重庆大唐国际武隆水电开发有限公司
摘要:本文研究了水电厂励磁系统NES6100中增加PT慢融功能的应用。首先介绍了PT慢融功能的原理和重要性,然后深入探讨了该功能对机组稳定运行的影响。接着,文章阐述了励磁系统PT断线的判别原理,对比了原有判据与优化建议的差异。此外,还介绍了PT慢融的实验方法,并给出了在电站的实际应用情况。最后,总结了研究成果,并提出了未来研究方向。
关键词:水电厂;励磁系统;NES6100;PT慢融
一、引言
水电厂是电力系统中不可或缺的一部分,而励磁系统作为水电厂的关键设备,其稳定运行对于保障电力系统的可靠性至关重要。然而,在实际运行中,励磁系统常面临PT(电压互感器)故障的挑战,导致机组异常。为此,本文提出在励磁系统NES6100中增加PT慢融功能,以提高系统的稳定性和可靠性。
二、PT慢融的原理介绍
从熔断器的设计原理来看,若有大的故障电流经过熔丝时,由于金属效应(难
熔金属在某种合金状态下会成为易熔材料),熔丝将首先在焊有锡球的地方熔断,
随之在电弧的作用下使熔丝沿全长迅速熔化,所产生的电弧在石英砂的作用下迅速熄灭。由于现场的运行环境比较恶劣,使熔丝在重力和热积累的作用下出现老化,可能导致在正常的工作电流下发生断裂,由于熔断器足在正常的工作电流下 熔断的,熔丝的熔断时间比较长,在熔丝阻值逐渐变大的过程中,造成该相电压 的幅值下降,从而引起相关保护的误动作。
PT慢融功能是一种针对电压互感器故障的应对策略。当检测到PT故障时,传统的应对方法是立即切除故障PT,以免对机组造成更大的影响。然而,这种方法可能会导致机组非计划停机,影响电力系统的稳定性。为了解决这个问题,本文提出在励磁系统NES6100中增加PT慢融功能。该功能通过降低故障PT的加热功率,减缓其熔毁过程,为维修争取时间,从而降低对机组稳定运行的影响。
PT慢融功能的原理及工作方式
PT慢融功能的核心思想是在检测到PT故障时,不立即切除故障PT,而是通过降低故障PT的加热功率,减缓其熔毁过程。这样做的目的是为了给维修人员更多的时间来处理故障,从而减少非计划停机时间,提高电力系统的稳定性。
具体工作方式如下:
2.1故障检测:励磁系统持续监测PT的二次侧电压。当检测到电压异常时,系统初步判定为PT故障。
2.2慢融控制:一旦确认PT故障,系统自动降低故障PT的加热功率。这是通过调整励磁系统的控制逻辑来实现的,确保PT的熔断过程减缓。
2.3实时监测:在慢融过程中,系统持续监测机组的运行状态以及PT的电压变化。如果发现有进一步的问题或者维修人员没有及时处理,系统可以做出相应的调整或采取其他安全措施。
2.4通知与响应:系统通过人机界面或远程通信工具,及时通知维修人员关于PT故障的信息。这样,维修人员可以迅速响应,进行必要的维修工作。
2.5恢复正常运行:当维修人员处理完故障并确认PT恢复正常工作后,励磁系统会自动调整设置,恢复正常的运行模式。
通过这种方式,PT慢融功能不仅提高了励磁系统的稳定性,还增强了电力系统的可靠性。在实际应用中,这一功能为水电站的运行管理提供了更为智能和高效的支持。
三、PT慢融对机组的影响
励磁用发电机出口PT经常会发生高压侧熔丝松动和慢熔式熔断器阻值变大 等异常情况,导致PT二次侧电压下降和波动,以及AVR 装置内部机端电压采样值也相应的下降和波动。在自动电压控制(电压闭环)方式下的 AVR 装置会立即实时相应的增加励磁输出,以图把机端电压稳定在给定值水平。从而,导致发电机机端电压大幅抬高,并同时伴有机端电压、有功和无功的大幅波动。
