0329大型發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)方案

1、專業(yè)資料大型發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)方案在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)之前升速升壓過程中以及在發(fā)電機(jī)停機(jī)后的盤車過程中，假若由于運(yùn)行人員誤操作， 將斷路器 DL合閘（勵(lì)磁開關(guān)出于 “斷”或“合”的狀態(tài)），這屬于非同期并網(wǎng)，這稱為“誤上電” ，將對(duì)發(fā)電機(jī)造成巨大危害。因此，大型發(fā)電機(jī)要求配置誤上電保護(hù)，盡可能快速跳開斷路器。一、 有關(guān)的基本理論（準(zhǔn)備知識(shí)）1. 在阻抗平面上，機(jī)端或主變高壓側(cè)同各相電壓電流的比值表達(dá)式的測(cè)量阻抗 ZJ（例如或）在不同象限表達(dá)的P、Q2. 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，功率角為正，是超前于的角度。功角特性 ,式中，只當(dāng)超前于時(shí)， 為正，為正，有功功率P 為正，機(jī)組才能發(fā)出有功。當(dāng)同步電機(jī)處

2、于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，滯后于，為負(fù)，為負(fù)，有word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料功功率 P 為正，機(jī)組從系統(tǒng)吸取有功。3. 在 R-X平面上表示系統(tǒng)振蕩時(shí)某一瞬間的功率角及保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗。圖中， 振蕩電流； N發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)； F發(fā)電機(jī)機(jī)端； T主變高壓側(cè)；S無窮大系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)電勢(shì)；系統(tǒng)電勢(shì)。式中，主變高壓側(cè)與無限大系統(tǒng)間的阻抗；主變電抗；發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗。在振蕩過程中，發(fā)電機(jī)阻抗值采用 （或 ），在正常同步運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)阻抗值采用 。因發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，機(jī)端TV 的高壓熔絲 XXX，所以誤上電保護(hù)自主變高壓側(cè)TA、TV 取得電壓電流。所以圖-2 中的阻抗平面以主變高壓側(cè)T 為坐標(biāo)原點(diǎn)“ o”。設(shè)系統(tǒng)

3、中各元件、的阻抗角相等，為。(a)(b)圖-2 系統(tǒng)振蕩中，某一瞬間的 、（該圖中的 n 點(diǎn)所表達(dá)的瞬間為發(fā)電機(jī)狀態(tài)）word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料(a)電壓電流相量(b)阻抗圖圖-2 中，振蕩中不同瞬時(shí)的相量恒指向 R 正軸不動(dòng)， S、N 點(diǎn)也不動(dòng)，而 n 點(diǎn)隨時(shí)間移動(dòng)。圖 -2a 各電壓三角形每邊都被 除之，則得到圖 -2b。可見在 R-X 平面上（圖 -2b），為主變高壓側(cè) T 點(diǎn)在某瞬時(shí)的測(cè)量阻抗，與的夾角就是該瞬時(shí)的角。在圖 -2 中 n 點(diǎn)的 角是超前于的角度，同步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。n點(diǎn)若位于阻抗線以左，如圖 -3 所示，則 n 點(diǎn)所表達(dá)的瞬時(shí)為滯后，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，為負(fù)

4、值。 n 點(diǎn)若位于阻抗線上，則與相位差 為圖-3 系統(tǒng)振蕩中，另一瞬時(shí)的 ZJ、（該圖中 n 點(diǎn)所表達(dá)的瞬時(shí)同步電機(jī)為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)）4. 系統(tǒng)振蕩中，保護(hù)安裝點(diǎn)的測(cè)量阻抗 ZJ 相量末端隨時(shí)間變化的軌跡如圖 -4a 所示。圖-4a 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間振蕩，主變高壓側(cè)T 點(diǎn)的 ZJ 相量末端隨時(shí)間變化的word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料軌跡，自右向左移動(dòng)，機(jī)組轉(zhuǎn)速高于同步速。圖-4b 電動(dòng)機(jī)與系統(tǒng)間振蕩，主變高壓側(cè)T 點(diǎn)的 ZJ 相量末端隨時(shí)間變化的軌跡，自左向右移動(dòng)，機(jī)組轉(zhuǎn)速低于同步速。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，不可能有的情況。二、 對(duì)誤上電保護(hù)的要求1. 在發(fā)電機(jī)停機(jī)后及并網(wǎng)前的整個(gè)啟動(dòng)機(jī)組的過程中， 若斷路器

