1000MW機組發(fā)變組注入式定子接地保護應(yīng)用探究

1、 1000mw機組發(fā)變組注入式定子接地保護應(yīng)用探究 摘要：隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電廠機組容量逐步提升，發(fā)電機定子對地電容也隨之增加，發(fā)電機定子接地是一種較為常見的接地故障，接地故障時接地電流很大，會對發(fā)電機組產(chǎn)生較大的危害。本文對發(fā)變組注入式定子接地保護原理進行了簡介，總結(jié)了相關(guān)保護整定方法及關(guān)注事項，并結(jié)合現(xiàn)場常見問題進行了分析，給出了改進方法。關(guān)鍵詞：發(fā)變組 定子接地保護 注入式0 引言隨著發(fā)電機容量不斷增加，發(fā)電機定子對地電容也有所增加，發(fā)電機定子接地是一種較為常見的接地故障，接地故障時接地電流很大，對發(fā)電機組的危害很大。大型發(fā)電機組均配置了雙重化的定子接地保護。1-2一套采用的為90%

2、基波零序電壓加三次諧波電壓判據(jù)組成100%定子接地保護，另一套采用的是外加20hz電源注入式定子接地保護。20hz注入式定子接地保護不受故障點位置、發(fā)電機運行工況等情況的影響，保持較高的靈敏度。因注入式定子接地保護在調(diào)試和運維過程中注意事項進行了分析研究。1 注入式定子接地保護原理某電廠發(fā)電機中性點采用接地變電阻接地，注入式定子接地保護采用的是南瑞繼保rcs-985u裝置，其二次接線如圖 1 所示。3圖 1 注入式定子接地保護回路原理圖發(fā)電機正常運行情況下裝置采到的低頻電流主要是發(fā)電機對地非常小的電容電流，當發(fā)電機組絕緣破壞造成金屬性接地時，裝置采到的電流為電阻性電流，通過圖2的導(dǎo)納法計算對地

3、電阻，并與定值和相應(yīng)的判據(jù)進行比較，進而報警或跳閘。圖2 注入式定子接地保護計算模型圖2、注入式定子接地保護整定2.1相角補償保護裝置采集的低頻電壓和電流的角度檢測準確才能保證保護的可靠，則必須對采樣相角采樣進行補償。補償方式有兩種，第一種方式：發(fā)電機組絕緣正常時，低頻電流為容性,此時注入式接地保護裝置檢測到的低頻電流滯后于低頻電壓270，但由于一次連接設(shè)備及裝置誤差影響，低頻電流與低頻電壓的角度并非純?nèi)菪?，故需在發(fā)電機靜止狀態(tài)下進行相角補償，使保護裝置采樣在270附近，相角補償即合理。第二種方式：利用純阻性的負載進行。此時需要將穿心ct接線做改動，如圖3中a, b接線，此時補償至保護裝置相角

4、檢測180附近即可滿足要求。5圖3a 正常運行接線 圖3b相角補償接線2.2 阻抗補償理想狀態(tài)下，當發(fā)電機中性點金屬性接地時，保護裝置測量到的阻抗應(yīng)該為0。但由于實際回路參數(shù)的影響，需對保護裝置測量阻抗采樣值進行補償。阻抗補償試驗主要是補償發(fā)電機中性點接地變漏抗，在發(fā)電機靜止狀態(tài)下，投入“補償試驗狀態(tài)投入”控制字，模擬主變高壓側(cè)接地，對測量值進行補償，退出“補償試驗狀態(tài)投入”控制字，使電阻、電抗采樣值均為0。待相位及阻抗補償完成后，還需進一步補償發(fā)電機容抗對地并聯(lián)電抗，在模擬發(fā)電機正常運行狀態(tài)下，讀取電阻二次值，并將測量電阻補償至接近最大量程30k。2.3 定值整定2.3.1電壓、電流回路監(jiān)視

5、定值注入式定子接地保護主要利用低頻電壓、電流來判斷發(fā)電機是否有接地故障，故需保護裝置監(jiān)測低頻電壓、電流值來判斷相關(guān)回路正常與否。當測量值出現(xiàn)異常后，裝置報警并閉鎖注入式定子接地保護，以免發(fā)生誤動或拒動6。當發(fā)電機發(fā)生金屬性對地短路時，定子回路對地電阻降至最小，此時可測得低頻電壓最小值 ；當發(fā)電機正常運行無故障時，對地阻抗值最大，此時可測得低頻電流最小值 。 (2-1) (2-2)其中 、 為低頻電壓、電流監(jiān)視定值， 為可靠系數(shù)，一般取0.52.3.2電阻折算系數(shù)發(fā)電機在出現(xiàn)接地故障時，保護裝置計算出二次側(cè)電阻 ,但保護裝置是根據(jù)一次值來判斷的，故需二次值 折算至一次電阻值 。理論上折算系數(shù)整定

6、公式為： (2-3) (2-4)式中 為電阻折算系數(shù)， 為接地變變比， 為負載抽頭變比， 為接地變穿心ct變比。實際試驗中，可在中性點接入不同的接地電阻，從裝置中讀取測量一次值，來進行折算系數(shù)調(diào)整，但由于測量誤差非線性，若把某一個值例如n調(diào)準后，會造成其他越遠離的值誤差越大?，F(xiàn)場整定時，可將n定位為報警定值和跳閘定值中間數(shù)附近，保證達到報警和動作整定值時，裝置的可靠性和靈敏性。2.3.3接地電流判據(jù)當接地點靠近發(fā)電機機端時，低頻故障分量會受到基波分量的影響。為提高靈敏度，增設(shè)了接地電流判據(jù)。接地電流判據(jù)能夠反映距發(fā)電機機端80%90%的定子繞組單項接地，越靠近發(fā)電機機端，靈敏度越高，同時增加了