增加PT慢融功能可以有效地降低因PT故障导致的机组异常风险。在故障发生时,该功能能够迅速响应,通过降低故障PT的加热功率,减缓其熔毁过程。这为维修人员赢得了宝贵的时间,可以更加从容地处理故障,从而保障机组的稳定运行。此外,该功能还可以减少因PT故障导致的非计划停机时间,提高电力系统的供电可靠性。
四、励磁系统PT断线判别原理
励磁系统通过检测PT的二次侧电压来判断其是否正常工作。当检测到异常电压时,系统会触发相应的保护逻辑。正常情况下,励磁系统的电压信号采样通过电磁感应原理进行,当PT出现断线等异常情况时,二次侧的电压信号将发生变化。通过对这些电压信号的监测和分析,可以准确地判断出PT的工作状态。一旦检测到异常电压信号,励磁系统将触发相应的保护逻辑,采取必要的措施来保障机组的稳定运行。
PT慢融功能和PT熔断功能在目的、工作原理和影响方面存在显著差异。
4.1目的:PT熔断器是电压互感器,其变换电压的目的是为了输送电能。主要用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。而PT慢融功能则是在PT内部发生故障时,通过降低故障PT的加热功率,减缓其熔毁过程,为维修争取时间,从而降低对机组稳定运行的影响。
4.2.工作原理:PT熔断器在发电机出口一、二次侧都接有保险,即熔断器。其作用是在PT内部发生故障时熔断,将故障点系统隔离。而PT慢融功能是通过特定的控制逻辑,在检测到PT故障时,降低故障PT的加热功率,减缓其熔毁过程。
总的来说,PT慢融功能主要是为了在PT故障时,为维修人员提供更多的时间来处理问题,而PT熔断功能主要是为了在电压过高时,保护线路和设备。
五、原PT断线的判据
原 PT 断线故障判据 :
5.1判据 1
|PT2 − PT1| > ∆U ,时间大于动作时间动作。∆U 默认设置为 5%额定机端电压。
5.2判据 2
a) 负序电压大于判断阀值,默认值 15%额定机端电压
b) 负序定子电流小于 12.5%
c) 时间大于动作时间
5.3判据 3
a) PT2<20%
b) PT1<5%
c) 转子电流>50%空载额定励磁电流
d) 定子电流<120%
e) 无短路试验使能,无电制动开停机令,无停机令
f) 时间大于动作时间
当励磁专用 PT 发生慢熔或接触不良时,主套调节器测得的机端电压逐渐下降,由于未能满足判据1和判据2,PT断线故障未报出,调节器不能主动切换至从套。根据本套测得的机端电压,励磁需要增加励磁电流以将机端电压抬升至电压给定值。此时就容易发生强励或者过压,造成保护动作。
原有的PT断线判据主要基于电压幅值的比较。当检测到的电压低于设定阈值时,系统判定为PT断线。这种判据简单明了,但在实际运行中可能会存在误判或漏判的情况。为了更加准确地判断PT的工作状态,需要综合考虑电压负序反时限等因素。因此,原有的单纯基于电压幅值的判据需要进行优化和完善。
六、PT断线判据的优化设计与建议
为了提高PT断线判别的准确率,本文提出了一种优化后的判据。该判据不仅考虑电压幅值,还引入了负序电压反时限等因素的综合判断。PT 慢熔判据的原理是负序反时限。
负序电压% >= | 动作时间 S |
5 | 0.06 |
4 | 0.4 |
3 | 5 |
2 | 10 |
1 | 20 |
当励磁调节器主套测得负序电压时,根据负序电压大小查表得出动作时间,
当时间大于动作时间时,即发出 PT 断线故障信号切为从套。运用查表法,可灵活配置不同负序电压下PT 断线的动作时间,以防负序电压未达到原有判据 2中5%的阈值条件,PT断线不动作,主套一直增加励磁的情况。可大大降低因发电机PT 高压熔断器慢熔导致发电机误强励和过电压事故率。