5、 DL 錯(cuò)誤閉合，誤上電保護(hù)應(yīng)快速跳閘。2. 在發(fā)電機(jī)停機(jī)后及并網(wǎng)前的整個(gè)啟動(dòng)機(jī)組的過程中， 若 DL 未錯(cuò)誤地閉合，誤上電保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。3. 當(dāng)發(fā)電機(jī)以正常準(zhǔn)確同期方式并網(wǎng)時(shí)，即 DL 正確地閉合，誤上電保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。4. 發(fā)電機(jī)正常并網(wǎng)后，誤上電保護(hù)應(yīng)退出運(yùn)行。三、 建議許繼采用的誤上電保護(hù)方案機(jī)組誤上電保護(hù)端子電流、電壓大多數(shù)情況應(yīng)取自主變高壓側(cè)的 TA 、TV ，見圖 -5 所示，其原因?yàn)椋捍髾C(jī)組多為發(fā)變組，發(fā)電機(jī)與變壓器之間無GCB。并網(wǎng)或解列是依靠操作主變高壓側(cè)斷路器進(jìn)行的。再者，有些發(fā)電廠的操作規(guī)程中規(guī)定：在停機(jī)或啟動(dòng)過程中， 將發(fā)電機(jī)機(jī)端TV 的高壓熔絲拔掉。word 格式可復(fù)

6、制編輯專業(yè)資料圖-5需指出，如果再停機(jī)和啟動(dòng)過程中，機(jī)端 TV 的高壓熔絲未拔掉，則誤上電保護(hù)端子的電壓、電流也可取自機(jī)端的 TA 、TV 。建議許繼采用的誤上電保護(hù)方案框圖，見圖-6 所示。圖-6 建議采用的誤上電保護(hù)框圖區(qū)別“停機(jī)及啟動(dòng)整個(gè)過程中誤上電”與“正常準(zhǔn)確同期方式并網(wǎng)”的主判據(jù)為一個(gè)全阻抗繼電器。word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料區(qū)別“停機(jī)及啟動(dòng)過程中勵(lì)磁開關(guān)尚未閉合的過程中誤上電” 與“正確準(zhǔn)確同期方式并網(wǎng)”的另一個(gè)主判據(jù)為過流繼電器。全阻抗繼電器的端子電壓、電流為 、 （或者為 、 ），取自主變高壓側(cè)（若有可能也可取自機(jī)端） 。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，其整定值 Rset 按躲開機(jī)組正常準(zhǔn)

7、確方式并網(wǎng)后 1s 時(shí)主變高壓側(cè)出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 I T.fh 整定，以保證正常并網(wǎng)時(shí)全阻抗繼電器可靠不動(dòng)作，如圖 -7 所示。圖-7 全阻抗繼電器的整定值 Rset 分析圖因?yàn)樵摾^電器為延時(shí) 1s 返回，所以應(yīng)保證正常并網(wǎng)后 1s 時(shí)出現(xiàn)的負(fù)荷電流IT.fh 情況下，繼電器能可靠不動(dòng)作。正常并網(wǎng)，斷路器合閘瞬間，DL 主觸頭兩側(cè)的電壓同相位，此時(shí)發(fā)電機(jī)電勢(shì)比略超前于主變高壓母線電壓。例如，并網(wǎng)后 1s，由于自動(dòng)調(diào)速使主汽門又開大些，會(huì)增大些。例如，此時(shí)機(jī)組的有功輸出較小，一般不超過額定值的30%，再放寬一些裕度，設(shè)此時(shí)的IT.fh=0.37IT.e（ IT.e為額定值）。(1)式中，可靠系

8、數(shù)，??；主變高壓側(cè)額定線電壓；主變高壓側(cè)額定電流；功率因數(shù).將、.代入式 (1)，得(2)如此整定，阻抗圓很大，但在正常準(zhǔn)確并網(wǎng)時(shí)及并網(wǎng)后1s 有負(fù)荷電流的情word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料況下，全阻抗繼電器不會(huì)誤動(dòng)，而誤上電時(shí)能可靠動(dòng)作。又考慮正常準(zhǔn)確并網(wǎng)時(shí)及并網(wǎng)后1s 內(nèi)，假若有沖擊，保護(hù)的測(cè)量阻抗ZJ 有可能因波動(dòng)而落入圓內(nèi)（見圖-8），則會(huì)招致全阻抗繼電器動(dòng)作，誤上電保護(hù)誤跳。為了防止這種誤跳，加添了低阻抗型阻抗元件，見圖-8 所示，低阻抗元件與全阻抗元件組成“與”門輸出。則圖-8 中陰影側(cè)范圍為該“與”門得動(dòng)作區(qū)，低阻抗元件的整定值Rset(R)為：(3)圖-8 全阻抗元件與低阻抗元

