注入式定子接地保护的应用分析及整定计算

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 注入式定子接地保护的应用分析及 整定计算 摘要： 发电机定子绕组单相接 地故障是发电机最常见的故障之一，配 置高灵敏度的 100%定子接地保护意义 重大。本文主要介绍了发电机注入式定 子接地保护的配置、保护原理、整定计 算、现场调试以及应用实例，说明了该 保护的优点和实用性，必将得到更为广 泛的应用。 中国论文网 /7/view-12984488.htm Abstract： The generator stator winding single-phase grounding fault is one of the most common faults of generator， configuration of high sensitivity 100% stator ground fault -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 protection is of great significance. This paper mainly introduces the configuration， protection principles， setting calculation， site commissioning and application examples of injection-type stator ground protection， which will get more extensive application for its advantage and practicability. 关键词： 注入式；定子接地保 护；应用分析；整定计算 Key words： injection- type；stator ground protection；application analysis；setting calculation 中图分类号：TM772 文献标识 码：A 文章编号：1006-4311（2017） 22-0224-03 0 引言 近年来发电机单机容量不断增大， 对定子接地保护提出了更高的要求。目 前，国内应用较多的 100%定子接地保 护是基波+三次谐波双频式定子接地保 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 护，但由于其受发电机工况和接地位置 影响较大，难以完全满足大型发电机对 高灵敏度的要求。而注入式定子接地保 护的灵敏度不仅与运行状况和接地位置 无关，还可以反映发电机定子绕组绝缘 下降，实时监视绝缘老化的现象。因此， 可以和双频式定子接地保护构成大型发 变组的 2 套不同原理的 100%定子接地 保护。 1 注入式定子接地保护原理 注入式定子接地保护需要相应的 外部附加设备，现场实际接线如图 1 所 示。 在发电机定子系统中注入低频电 源，等效电路如图 2 所示。其中，US 为注入电源电压；Rin 为注入电源等效 内阻；Rn 为接地变二次负载电阻；- jXC 为发电机定子绕组对地容抗；RE 为接地过渡电阻；UG0 为经分压器采集 的零序电压；IG0 为零序电流二次值。 发电机正常运行时，定子绕组对 地绝缘，回路中只有很小的电容电流， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 接地故障后，绝缘破坏，发电机定子绕 组对地阻抗变化，此时电压信号会通过 接地电阻产生电流信号。通过检测注入 的电压、电流信号，并忽略其他一些因 素的影响，根据导纳法可以计算出单相 接地故障时接地电阻一次值，计算公式 如下。 RE= 其中，K 为电阻折算系数， K=n2，n 为接地变变比，ndiv 为分压 器分压比；nCT榈缌骰衅鞅浔取 比较过渡电阻阻值，判定保护是 否动作。 2 注入式定子接地保护整定计算 以某电厂 600MW 汽轮发电机组 （3 号机）为例，介绍注入式定子接地 保护的整定过程。 2.1 接地电阻判据 2.1.1 测量电阻报警定值 600MW 机组，3Io=？燮 Isafe 3001000MW 发电机当额定电 压为 2027kV 时，Isafe=1A，考虑机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 端接地，？琢=1 所以，REH=11.5k ？赘 根据运行经验取 REH=（10.015.0）k？赘，一般取 REH=10.0k？赘。 2.1.2 报警延时 一般延时 15s，取 t=5s，报警。 2.1.3 测量电阻跳闸定值 一般定子接地电阻定值可取 1k5k，本工程取 REL=1k？