通过实验验证,优化后的判据在准确性和可靠性方面均有所提升。建议在励磁系统中应用该优化判据,以提高对PT故障的应对能力。同时,进一步研究基于人工智能和大数据分析的故障检测方法,实现更智能的故障预警和诊断。这将有助于提高电力系统的稳定性和可靠性。
七、PT慢融的实验方法
为了验证PT慢融功能的可行性和效果,本文设计了一套实验方法。首先,在励磁调节器内进行参数设置。调节器 NES6100 界面→参数设置→保护器设置
投入 PT 慢熔判据 | 1 |
负序判据电压最大点 | 5 |
负序判据电压第2点 | 4 |
负序判据电压第3点 | 3 |
负序判据电压第4点 | 2 |
负序判据电压最小点 | 1 |
负序判据时间最小点 | 0.06 |
负序判据时间第 2 点 | 0.4 |
负序判据时间第 3 点 | 5 |
负序判据时间第 4 点 | 10 |
负序判据时间最大点 | 20 |
然后,在实验中引入了PT慢融功能,通过实时监测和记录机组运行数据,评估该功能对机组稳定性的影响。实验中采用了多种工况下的模拟故障数据,包括不同类型的PT故障和不同的故障严重程度。通过对实验数据的分析,可以全面评估PT慢融功能的性能表现和实际效果。
PT 慢熔试验方法
1) 首先对调节器负序电压采样进行校准
使用保护校验仪加额定负序二次电压,通过调整采样系数,将负序电压校准到 100%;
2) 将PT断线故障信号开出接入保护校验仪,对PT断线动作进行计时验证;
3) 再将保护校验仪输出电压调整为额定正序二次电压,通过降低其中某一
相电压,获得相应的负序电压百分值,延时动作后,通过继保仪读出动作时间。
PT 断线判据负序电压百分值(%) | 继保仪单相电压降低值(V) | 继保仪某一相电压设定值(V) |
0 | 0 | 57.74 |
1 | 1.732 | 56.008 |
2 | 3.464 | 54.274 |
3 | 5.196 | 52.544 |
4 | 6.928 | 50.812 |
5 | 8.66 | 49.08 |
八、在电站应用情况
在某中型水电站进行了为期一年的实际运行测试。测试结果表明,增加PT慢融功能后,励磁系统的稳定性得到显著提高。结果表明,增加PT慢融功能对于提高水电厂励磁系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
九、结束语
本文研究了水电厂励磁系统NES6100中增加PT慢融功能的应用。通过理论分析和实验验证,发现该功能能够有效降低因PT故障导致的机组异常风险,提高电力系统的稳定性。优化后的PT断线判据能够更准确地判断PT的工作状态,减少误判或漏判的情况。在电站的实际应用中,PT慢融功能表现出良好的性能,提高了励磁系统的稳定性。
未来研究方向包括进一步完善励磁系统的保护策略,提高PT故障的应对能力。同时,可以探索更加智能的故障预警和诊断方法,结合人工智能和大数据技术,实现对机组运行状态的实时监测和智能分析。这将有助于提高电力系统的稳定性和可靠性,为保障电力供应的安全和可靠性提供更强有力的技术支持。
此外,对于水电厂的运行管理,也应当加强对励磁系统等关键设备的维护和检修工作。通过定期检查、维护和保养,确保设备的正常运行,降低故障发生的概率。同时,应重视对设备运行数据的分析和处理,及时发现潜在的故障隐患,采取有效的应对措施,以保障电力系统的稳定运行。
综上所述,增加PT慢融功能对于提高水电厂励磁系统的稳定性和可靠性具有重要意义。通过不断的研究和创新,我们有望为电力系统的安全稳定运行提供更加完善的技术支持。