7、發(fā)電機機端開口三角零序電壓閉鎖來提高保護的可靠性。其動作方程為： (2-5)接地電流作為電阻判據(jù)的后備，反映流過發(fā)電機中性點接地連接線上的電流，其定值整定原則為: (2-6)其中 為中性點接地電阻二次值 為發(fā)電機機端單相金屬性接地時 上的電壓3、現(xiàn)場常見問題處理3.1 相角采樣異常發(fā)電機對地絕緣良好時，由于發(fā)電機對地容抗的作用，20hz電壓信號和20hz電流信號相角應(yīng)該為270左右。在進行靜態(tài)試驗時，若出現(xiàn)的相角測量若為180左右，則是注入電源線把穿芯ta包絡(luò)在內(nèi)部，此時穿芯ta測量的電流是負載電阻的電流，負載電阻的電壓和電流的夾角為180。調(diào)整注入電源線的位置后，使穿芯ta測量發(fā)電機的容性電

8、流，此時測量相角差為270左右方為正常。若測量相角差為90左右，則應(yīng)是ct極性接反，交換ct接線后可測得相角差為270。3.2分接頭選擇電壓獲取一般有3種情況：(1)在負載電阻上抽取100v分壓；(2)從負載電阻取全電壓，然后在注入電源分壓器上進行分壓。(3)從發(fā)電機中性點接地變二次抽頭取電壓。分壓抽頭選擇原則是機端發(fā)生金屬性接地時，經(jīng)過分壓后裝置測到的電壓為100v左右。抽頭選擇過大會導(dǎo)致發(fā)電機出口單相接地時，進入裝置的基波零序電壓過大而燒壞注入電源，抽頭選擇過小會導(dǎo)致低頻分量測量不準確。某電廠發(fā)電機中性點接地變變比為24/0.866kv,改造前注入式定子接地保護電壓取自中性點接地變負載電阻

9、rn中100v抽頭。設(shè)備投入運行后，保護裝置只能采取57.7v的零序電壓，為了保障保護的準確性和可靠性，對上述接線進行了改造，將二次電壓更改為從注入式電源中的分壓電阻抽頭獲取，使得保護裝置采取電壓為100v。提高了定子接地保護采樣的準確性。其接線更改見圖4（a） 改前圖和圖4（b）改后圖。（a）改前圖 （b）改后圖圖4 注入式定子接地分接頭選擇調(diào)整3.3 保護動作起失靈問題注入式定子接地保護不受機組運行方式的影響，在發(fā)電機靜止狀態(tài)下仍然可以起到保護作用。當發(fā)電機發(fā)生定子單相接地故障時，接地電阻跳閘段動作于停機，但接地故障點沒有被隔離，接地電阻仍然滿足動作判據(jù)，導(dǎo)致保護不返回。若啟動斷路器失靈，

10、會擴大跳閘范圍，故注入式定子接地保護均不啟動斷路器失靈。3.4 保護pt接地點選擇某電廠在發(fā)電機停機期間進行注入式定子接地試驗，投入注入式定子接地保護后發(fā)現(xiàn)，相角采樣比停機前偏小5左右，起機前已對發(fā)電機中性點接地變進行了檢查，柜內(nèi)無接地線，現(xiàn)場設(shè)備無異常。考慮到大修期間對發(fā)電機中性點pt進行過改造，現(xiàn)場對pt回路進行檢查，發(fā)現(xiàn)該pt二次回路在發(fā)電機保護a/c柜內(nèi)各有一個接地點，如圖4，該部分形成環(huán)路，使得低頻電流采樣不準確。圖5 發(fā)電機中性點電壓回路兩點接地圖因為發(fā)電機中性點二次pt引入a/c柜為相同繞組，兩個接地點等值電路圖如圖5，20hz電源投入后低頻電流通過接地點流向大地，會在大地表面形

11、成分布電位 ,其中 為兩個接地點之間的等效電阻，由此可知電容 中會流過相應(yīng)的阻性電流，造成保護裝置相角采樣減小，有可能引起注入式定子接地裝置報警或跳閘。兩個電壓回路兩點接地，相當于減小了中性點接地變的電阻,運行時很可能會造成注入到一次的低頻信號下降，相對應(yīng)保護裝置采到的低頻分量也會減少，從而降低定子接地保護的靈敏性和可靠性5。圖6 兩個接地點等值電路圖pt的一次側(cè)直接與電網(wǎng)系統(tǒng)的一次相連接，為了保護pt二次交流電壓回路人員及設(shè)備的安全,pt二次交流電壓回路必須接地的，且只能一點接地?，F(xiàn)場拆除一個柜子接地點后，采樣恢復(fù)正常。4 結(jié)論本文對大型發(fā)電機組注入式定子接地保護現(xiàn)場試驗方法進行了總結(jié)，并對注入式定子接地保護現(xiàn)場試驗常見問題進行了分析，并給出了解決方案，可對注入式定子接地保護調(diào)試和運維提供一定的借鑒意義。1游建宏,林鑫,陳首羽,李志碩.大型發(fā)電機組注入式定子接地保護原理與調(diào)試維修j.電工技術(shù),2019(10):66-67+70.2崔超,朱挺進,鄒兵.qfsn型發(fā)電機組注入式定子接地保護試驗研究j.電氣自動化,2019,41(05):35-37.3王林.一起注入式定子接地保護誤動分析與改進措施j.水電站機電技術(shù),2019,42(09):43-46