赘。 为避免机组不必要的停机，跳闸 段可增加接地电流闭锁判据，仅当接地 电流超过安全电流时才允许发电机跳闸。 安全电流定值，可通过现场试验或参数 估算的方法确定。 2.1.4 跳闸延时 延时可取 0.31.0s，取 t=0.3s。 2.2 零序电流跳闸定值 IE.SEF=143.56A ？琢取 20%；URn.SEC ：机端金 属性接地时，负载电阻两侧电压；Rn： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 发电机中性点接地变压器二次侧负载电 阻。 二次值：IE.SEF=0.29A 2.3 测量回路监视定值 2.3.1 电压回路监视定值 根据短路试验检测的最低注入电 压 Umin，考虑一定的可靠系数得到。 ULF0.set=KrelUmin=0.5Umin Krel ：可靠系数，取 0.40.6。 若检测电压值小于此监视定值， 则认为出现异常情况，装置发出告警并 闭锁保护。 现场试验确定电压回路监视定值 为 0.02V。 2.3.2 电流回路监视定值 根据正常状态下检测的最低注入 电流 Imin，考虑一定的可靠系数得到。 ILF0.set=KrelImin=0.5Imin Krel ：可靠系数，取 0.40.6。 若检测电流值小于此监视定值， 则认为出现异常情况，装置发出告警并 闭锁保护。 现场试验确定电流 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 回路监视定值为 0.43mA。 2.4 补偿环节定值确定 相角补偿定值。按相角补偿试 验确定整定值为 358.3； 电阻补偿定 值。按阻抗补偿试验确定整定值为 1.4；电抗补偿定值。按阻抗补偿试 验确定整定值为 3.8；并联电阻补偿 定值。一般情况下，该电阻值都比较大， 可直接取默认的最大值，无需整定。 电阻折算系数。 K=N=6.58 现场模拟接地故障试验，确定修 正计算值为 10。 3 注入式定子接地保护现场调试 及实际应用 根据上述介绍，保护装置要准确 测量接地过渡电阻，前提是能够准确测 量注入电压和电流信号，通过适当的补 偿，最后折算成接地电阻一次值。由于 现场实际中性点接地变、负载电阻和定 子绕组对地电容设计值与实际值都有较 大的差别。因此注入式定子接地保护在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 投运前必须进行现场试验来确定相关补 偿值以及整定值。这里还以上述 600MW 汽机机组为例，介绍现场相关 调试情况。首先，根据注入式定子接地 保护接线图 1 正确接线，确保各输入输 出信号正常。实验内容主要包括：相角 校正、短路试验、模拟接地故障试验。 3.1 相角校正 保护装置是通过检测所采集的电 压电流信号大小和相位来计算接地过渡 电阻的，因此相位角的准确与否决定了 保护装置能否可靠动作。由于电压电流 回路的硬件检测通道相位检测延迟存在 差异，因此保护装置需要内置一个补偿 角度进行校正。 一种情况，我们可以考虑接地变 为理想变压器，即发电机正常运行时， 仅存在电容电流，即电流超前电压 90， 我们可以根据装置显示角度确定定值中 的补偿相角，使补偿后的相角为电流滞 后电压 270。但由于接地变参数影响， 这种校正会有一定的误差。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 另一种情况，可以利用负载电阻 呈纯阻性的特点来进行相角校正。此时 需要将接线做一下改动，如图 1 中虚线 所示。此时相角校正为 180即可。本次 试验测量相角为 178.3，相角补偿值为 358.3。 另外，正常运行时，检测得到零 序电流为 0.86mA，因此电流监测回路 定值整定为 0.43mA。 3.2 短路试验 短路试验是将接地变高压侧出线 （发电机中性点）对地金属性短接。这 是注入式回路最严重的接地故障，此时 注入电压信号被拉到最低，检测该电压 值为 0.04V，故电压监视回路定值整定 为 0.02V。通过短路试验测量补偿电阻 值 1.4，补偿电抗值 3.8，补偿后保 护装置检测出的接地过渡电阻阻值接近 于 0。 3.3 模拟接地故障试验 为了保证在发生接地故障时，保 护能可靠动作，投运前需在发电机静止 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 状态、30% 额定负载甚至并网负荷下进 行模拟接地故障试验，验证接地变高压 侧经不同阻值 （500、2K、5K、10K）电阻接 地时保护均能可靠动作。试验时需要做 好相关安全防护工作。通过模拟接地故 障试验，可以实际修正电阻折算系数理 论值。 另外还可以进行电源的空载试验， 确定电源的内阻