发生。据统计，在1990-1999 年，220kV 电压等级SF6 断路器设备中，因为拒分、拒合、误动等造成的事故共计54 起。

2）失灵保护误动或拒动

上世纪90 年代初，开始采用断路器非全相运行保护启动失灵保护装置，即一旦出现发变组高压侧断路器由于某种原因引起的非全相运行，首先跳开该断路器的健全相，跳闸不成功则启动失灵保护，经延时作用将位于同一母线上其它所有电源切断，从而保证机组的安全。由于失灵保护动作正确率较低，我国发生过多起因失灵保护误动或拒动导致非全相事故扩大的情况。

3）未装设发电机出口断路器

装设发电机出口断路器（GCB），可使运行方式灵活，GCB 与发变组高压侧断路器相互配合可缩短事故时间，从而对发电机进行更为有效的保护。但由于目前国内GCB 制造技术和工艺上的原因，尚不能实现与封闭母线安装一体化，且结构复杂，而国外的GCB 性能虽然比较稳定，但价格很高，这就在技术和经济上限制了GCB在我国大容量机组上的普遍使用，由于很多电厂没有装设GCB，所以增加了因非全相运行时间过长而导致事故的几率。

2、非全相运行时的故障特性

根据对称分量法，正常状态下，系统三相对称运行，负序分量和零序分量的数值在理论上接近于0；非全相运行时（包括断路器单相粘连和单相跳开），系统从对称运行状态转变为不对称运行状态，负序分量和零序分量将发生明显变化，可以作为我们识别非全相运行的依据。

因为在大部分情况下高压发电机均为中性点非有效接地运行，其零序回路只能通过发电机和线路的对地电容形成，零序电流的量值较小。故选用高压发电机定子负序电流i2 和其机端零序电压u0 构成保护方案。断路器单相粘连和单相跳开时，零序电压和负序电流的计算公式。经简单推导可知，零序电压和负序电流的量值具有不同的变化趋势，故将两者结合使用可以形成较为完善的非全相运行保护判据。

3、高压发电机非全相运行保护方案

非全相运行保护的逻辑框图如下图所示。

4、结论

相对传统发电机而言，高压发电机分级绝缘的特点对其非全相运行保护提出了更高的要求。本文在分析高压发电机非全相运行特点基础上，提出了一种综合使用机端零序电压、定子负序电流和断路器辅助触点信息的非全相运行保护方案。

参考文献：

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