9、件的“與”門特性電流元件的整定值Iset為誤上電時(shí)最小電流的50%，保證誤上電時(shí)電流元件可靠動(dòng)作。一般取。各種運(yùn)行工況下，誤上電保護(hù)（圖-6）的動(dòng)作行為分析如下：1. 機(jī)組的斷路器 DL 主觸頭斷開，勵(lì)磁開關(guān) LK 主觸頭也斷開的情況（停機(jī)、或盤車、或啟動(dòng)升速但 LK 未閉合），若誤上電， LK 輸出為“ 1”，DL 輸出為“ 1”，過流元件動(dòng)作，誤上電保護(hù)快速跳閘。因?yàn)闄C(jī)組并網(wǎng)前的過程中， LK 處于跳閘狀態(tài)的過程最長，誤上電多數(shù)在這個(gè)階段內(nèi)發(fā)生，電流元件動(dòng)作能快速出口有重要意義。再者，這種情況的誤上電，機(jī)組屬于同步電機(jī)的異步啟動(dòng)，機(jī)組自系統(tǒng)吸收有功， 相當(dāng)于一個(gè)異步電動(dòng)機(jī)。，主變高壓側(cè)的測(cè)

10、量阻抗 ZJ.T 位于圖 -9 中的 N 點(diǎn)附近，全阻抗元件動(dòng)作， 誤上電保護(hù)也能經(jīng)短延時(shí) t1 跳閘，這是雙重化保護(hù)出口。 又全阻抗元件延時(shí) t3 返回，為了保證 DL 可靠地跳閘， t 3 應(yīng)大于 DL 的跳閘時(shí)間并有裕度， t3 整定為 1s 為宜。word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料2. 并網(wǎng)前，機(jī)組啟動(dòng)、DL 斷開、而 LK 閉合的情況， LK 輸出為“ 0”，將“與”門閉鎖，過流元件退出動(dòng)作。 DL 輸出為“ 1”。機(jī)組處于升速升壓過程中， Ef 有相當(dāng)值。若誤上電， Ef 小于系統(tǒng)電壓 U，機(jī)組為電動(dòng)機(jī)，機(jī)組轉(zhuǎn)速小于同步速，自系統(tǒng)吸收有功 P。這屬于非同期合閘，有以下幾種情況：1)

11、主變高壓側(cè)測(cè)量阻抗 ZJ.T 在圓內(nèi)第或第象限擺動(dòng)，而最終穩(wěn)定于圓內(nèi)一點(diǎn)，見圖 -9 中 擺動(dòng)到 ，全阻抗元件及低阻抗元件動(dòng)作，經(jīng)短延時(shí) t1=30ms 跳閘。 t1 短延時(shí)是為了防止干擾。由于阻抗圓很大， ZJ.T 在園外第或第象限擺動(dòng)，而最終穩(wěn)定于圓外某點(diǎn)的可能性是不存在的。2)這種非同期合閘引起的低勵(lì)振蕩，這是電動(dòng)機(jī)與系統(tǒng)間的振蕩，機(jī)組轉(zhuǎn)速小于同步速， ZJ.T 隨時(shí)間變化的軌跡（見圖 -9 中的曲線）自第或象限向第或象限移動(dòng)。當(dāng) ZJ.T 進(jìn)入圓內(nèi)時(shí)，全阻抗元件動(dòng)作，而低阻抗元件早已動(dòng)作，因此誤上電后，全阻抗元件可能立即動(dòng)作，也可能遲一些動(dòng)作，經(jīng)t1 短延時(shí)跳閘。延時(shí)t2 返回的作用是

12、：全阻抗元件動(dòng)作后，由于低勵(lì)振蕩，低阻抗元件可能動(dòng)作又返回，周而復(fù)始。為了保證在全阻抗元件動(dòng)作后，動(dòng)作信號(hào)一直保持為“ 1”，以利于可靠跳閘，延時(shí) t2 返回是必要的。一般， t2 =0.51s。3. 機(jī)組正常并網(wǎng)成功， DL 合上， DL 輸出為“ 0”，延時(shí) t3 =1s 返回為“ 0”，將“與”門 1 和 2 閉鎖，誤上電保護(hù)退出運(yùn)行。 所以機(jī)組正常并網(wǎng) 1s 后，誤上電保護(hù)就退出了， 因此全阻抗元件和低阻抗元件的動(dòng)作區(qū)雖大， 但無需考慮機(jī)組并網(wǎng)后系統(tǒng)短路、振蕩等對(duì)它的影響。word 格式可復(fù)制編輯專業(yè)資料圖-9 分析誤上電保護(hù)特性的圖（陰影側(cè)的范圍為該誤上電保護(hù)的動(dòng)作區(qū)）終上所述，框圖 -6 所述的誤上電保護(hù)既簡單又有良好的動(dòng)作特性?！靖戒洝磕暇┱撐乃v的誤上電保護(hù)有以下問題：偏移阻抗