發(fā)電機(jī)相間短路設(shè)置同測(cè)定研究

1配置于發(fā)電機(jī)機(jī)端的阻抗保護(hù)在定子短路過程中的問題發(fā)電機(jī)短路瞬間，因?yàn)閯?lì)磁繞組的磁鏈不能突變，且因?yàn)檗D(zhuǎn)子阻尼繞組的作用，電樞磁通將通過定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙、轉(zhuǎn)子阻尼繞組旁的漏磁路徑和勵(lì)磁繞組旁的漏磁路徑，此時(shí)主磁路徑所對(duì)應(yīng)的電抗即為直軸次暫態(tài)電抗Xd.短路發(fā)生幾個(gè)周波之后，既經(jīng)過Td時(shí)間后，轉(zhuǎn)子阻尼繞組作用消失，電樞磁通主要通過勵(lì)磁繞組旁的漏磁磁通、空氣隙，此時(shí)主磁路徑所對(duì)應(yīng)的電抗比次暫態(tài)要大，稱為Xd.自短路開始經(jīng)過Td之后各種電磁關(guān)系已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)后的電樞磁通通過轉(zhuǎn)子鐵芯及其周圍的漏磁路徑，此時(shí)主磁路徑所對(duì)應(yīng)的電抗為Xd，因?yàn)閯?lì)磁電源的消失，此時(shí)的短路電流I

1/Xd.因?yàn)槎ㄗ永@組短路過程中，電樞繞組反應(yīng)電抗的變化，將使得以發(fā)電機(jī)做為保護(hù)對(duì)象的阻抗保護(hù)失去目標(biāo)。因?yàn)楹髠浔Ｗo(hù)一般動(dòng)作時(shí)間稍長(zhǎng)，一般均大于3s，有的甚至大于7s，經(jīng)過此延時(shí)的定子繞組反應(yīng)電抗已變?yōu)榉€(wěn)態(tài)值Xd.因此若阻抗保護(hù)按Xd整定顯然是不對(duì)的，因?yàn)檠訒r(shí)后的阻抗軌跡點(diǎn)已滑出阻抗圓，將導(dǎo)致阻抗拒動(dòng)。而阻抗保護(hù)不可能按Xd整定。另外，對(duì)于電流回路取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)CT，電壓取自機(jī)端PT的情況，當(dāng)定子繞組發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)感受到的故障電流為發(fā)電機(jī)提供的故障電流，電壓則為系統(tǒng)提供的故障電壓。在這種情況下，電流與電壓不是同一系統(tǒng)的故障量，因此沒有相位方向上的比較關(guān)系，只有比值關(guān)系。因此此種情況的阻抗保護(hù)只能按正圓整定，整定半徑取所有保護(hù)對(duì)象中的阻抗最小值，即取變壓器短路阻抗XT整定。如果阻抗保護(hù)的電流量取自發(fā)電機(jī)出線側(cè)CT，則不存在計(jì)算阻抗用的電壓、電流不是一個(gè)系統(tǒng)的問題，可以按拋圓整定，拋向發(fā)電機(jī)，但同樣存在感受電抗變化的問題，而且應(yīng)該注意與失磁保護(hù)、失步保護(hù)等反應(yīng)異常運(yùn)行工況的保護(hù)元件的配合。阻抗保護(hù)的電流取自機(jī)端CT時(shí)，保護(hù)在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前及并網(wǎng)于弱電網(wǎng)時(shí)將失去保護(hù)作用，因?yàn)榇朔N情況下發(fā)電機(jī)發(fā)生相間短路故障時(shí)，系統(tǒng)無法提供故障電流。根據(jù)清華大學(xué)電機(jī)系多回路分析法計(jì)算結(jié)果，取用機(jī)端CT、PT的阻抗在發(fā)電機(jī)發(fā)生短路故障時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)大多數(shù)位于以原點(diǎn)為圓心、以Xd為63第33卷第5期2005年3月根據(jù)以上分析，因?yàn)檎ㄔ瓌t、保護(hù)區(qū)的不明確，本人認(rèn)為不宜取以阻抗保護(hù)來做發(fā)電機(jī)相間短路故障的后備保護(hù)。2形成保護(hù)邏輯。這種保護(hù)在用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)后備保護(hù)時(shí)，相間故障情況下，復(fù)合電壓條件會(huì)一直滿足，而過電流元件卻會(huì)因故障電流的衰減而無法一直滿足，最終結(jié)果是無法起到后備保護(hù)的作用。通過下面（例解）的計(jì)算我們得知，3s后故障電流已衰減至0.25倍額定電流，因此按躲負(fù)荷電流整定的過電流元件是無法動(dòng)作的。3自并勵(lì)發(fā)電機(jī)短路故障電流計(jì)算算例以河北南網(wǎng)一200MW發(fā)電東莞發(fā)電機(jī)回收

