發(fā)電機匝間短路保護

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上由于發(fā)電機差動保護不能保護定子繞組匝間短故障，在發(fā)生匝間短路后，若不能及時處理，則可能發(fā)展成為相間故障，造成發(fā)電機重大損壞，因此在大機組中都裝設(shè)有發(fā)電機定子匝間短路保護，同時也可保護定子繞組斷線故障。定子繞組的保護的工作原理和構(gòu)成：1、雙星形接線的橫查保護;2、定子繞組零序電壓原理;3、負序功率方向閉鎖轉(zhuǎn)子二次諧波電流匝間短路保護;本廠1、2號發(fā)動機匝間短路是由負序過流保護動作完成的。負序過流保護是發(fā)電機運行時發(fā)生不對稱短路、發(fā)電機匝間短路引起發(fā)電機三相電勢不平衡，而產(chǎn)生發(fā)電機定子負序電流過流，引起轉(zhuǎn)子表面發(fā)熱。本廠1、2號發(fā)動機負粗電流不得大于8IN。同步發(fā)電機的匝

2、間短路保護山于縱差動保護不反應(yīng)發(fā)電機定子繞組一相匝間短路，因此，發(fā)電機定子繞組一相匝間短路后，如不能及時處理故障，則可能發(fā)展成為相間故障，造成發(fā)電機的嚴重損壞。因此，在發(fā)電機上(尤其是大型發(fā)電機)應(yīng)裝設(shè)定子匝間短路保護。一、匝簡短路的特點(1)發(fā)電機定子繞組一相匝間短路時，在短路電流中有正序、負序和零序分量且各序電流相等，同時短路初瞬也出現(xiàn)非周期分量。(2)發(fā)電機不同相匝間短路時，必將出現(xiàn)環(huán)流的短路電流。(3)發(fā)電機定子繞組的線圈匝間短路時，由于破壞了發(fā)電機A、B、C三相對中性點之間的電動勢平衡，三相不平衡電動勢中的零序分量反映到電壓互感器時，開口三角形繞組的輸出端就有3Uo，而一次回路中產(chǎn)生

3、的零序電流則會在并聯(lián)分支繞組兩個中點之間的連線形成環(huán)流。(4)由于一相匝間短路時，出現(xiàn)負序分量，它產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，因而在轉(zhuǎn)子回路中感應(yīng)出二倍頻率的電流，轉(zhuǎn)子中的電流反過來又在定子中感應(yīng)出其他次諧波分量，這樣，定子和轉(zhuǎn)子反復(fù)互相影響，就在定子和轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生一系列諧波分量。而且由于一相中一部分線圈被短接，就可能使得在不同極性下的電樞反應(yīng)不對稱，也將在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生諧波分量。(5)一相匝間短路時的負序功率的方向與發(fā)電機其他內(nèi)部及外部不對稱短路時的負序功率方向相反。大型汽輪發(fā)電機匝間短路保護必要性探討1發(fā)電機故障之一陡河發(fā)電廠7號發(fā)電機為哈爾濱電機廠產(chǎn)品，型號為QFSN2002，額定容量為235

4、MVA，定子額定電壓為15.75 kV，定子額定電流為8625A，冷卻方式為水氫氫，該機于1986年11月22日正式投運。1.1故障情況1987年1月8日5時8分，7號發(fā)電機差動保護裝置、發(fā)電機變壓器組差動保護裝置動作，跳開主開關(guān)，發(fā)電機解列。停機后檢查定子繞組發(fā)現(xiàn)：a.第40槽下線棒勵磁側(cè)(簡稱勵側(cè))A相分支引出線全部燒斷(實心24股、空心6股)，與之短路的B相分支引出線(19槽上線棒)燒斷20股;b.勵側(cè)第3，7兩槽上端部線棒水接頭燒斷，第2，4，5，6，8槽勵側(cè)上端部線棒水接頭燒成洞，以上7槽均屬C相;c.勵側(cè)第11，12，13，14，15槽上端部線棒水接頭絕緣開裂，上述線棒均屬A相。1

5、.2故障分析從定子繞組的損壞狀況分析，此次事故是機端相間短路和匝間短路同時出現(xiàn)，動作于掉閘的是差動保護。匝間保護由于有0.5 s的延時，無法判斷其是否啟動。從這次事故看，發(fā)電機定子繞組一旦出現(xiàn)故障，很可能伴隨出現(xiàn)幾種類型的故障，任何延時動作都將使損壞程度嚴重擴大，而有延時的保護在其它保護先動作的情況下，就不能判斷其是否動作，這不利于分析故障和避免發(fā)電機受損，所以應(yīng)針對各種類型的故障裝設(shè)各種類型的主保護。2發(fā)電機故障之二1990年12月6日2時29分，7號機又發(fā)生定子繞組短路事故(參見圖2)。2.1事故后檢查試驗情況a.所有風(fēng)筒內(nèi)均有積油，定子端部表面有油跡。b.勵側(cè)22號絕緣盒引水管錐形絕緣根

