您好,欢迎来到中国发电机网   请 登录免费注册
服务热线:
当前位置:首页 >> 资讯频道 >> > 技术应用 >> 三峡电站发电机内部故障计算及保护灵敏度分析

三峡电站发电机内部故障计算及保护灵敏度分析

时间:2015/1/9 15:47:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

        三峡左岸电站号发电机的单机额定容量为冷却方式为水冷,定子每相为分支结构,定子槽数为槽,每分支槽,采用自并励励磁方式。

  发电机额定参数认二括物二声沪升压变压器和系统等值电抗(折合到发电机电压级由于三峡电站发电机组造价昂贵结构复杂,一旦出现故障,不仅检修期长,而且将造成巨大的直接和间接经济损失,因此三峡电站机组内部故障保护装置的拒动或者误动,都将产生严重后果,决不能掉以轻心,各种保护方案的选择及优化配置都必须建立在对发电机内部故障的全面计算及保护灵敏度的认真分析的基础上发电机内部故障类型先对三峡电站号发电机可能发生的内部故障类型作简要介绍主要讨论匝间短路和相间短路根据对三峡电站号发电机绕组展开图的分析,如果假定定子槽内上下层线棒间发生短路,则同槽故障数为种(等于定子槽数通过对同槽故障性质分析,发现其中同相同分支匝间短路数为种,占同相不同分支匝间短路数种,占相间短路数为种,占同相同分支匝间短路匝数有匝种,其中最小短路匝数为匝,匝比为。2 8小于其对各种保护方案灵敏度的要求极高同相不同分支短路匝数只有匝一种,相间短路匝数有匝种。

  近年来,通过对定子绕组内部故障事故的统计和分析,发现定子绕组端部是事故的多发地带,引发事故的因素很多,主要有以下几类异物磨损绝缘,进而造成金属性短路端部固定不良,结构的固有频率接近或较大的电磁和机械振动引起绝缘磨损线棒鼻部手包绝缘质量缺陷或端部绑扎被污染等,引起局部放电端部水路故障(渗水漏水等引起的绝缘故障。

  因此,在仿真计算时很有必要对定子绕组端部故障也进行计算和分析。

  根据对号发电机绕组展开图的分析,如果假定定子绕组端部交叉处发生短路,则端部交叉故障文中简称为端部故障数为10种。

  通过对端部故障性质进行分析,发现其中同相同分支匝间短路数为种,同相不同分支匝间短路数为种,相间短路数为种,占端部故障绝大多数表现为相间短路。

  虽然端部故障数很多,但由于计算一次端部故障所花的时间并不长,就现有计算机运算水平而言,进行端部故障计算并不困难。

  另外,由于各相绕组的对称性,每相只需取一个分支进行计算即可,各相任一分支的计算结果都可由该相其余分支的计算结果推得,从而可大大减小计算量。

  发电机内部故障计算本文采用多回路分析法对三峡电站号发电机在种运行方式下单机空载并网空载第一期桂林等三峡电站发电机内部故障计算及保护灵敏度分析几二一沁片户理图发电机定子内部故障的保护方案卜表示相间短路表示同相相同分支匝间短路一卡表示同相不同分支匝间短路一裂相横差保护不完全纵差保护高灵敏单元件横差保护了。、矛声并网半载和并网额定负载,所有可能发生的同槽和端部交叉故障都进行了计算和分析,得到了每一种故障条件下的各支路包括短路附加支路电流的大小和相位稳态基波分量),然后以此为基础计算了各种保护方案见图的灵敏度,并对各种保护方案的灵敏动作数可能动作数和不能动作数进行了统计。

