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发电机保护配置分析

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：闫国清王斌石轲言

[导读] 摘要：现如今，大容量机组在多个行业发展阶段有广泛应用，发电机事故类型多样，且有不可预知性、随机性特征，其保护配置情况均和机组及电网运作安全性密切相关。

        长庆油田第一采气厂作业八区内蒙古鄂尔多斯 017300
        摘要：现如今，大容量机组在多个行业发展阶段有广泛应用，发电机事故类型多样，且有不可预知性、随机性特征，其保护配置情况均和机组及电网运作安全性密切相关。近些年，业内人员关于发电机保护配置情况进行较深入研究分析，笔者参考既往研究资料并结合实践历程，探究发电机保护配置类型及有关逻辑关系，希望能与同行分享心得。
        关键词：发电机；保护配置；逻辑关系分析
        现如今，国家相关部门大力倡导开发、发展可再生能源，针对新能源产业推行诸多优惠政策体制，这在很大尺度上促进了核电、水电、光伏发电等清洁型能源发展进程。发电机组是国家新能源建设规划体系中的重要构成，装机容量大小是业内人员高度重视的指标之一。发电机容量和其造价成本高度之间存在正相关性。为保证发电机能安全有效运行、延长使用寿命，完善其配电保护装置具有很大实际意义。
        1、过流保护配置
        1.1纵差保护
        该类保护为发电机相间短路的主保护类型，结合整合至发电机中性点电流额度大小，可以将其细化为完全、不完全纵差保护两种类型。无制动、比率制动是该类保护的动作阶段的主要特性。当某区内流经的故障电流偏小时，其动作敏感度处于较高层次；而针对区域外部故障，其持有较强的躲闪暂态不均衡差流的效能。保护出口形式以“全停”为主。
        1.2匝间保护:
        这是发电机定子绕组匝之间短路、分支开焊异常及相间短路的主保护形式，匝间保护实质上就是把各相定子绕组的分支回路等分为两组，同时利用两组TA整合各组分支电流，通过反极性形式将其引导至保护装备内测算出差流，若差流高于整定值时，则保护装置发出动作。针对保护动作属性，可以将其理解成相电流比率制动特征，其能确保滋生出区外故障时不出现误动作，区内有故障时能快捷动作[1]。依照躲闪常态运转时不均衡电流去整顿保护电流定值。
        1.3主变纵差保护
        其朱亚的保护对象是主变内及引出线上形成的短路故障，能够对外呈现出变压器内部及引出线上相间、匝间以及流经大电流系统侧向的单相接地短路故障。无制动与比率制动部分组成该类保护的动作属性。保护出口形式同纵差保护，即为“全停”。
        1.4主变重瓦斯:
        主要保护主变油箱内部形成的故障，“全停”为该类保护的出口方式。
        2、接地保护配置
        2.1基波零序电压式定子接地保护（3U0）
        针对3U0的保护范畴，可以做出如下阐释：以机端为起始点，到发电机内部大概90%的定子绕组单相接地故障。用于小型机组定子接地保护领域中表现出较好效能，也可以联合
        二次谐波定子接地保护（3）使用，共同构建出基于大、中型发电机的100%完全式定子接地保护系统。
        2.2二次谐波电压式定子接地保护（3）
        3的功能是能呈现出中性点向机中大概20%定子绕组或极端周边的定子绕组单相接地异常，能够和3U0组成 100%定子接地保护。
        2.3转子点接地保护
        当发电机运行阶段，其转子对大轴绝缘电阻变化情况的灵敏度降低时，该类保护装置就能清晰的对外呈现出以上实况，保护装备的输入端按序衔接转子负极以及大轴。切换采样（乒乓式）原理是转子点接地保护的运行机制，基于两电子开关（一个开启，一个闭合），精确测求出接地电阻数值，并判断其所处方位[2]。基于运作原理的特殊性，该类保护无法双套化，要么将会彼此影响，造成检测结果存在偏差，故而建议选用一套运转，另一套备用的方式。点接地设置了两段动数值：灵敏区段动作作用于发信，常规段动作可以施用在信号上或跳闸过程。
        2.4转子两点接地保护:
        该类保护装置呈现的主要是定子电压内二次谐波“负序”分量。发电机运作阶段，若转子绕组两点出现接地情况，那么定子绕组内随即就会滋生出“负序”分量。转子点接地保护发出动作以后，延期自行转到转子两点接地保护模式，当接地方位调整至一定值时，就可以断定是两点接地，此时保护装备动作作用在跳闸环节
        3、异常状态保护配置
        3.1失磁保护
        发电机出现失磁后，将会形成无功倒流，定子过流。在这样的工况下，逆无功、定子过负荷以及过电流判据动作。当逆无功、过负荷判据发出动作以后，从开启时间t1开始记录时间。若断定机组的有功功率偏大，则保护装置将会传递出“减有功”命令，机组有功功率将会自行衰减”。
        3.2失步保护:
        呈现出的是机组失步振荡诱发的反常运转状态的异步运行，基于机组正序电压、电流测算失步保护阻抗元件。在各种异常工况下，均能准确呈现出阻抗的运作轨迹，双遮挡器动作是该类保护的主要属性。整合至该保护装置内的电压、电流分别是机端TV三相电压、TA三相电流。
        3.3逆功率保护
        该类保护装置的作用对象以汽轮机为主。并网状态下运转的汽轮发电机，当出现主汽门错误闭合或机组保护动作在闭合状态下的主汽门，进而引起出口断路器没有正常发出跳闸时，发电机运转状态等同于同步电动机，经由电网吸收有用功，驱动汽轮机并行旋转过程。因为汽缸内充溢着蒸汽，其和汽轮机叶片摩擦作用造成叶片构件发烫，若长期未被解除则将会损伤叶片。
        3.4频率保护
        在对频率保护装置的逻辑分析，主要有三种类型，即低频、高频以及频率累积保护，其能呈现出汽轮机叶片运转阶段疲劳程度叠加情况。某发电机接地变负载电阻值偏小，不足0.1Ω，可以将一级隔离变压器增设在负载电阻和输注源之间，借此方式去优化电源运作状态，提升输注低频信号的强度（见图1）[3]。

        图1 接入隔离变压器的定子接地保护原理图
        结束语：
        本文浅要分析了发电机的常见保护装置的逻辑原理，在装配保护装置阶段，不仅要分析不同工况对保护动作效率形成的影响，还要考虑到不同机组保护功能间的协调关系，进而最大限度的保证配电保护的可靠性，将拒动、误动等情况发生率降至最低。
        参考文献：
        [1]张励,张磊.恩施天楼地枕水电站微机保护的改造过程[J].农村电工,2020,28(01):46-47.
        [2]冯磊.余热发电站继电保护配置及发电机整定计算分析[J].云南电力技术,2019,47(04):64-67.
        [3]胡唐超,高仕红,崔佳咪,等.永磁风力发电机内部短路故障的弧光保护研究[J].中国设备工程,2019，,1(04):39-41.