6、部與滌玻繩間有30mm長的放電痕跡，25號絕緣盒與引水管錐形絕緣間存在約2 mm的縫隙，可見銅導(dǎo)線，且有爬電痕跡，38號、39號絕緣盒與引水管錐形絕緣間有明顯的放電痕跡。c.端部引線V6和W2固定夾板的3個螺絲松動，絕緣已被磨損，在其周圍有如膩子狀的磨粉，發(fā)生引線絕緣磨損共有6處。d.引水管錐形絕緣處電位外移的試驗情況：外加直流7875 V勵側(cè)接頭有外移的12個，汽輪機側(cè)(簡稱汽側(cè))接頭有外移的6個，外移電壓最大值為6600V，最小值為3300 V。e.檢查汽側(cè)2號、53號絕緣盒之間的滌玻繩后表明，系繩內(nèi)燒穿，已越過1號、54號接頭，通過繩內(nèi)部形成導(dǎo)電通路。f.端部固有振動頻率測量情況為：線圈

7、位置用時鐘表示，勵側(cè)1點處外引線固有頻率106.25 Hz，7點處外引線固有頻率為112.5 Hz;汽側(cè)5號引水管接頭固有頻率為111.24 Hz，其它各測點的固有頻率均遠離倍頻。g.接頭錐形絕緣耐壓試驗結(jié)果為：勵側(cè)30號、32號接頭電位外移嚴重，交流耐壓試驗時分別在4800 V和4000 V擊穿，打開接頭絕緣后，發(fā)現(xiàn)引水管的手包錐形絕緣只有兩層深入到絕緣盒內(nèi)。h.滌玻繩綁扎耐壓試驗最低12 kV，270 s即冒煙擊穿。2.2事故原因以上試驗說明此次發(fā)電機定子短路事故主要由以下3個方面造成：a.制造工藝不好。引水管絕緣檢查時，82個中有75個沒有深入到絕緣盒內(nèi)，它們之間無搭接長度，手包錐體絕緣

8、分層或松散，絕緣盒內(nèi)填充不實，致使在兩者之間的接縫處產(chǎn)生嚴重的電位外移;b.綁扎絕緣盒的滌玻繩絕緣強度低，導(dǎo)致燒穿和閃絡(luò);c.發(fā)電機密封瓦在運行中產(chǎn)生油霧進入發(fā)電機內(nèi)部，加重了電位外移。從這次事故可以看出，發(fā)電機制造工藝及安裝設(shè)計方面的原因，都有可能造成發(fā)電機線棒端部絕緣強度下降以及振動造成的絕緣介質(zhì)磨損。這將導(dǎo)致發(fā)電機定子繞組的各種故障，雖然接地故障、相間故障的幾率較大，但匝間短路也是很可能的。3發(fā)電機故障之三1991年6月14日2時，圖3中6號發(fā)電機定子接地信號報警，定子接地保護只發(fā)信號不掉閘，停機檢查發(fā)現(xiàn)，A相出線箱處對地短路，經(jīng)處理后高壓試驗時泄漏電流仍很大，于是1991年7月20日將

9、該機組轉(zhuǎn)入大修，并對定子繞組作耐壓試驗，試驗時發(fā)現(xiàn)汽側(cè)(T側(cè))18號線棒的上線棒出槽口的直線部位與漸開線部位的交接處擊穿，對地放電。具體部位為T側(cè)鐵心槽口外200 mm處，內(nèi)有一長25 mm的放電燒黑痕跡。此次兩處定子接地故障均發(fā)生在A相，如果未及時發(fā)現(xiàn)，必將造成匝間短路故障，對發(fā)電機造成損壞，可見匝間短路保護的裝設(shè)還是非常必要的。4發(fā)電機故障之四1996年2月15日14時57分，7號發(fā)電機運行中，發(fā)電機差動、發(fā)電機變壓器組差動等保護裝置又突然發(fā)出動作信號，機組事故掉閘。事故原因分析如下：A相40號槽端部線圈鼻端外觀檢查，6根空心導(dǎo)線全部燒斷，實心導(dǎo)線17根燒斷，絕緣盒一側(cè)崩開，并對內(nèi)端蓋有放

10、電痕跡，由此推斷是鼻端連線焊接不良，接頭較長時間過熱，使環(huán)氧膠泥過熱，再加充填不實有空隙，形成碳化物;B，C，Y，X連線壓板松動，將B，Y，X連線絕緣磨損嚴重，絕緣強度大幅度下降，同時B相、C相電壓升高，碳化物絕緣不好，造成B，Y及B，Y，X 短路。正是因為定子繞組會發(fā)生相間與匝間短路和分支開焊故障，就應(yīng)根據(jù)這種狀態(tài)配置相應(yīng)的主設(shè)備保護裝置。尤其是隨著系統(tǒng)容量的不斷增大，大型發(fā)電機保護越來越強調(diào)安全性，誤動不會對系統(tǒng)造成多大的影響，而拒動或延時動作將對系統(tǒng)造成大的沖擊，威脅系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，特別是對發(fā)電機本身將造成更大的破壞。5結(jié)論通過以上幾次發(fā)電機定子繞組短路故障的分析，大致可得出如下結(jié)論：a.發(fā)電機定子繞組的同槽同相為匝間短路提供了可能性;b.由于制造工藝及材料使用等方面的原因，使發(fā)電機的定子繞組短路故障幾率增大，相應(yīng)匝間短路的幾率也增大了;c.由于振動的原因，加速了發(fā)電機定子線棒外包絕緣的老化，甚至破壞其絕緣，這樣使同槽內(nèi)的上下層線棒之間，尤其在端部，很容易短路，所以匝間短路也是不能排除的。鑒于以上分析，我們的觀點是：發(fā)電機除了裝設(shè)縱