  由于篇幅有限,下面仅针对单机空载和并网额定负载种运行方式,选择了几个典型的算例进行分析。

  同槽故障相第分支(处对处发生匝间短路(中性点侧最小可能短路匝数相第分支处对处发生匝间短路机端侧最大可能短路匝数相第分支(处对相第分支处发生匝间短路相第分支处对相第分支处发生相间短路。。2 2端部故障相第分支处对处发生匝间短路中性点侧最小可能短路匝数相第分支处对处发生匝间短路(机端侧最大可能短路匝数)相第分支(处对相第分支处发生匝间短路机端侧最大可能短路匝数)相第分支(处对相第分支处发生相间短路中性点侧小匝数相间短开焊故障单机空载和并网额定负载种运行方式下,发生相第分开al )开焊故障时各分支(包括短路附加支路)稳态基波电流的有效值和相角大小列于表表发电机内部故障时对定子各支路电流及其他故障电气量的正确计算是确定发电机内部故障保护方案的基础,在国内已运用多回路分析法对多个大型水电站的发电机组进行过内部故障仿真计算,其计算结果的精确程度已得到充分验证小发电机内部故障主保护方案灵敏度的计算在运用多回路分析法准确获得发电机内部短路的故障电气量的基础上,对种常见的发电机内部故障主保护方案见图的灵敏度和种新型发电机内部故障主保护方案的灵敏度进行了计算。


  的完全纵差保护只对相间短路有作用有较高灵敏度),完全不反应匝间短路和定子绕组开焊故障。)高灵敏单元件横差保护裂相横差保护和不完全纵差保护对匝间短路相间短路和定子绕组开焊故障都能反应,功能全面。)高灵敏单元件横差保护裂相横差保护不完全纵差保护对所有的同相不同支路匝间短路都能反应裂相横差保护不完全纵差保护对绝大多数相间短路都能反应单元件横差保护对相间短路反应不够灵敏,这是因为三峡电站号发电机大多数相间短路属于不同相同编号分支发生的相间短路(例如号发电机相第一分支由于同槽和端部交叉故障所导致的相间短路中,属对bl或对发生相间短路所占比率分别为使得短路回路电流不流过两中性点连线,单元件横差保护的灵敏度有可能比较低。

  高灵敏单元件横差保护动作电流整定值的裹种同抽故阵和分支开焊时各种保护方案的灵敏度保护方案a一川1一的开焊单机空载并网倾定负载单机空载并网额定负载单机空载并网额定负载单机空载并网额定负载井网额定负载单元件横差保护单元件横差保护裂相横差保护不完全纵差保护伪不完全纵差保护麟完全纵差保护注各种保护方案如图所示。

  第期桂林等三峡电站发电机内部故障计算及保护灵敏度分析表种端部故障时各种保护方案的灵敏度保护方案单机空载并网额定负载单机空载并网额定负载单机空载并网额定负载单机空载并网额定负载单元件横差保护单元件横差保护裂相横差保护裂相横差保护不完全纵差不完全纵差仅旧完全纵差保护完全纵差保护注同表适当减小将大幅度提高其灵敏度,但这是在发电机常规短路试验中实测中性点连线电流的基波分量和三次谐波分量各自的大小以及加强三次谐波阻波的基础上进行的。

  不完全纵差保护相对于完全纵差保护具有匝间短路和定子绕组开焊故障的保护功能,但为了确定在发电机中性点侧几个分支上装设电流互感器和哪几个分支上装设电流互感器,应在已做仿真计算和统计工作的基础上,找出定子绕组各部分之间的互感随故障位置故障类型而变化的规律,以做进一步分析。

  对于不同结构的电机,可能会得出截然相反的结论。

  对于小匝数同相不同支路匝间短路,各种保护方案几乎都不能动作(故障分支正好接人的一个分支裂相横差保护和不完全纵差保护除外这就要求针对小匝数匝间短路继续做工作,以寻求新型保护方案,看是否可利用从外部检测到的变化不大的各分支电流,来灵敏反应发电机内部小匝数匝间短路。

  以上仅仅从灵敏性方面对各种保护方案的优劣进行了评价,但在实际运行中发现单考虑灵敏性是不够的。

  例如裂相横差保护的灵敏动作数统计要高于单元件横差保护(见表表但裂相横差保护所需电流互感器数量多保护套数多,而且每相由两个电流互感器构成差动,其二次不平衡电流也比单表三峡电站号发电机单机空载时对同抽故障各种保护方案的灵敏性保护方案总故障数灵敏动作数可能动作数不能动作数匝间短路相间短路匝间短路相间短路匝间短路相间短路相同分支不同分支相同分支不同分支相同分支不同分支单与个相书巧兀分支连妾件横相间印差连接保护标个相邻分支连接相l旬连妾裂相几。