深圳發(fā)電機(jī)回收nyads6ki機(jī)變壓器組分析：（注：以下計(jì)算未注明單位的量均為標(biāo)么值，基準(zhǔn)側(cè)為發(fā)電機(jī)側(cè)）因?yàn)槲覀冇?jì)算的目的是分析發(fā)電機(jī)相間后備保護(hù)的動(dòng)作行為，發(fā)電機(jī)后備保護(hù)的電流取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)CT，因此在實(shí)際計(jì)算時(shí)，只考慮發(fā)電機(jī)提供的短路電流，不必考慮Xs的作用。因此短路電流計(jì)算公式變?yōu)橐虼酥髯兏邏簜?cè)三相相間短路時(shí)，短路電流衰減。只有當(dāng)Xt+Xs大于Xscr時(shí)，短路電流才不衰減。因?yàn)槿喽搪钒l(fā)生機(jī)會(huì)較小，發(fā)電機(jī)相間短路后備保護(hù)一般與主變高壓側(cè)兩相相間短路配合，需計(jì)算兩相相間短路的臨界外接電抗：計(jì)算公式：Xscr=XdC-1-X其中：X為額外電抗，兩相不對(duì)稱短路時(shí)X=X2兩相相間短路的臨界外接電抗為：Xscr（2）=0.1

25%Un時(shí)，電流元件定值=25%Isetting.一般保護(hù)裝置提供的動(dòng)作時(shí)間為一組反時(shí)限特性，包括反時(shí)限、非常反時(shí)限、極端反時(shí)限以及IAC、IEC等標(biāo)準(zhǔn)的反時(shí)限等。電流定值一般按躲負(fù)荷電流整定，取1.5In.時(shí)間特性曲線的選取可按主變高壓側(cè)相間短路動(dòng)作時(shí)間與系統(tǒng)保護(hù)備用段動(dòng)作時(shí)間來配合整定曲線的長(zhǎng)延時(shí)段，機(jī)端三相短路的動(dòng)作時(shí)間與發(fā)電機(jī)主保護(hù)配合整定曲線的短延時(shí)段。分析看出，電壓限制過流反時(shí)限保護(hù)可以很好地起到后備保護(hù)的作用，既可與系統(tǒng)保護(hù)正常配合，又可作為發(fā)變組后備保護(hù)。4.2電流記憶型復(fù)合電壓過流保護(hù)（見于國(guó)產(chǎn)保護(hù)）保護(hù)原理。如圖所示，保護(hù)啟動(dòng)后，電流元件保持，延時(shí)出口動(dòng)作；若期間故障消失，則電壓元件返回，保護(hù)返回。保護(hù)的整定與常規(guī)復(fù)合電壓過流保護(hù)整定相電流記憶型復(fù)合電壓過流保護(hù)動(dòng)作電流記憶型復(fù)合電壓過流保護(hù)原理簡(jiǎn)單，整定計(jì)算簡(jiǎn)單。與電壓制動(dòng)過流保護(hù)相比，無論是發(fā)電機(jī)相間故障還是變壓器高壓側(cè)相間故障，動(dòng)作時(shí)間相同；而電壓限制過流保護(hù)在反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間故障時(shí)，動(dòng)作延時(shí)比反應(yīng)變壓器高壓側(cè)相間故障時(shí)短，更利于發(fā)電機(jī)嚴(yán)重故障的盡快切除。4.3電壓保持型阻抗保護(hù)（見于SIEMENS的7UM516）保護(hù)原理。保護(hù)由過流元件做為啟動(dòng)元件（Faultdetection），也可選為低壓閉鎖過流元件。啟動(dòng)元件動(dòng)作后啟動(dòng)阻抗判別元件、開放出口跳閘矩陣。Siemens推薦保護(hù)取用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)CT、機(jī)端PT.阻抗元件為三段對(duì)稱四邊形動(dòng)作特性。Z1

元件按保護(hù)至主變高壓側(cè)引線及開關(guān)站母線考慮，時(shí)間T2應(yīng)與系統(tǒng)保護(hù)配合。T3元件為保護(hù)啟動(dòng)元件的出口跳閘延時(shí)，過流元件動(dòng)作后由低壓過流元件保持，因?yàn)檫^流元件動(dòng)作值整定較低（一般按躲正常負(fù)荷電流考慮），因此動(dòng)作延時(shí)T3應(yīng)取稍長(zhǎng)的延時(shí)。啟動(dòng)元件的判別邏輯（圖中僅示出L3相動(dòng)作原理，其余兩相與此相同）。Siemens7UM516的阻抗保護(hù)邏輯雖然復(fù)雜，但使用時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行整定配置。這種阻抗保護(hù)是記憶型復(fù)合電壓過流保護(hù)與阻抗保護(hù)的一種延伸，因?yàn)樵淼南拗?，仍然不能反?yīng)大多數(shù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)定子繞組一般均為多分支并聯(lián)組成，汽輪發(fā)電機(jī)一般為兩個(gè)分支構(gòu)成，發(fā)生內(nèi)部相間短路時(shí)短路相的所有分支不可能都發(fā)生短路，因此阻抗保護(hù)計(jì)算軌跡大多位于以發(fā)電機(jī)Xd為半徑的正圓之外，使保護(hù)無法反應(yīng)。另因?yàn)闀簯B(tài)過程中發(fā)電機(jī)定子鐵磁關(guān)系的變