发电机保护动作分析及处理

发电机保护动作分析及处理

安军红

国网西藏电力有限公司发电检修分公司 西藏拉萨 850000

摘要：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。通过相关实践研究表明，在发电机运行过程中由于存在二次回路不良、整定值不合理以及调试不当等现象，容易导致发电机变压器出现保护动作不正确等相关事件。对此，需要针对相关变压器保护动作不正确案例进行分析，采取有效对策，从而进一步提升发电机变压器保护动作的准确性和可靠性。本文针对如何提高发电机变压器保护动作的可靠性进行分析，探讨变压器纵差保护和发电机逆功率保护不正确原因，并提出具体的改进对策，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。
关键词：发电机；变压器；保护动作；技术措施
1、变压器纵差保护分析
近些年来，由于相关的二次回路缺陷问题，进而导致发电机变压器的纵差保护出现相关动作不正确事件。而由于差动电流互感器二次回路中出现相间短路现象，所引起的差动保护误动案例相对较少。最近一段时间以来，由于二次相间短路导致变压器出现纵差保护误动的相关事件共包括两起。以下针对由于两相短路所引起的变压器纵差保护误动案例进行分析，具体如下。

1.1案例概况和故障原因

在我国某发电厂的一台发电机组，其配置了一套微机型发电机变压器组保护装置，而主变压器的接线组别和纵差保护两侧插动的接线均已明确。当机组在正常运行状态时，主变压器纵差保护动作可以对发电机进行切除。而在进行保护动作时，系统不会产生冲击，运行人员没有进行操作，而且天气状况良好。对保护装置的记录进行调查后，发现主变压器A相插动原件出现动作。根据保护装置的故障录波可以发现发生保护动作时，主变低压侧插动的二次三相电流波形为正常状态，但高压侧插动二次三相电流波形出现异常情况。依据相关录波可以发现，在差动保护动作开始前的20秒内，输入插动元件的三相电流出现了相应的变化，从三相对称电流转变成三相不对称电流。

1.2分析对电流波形

根据保护装置中三相电流通道的电流波形可以看出，在二次回路处于正常状态时，该电流波形和二次三相电流波形保持相同。而当二次出现接地或者短路问题后电流波形和二次电流波形有所不同。通过具体分析发现，当仅有插动二次或输出端AB两相之间出现短路后才会产生案例中的三相电流波形。

1.3差动保护动作原因

引起差动保护动作的主要原因为，高压流入差动元件电流的大小和相位出现了具体的变化。
2、发电机变压器保护的几个技术措施

对发电机变压器保护动作不正确情况进行分析，在发电机变压器出现不正确动作问题时往往涉及到多个相关责任部门。具体来说，由于制造部门自身因素导致发电机变压器出现保护动作不正确的次数在总数中所占的比例约为56.4%，而出现问题的原因为相关保护原理和产品质量存在问题。对此，为了进一步保证发电机变压器保护动作的准确率，需要有效减少相关制造部门自身的错误问题，有效开展发电机变压器保护的选型配置和试验工作，具体来说，需要从以下几个方面来进行完善。

2.1纵差保护

发电机变压器主要采用具有比例制动特性的纵差保护机制。当保护区外出现相关故障问题后从理论上分析其差动电流值为零，但出现相关问题后，会使差动电流表现不为零状态，进而产生不平衡电流。

2.2匝间保护

对于发电机的匝间保护而言，一般情况下主要由两种具体原理构成。首先，对于每相多分支的发电机，可以应用单元横差保护措施。而对于其它发电机则可以采用纵向零序电压的方式来构成匝间保护。高灵敏单元件横差保护具体需要装设三次谐波电流滤过器，从而避免发电机由于外部故障问题，进而引起保护误动。同时，三次谐波滤过比应该高于80，可以通过相关试验来进行验证。保护动作之需要通过相关的发电机短路试验所测取的相应基波以及三次谐波最大不平衡电流值来有效进行推算。针对纵向零序电压所构成的相关匝间保护而言，电压互感器的一次中性点需要和发电机中性点进行连接。而三次谐波电压滤过器的滤过比需要确保高于80，并通过相关试验有效进行验证。为了避免外部短路过程中出现误动，需要装设负序功率方向继电器，有效进行闭锁。

2.3定子接地保护

对于100MW以上的发电机组而言，需要装设保护区达到百分之百的定子接地保护。对于百分之百的定子接地保护而言，一般可以采用基波零序电压以及三次谐波电压来进行构成。发电机机端以及三次谐波电压波往往锁着负荷大小、功率系数等的变化而出现相应的改变。在对发电机定子接地保护时，需要结合发电机在不同负荷下的运行情况所实测的发电机三次谐波电压有效值数据来进行整定计算。所以，在进行发电机组的启动试验过程中，需要对发电机三次谐波电压的试验项目合理进行安排和测量。

2.4失磁保护

发电机失磁保护一般根据定子判据、辅助判据和转子判据来进行组成，其中，定子判据主要是指静稳边界阻抗继电器或者相关异步阻抗继电器，而转子判据则主要是指励磁电压，最后，辅助判据主要是指系统电压和极端电压。除此之外，还需要配置相应的震荡闭锁和电压断线闭锁元件。其主要作用对象包括解列灭磁、减出力以及发信号等。励磁低电压定值需要结合实侧的空载励磁电压来进行计算。对于运行工况为“进相”的相关发电机而言，可以通过试验来对发电机的进相深度进行明确。而低励限制单元需要先于相关的失磁保护动作。在发电机进相运行过程当中，机端测量阻抗不需要落入到失磁保护阻抗圆内。

2.5复合电压方向过流保护

根据相关发电机变压器继电保护整定计算导则中的整定方法，对于符合电压方向过流保护的电流动作值可以按照相关变压器的额定电流来进行整定计算。在具体计算过程中，为了能够有效满足配合关系，保护时间已经有所延长，而保护时间的时延，对设备和系统而言已经失去相关后备保护的功能和作用。对此，需要对变压器、母线以及相邻线路的主保护进行加强，同时还需要对后备保护进行完善。对于变压器而言，可以采用按照短路电流整定的限时速断保护，并将其作为具体的后备保护。

2.6阻抗保护

在变压器内部出现相关短路问题后，测量阻抗和短路点的相关位置与电源阻抗大小之间有着密切的关系。所以，其并不适合作为变压内部短路的相关后备保护。但是其可以作为变压器引线和母线以及相邻线路之间出现短路问题时的后备保护。阻抗保护需要能够具有电压断线闭锁功能以及震荡闭锁功能，从而更好地发挥保护作用。
结语：综上所述，想要有效提高发电机变压器保护动作的可靠性和正确动作率，一方面需要从技术层面进行考虑，而另一方面还需要加强监督管理工作。可以说，对于发电机变压器保护动作而言，技术和监督是不可缺少的两项内容，对于提高变压器保护动作可靠性具有着重要的作用。在监督管理过程中，需要有效发挥出技术监督的重要作用，从设计、基建以及运行和维护等方面有效开展技术监督工作，做好对新产品的入网和验收工作。与此同时，还需要从以人为本的理念进行出发，有效培养相关工作人员的专业素质，提高人员的专业技能水平。
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