  带角标的为标么值。

  电力设备第卷裹三峡电站号发电机单机空毅时对端部故阵各种保护方案的灵敏性保护方案总故障数灵敏动作数可能动作数不能动作数匝间短路。

  相间短路匝间短路相间短路匝间短路相间短路相同分支不同分支单习个相邻元分支连接件横相间以创拓差连接保护与个相邻6以1 (义涛分支连接相间连接裂相仁。

  个相邻橄差分支连接保护相间以连接不肠。

  刃个分支完全个相邻6良纵分支连接差保相间6以印护连接个相邻酬)分支连接相间连接个分支完全纵差保护(凡。

  动印台鼠注同表元件横差保护大,所以其运行的可靠性将降低。

  我们应综合考虑继电保护的四性选择性快速性灵敏性和可靠性,以期形成合理的对各种保护方案的评价意见。

  结论通过对三峡电站号发电机所有可能发生的同槽和端部交叉故障的计算和各种保护方案灵敏度的分析,可得出以下结论定子绕组端部一般是事故的多发地带,在进行发电机内部故障仿真计算时,不仅要考虑定子槽内上下层线棒间短路造成的同槽故障,而且很有必要考虑定子绕组端部交叉处短路造成的端部交叉故障。

  端部交叉故障的计算量较同槽故障的大,但就现在计算机的运算水平而言,已不成问题。

  内部故障的正确计算是保护方案灵敏度正确计算和分析的基础,在内部故障计算中任何不合理的简化都将导致错误结论的产生。)单从灵敏性方面考虑,完全纵差保护仅能反应相间短路高灵敏单元件横差保护裂相横差保护不完全纵差保护对匝间短路相间短路和定子绕组开焊故障都能反应,功能全面,但又有所侧重。

  因此,应在对灵敏性全面统计分析的基础上,依据保护双重化的要求进行配置,以期形成优势互补。

  文中提到的几种新型保护方案是一种有益的尝试,值得做进一步的分析和研究。)单从灵敏性对保护方案的优劣进行评价是不全面的,应综合考虑继电保护的四性以期形成一套合理的评价方案。

  参考文献王维俭。

  电气主设备继电保护原理与应用。

  北京中国电力出版社,傅自清。

  陈文学。

  大型汽轮发电机定子匝间保护及中性点引出方式探讨。

  电力系统自动化,高景德,王祥晰,李发海。

  交流电机及其系统的分析。

  北京清华大学出版社,王维俭,王祥析,张龙照龙羊峡电站发电机内部故阵计算及其保护定值的分析。

  电力系统自动化,王维俭,张龙照,王祥衍。

  岩滩电站一发电机内部故障计算及保护灵敏度分析。

  电力自动化设备,卯,刘俊宏,王祥衍,王维俭,等。

  宝珠寺电站继电保护的设计研究。,继电保护与控制技术新发展国际会议,王维俭,刘俊宏,王祥衍,等。

  二滩电站发电机内部故障主保护灵敏度的分析研究。

  电力自动化设备,王维俭,刘俊宏,王祥衍,等。

  天生桥一级水电站发电机内部故障的计算和分析。

  电力系统自动化,王维俭,张学深。

  电气主设备纵差保护的进展。

  继电器,下转第页电力设备第卷结束语本文主要介绍了南瑞集团公司提出的大平台概念,并按照这种概念设计的具有统一支撑平台的多种应用系统。

  一支撑平台系统是按该概念设计的第一套系统,它在系统的开放性标准化互操作性数据共享以及可维护性方面都做了新的尝试。

  特别是在平台的体系结构上进行了优化,提出了用于系统互连的数据表示规范,为不同系统之间的互连特别是与其他厂家无平台系统的互连提供了很好地解决方法。

  实践证明,这种具有统一支撑平台的系统,在系统维护系统升级以及功能扩展等方面都具有极大的优越性。