發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)

1、1、啟停機(jī)保護(hù)啟停機(jī)保護(hù)：發(fā)電機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)過程中，配置反應(yīng)相間故障的保護(hù)和定子接地故障的保護(hù)。 由于發(fā)電機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)過程中，定子電壓頻率很低，因此保護(hù)采用了不受頻率影響的算法， 保證了啟停機(jī)過程中對發(fā)電機(jī)的保護(hù)。以上的啟停機(jī)保護(hù)的投入可經(jīng)低頻元件閉鎖，也可經(jīng)斷路器位置輔助接點(diǎn)閉鎖。有些情況下，由于操作上的失誤或其它原因使發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)或停機(jī)過程中有勵(lì)磁電流，而此時(shí)發(fā)電機(jī)正好存在短路或其它故障，由于此時(shí)發(fā)電機(jī)的頻率低， 許多保護(hù)繼電器的動(dòng)作特性受頻率影響較大，在這樣低的頻率下，不能正確工作，有的靈敏度大大降低，有的則根本不 能動(dòng)作。鑒于上述情況，對于在低轉(zhuǎn)速下可能加勵(lì)磁電壓的發(fā)電機(jī)通常要裝設(shè)反應(yīng)定

2、子接地故障和反應(yīng)相間短路故障的保護(hù)裝置。這種保護(hù)，一般稱為啟停機(jī)保護(hù)?，F(xiàn)在一些微機(jī)保護(hù)裝置都有 頻率自適應(yīng)（跟蹤）功能，保證偏離工頻時(shí)，特別在發(fā)電機(jī)在開停機(jī)過程（565HZ），不影響保護(hù)的靈敏度。因此沒有必要再裝設(shè)啟停機(jī)保護(hù)，海鹽力源引進(jìn)美國GE公司的G60微機(jī)保護(hù)正是如此。2、誤上電保護(hù)（盤車狀態(tài)下誤合閘）發(fā)電機(jī)在盤車（大型發(fā)電機(jī)組的檢修中，經(jīng)常需要緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分一一俗稱”盤車.機(jī)組盤車可采用機(jī)械或電動(dòng)兩種方式，應(yīng)根據(jù)機(jī)組的型式和具體檢修內(nèi)容確定盤車的方式.電動(dòng)盤車是使發(fā)電機(jī)定，轉(zhuǎn)子分別通上直流電后，利用定，轉(zhuǎn)子磁場間的電動(dòng)力，使機(jī)組緩慢轉(zhuǎn)動(dòng).發(fā)電機(jī)處于電動(dòng)盤車狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于發(fā)電

3、機(jī)工作在直流電動(dòng)機(jī)狀態(tài).其原理是：當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通以恒定直流時(shí) ，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)子磁場 .此 時(shí)若定子繞組某一相也通入直流，則該相也產(chǎn)生一個(gè)磁場.當(dāng)通入的電流剛好使兩磁場的極性相反 ，則兩磁場 相互吸引，反之則相斥.當(dāng)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩大于轉(zhuǎn)子的摩擦轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)電氣角度，直至定轉(zhuǎn)子的磁軸相重合時(shí)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng).此時(shí)給定子的另一相通人電流，則轉(zhuǎn)子又旋轉(zhuǎn)一個(gè)電氣角度，這樣A,B,C三相 按順序不間斷地依次循環(huán)通人電流，則轉(zhuǎn)子便能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)）.過程中，由于出口開關(guān)誤合閘，突然加上 三相電壓，而使發(fā)電機(jī)異步啟動(dòng)的情況，在國外曾多次出現(xiàn)過，它能在幾秒鐘內(nèi)給機(jī)組造成損傷。盤車中的發(fā)電機(jī)突然

4、加電壓后，電抗接近Xd“，并在啟動(dòng)過程中基本上不變。計(jì)及升壓變壓器的電抗 Xd和系統(tǒng)聯(lián)接電抗 Xs,并且在 較小時(shí)，流過發(fā)電機(jī)定繞組的電流可達(dá)34倍額定值，定子電流所建立的旋轉(zhuǎn)磁場，將在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生差頻電流， 如果不及時(shí)切除電源，流過電流的持續(xù)時(shí)間過長，則在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的熱效應(yīng)I22t將超過允許值，引起轉(zhuǎn)子過熱而遭到損壞。此外，突然加速，還可能因潤滑油壓低而使軸瓦遭受損壞。因此，對這種突然加電壓的異常運(yùn)行狀況，應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的保護(hù)裝置，以迅速切除電源。對于這種工況，逆功率保護(hù)、失磁保護(hù)、機(jī)端全阻抗保護(hù)也能反應(yīng)， 但由于需要設(shè)置無延時(shí)元件；盤車狀態(tài)，電壓互感器和電流互感器都已退出，限制了其兼作突加電壓保

5、護(hù)的使用。一般來說，設(shè)置專用的誤合閘保護(hù)比較好，不易出現(xiàn)差錯(cuò)，維護(hù)方便。誤上電保護(hù)實(shí)現(xiàn)的原理多種多樣，其原理大同小異，主要區(qū)別在于發(fā)電機(jī)停機(jī)狀態(tài)的鑒別元件，有的用低頻元件，有的用低電壓元件，均輔以開關(guān)的輔助觸點(diǎn)。誤上電保護(hù)：發(fā)電機(jī)盤車時(shí)，未加勵(lì)磁，斷路器誤合，造成發(fā)電機(jī)異步起動(dòng)。（2）發(fā)電機(jī)起停過程中，已加勵(lì)磁，但頻率低于一定值， 斷路器誤合。3）發(fā)電機(jī)起停過程中， 已加勵(lì)磁， 但頻率大于一定值，斷路器誤合或非同期。啟停機(jī)保護(hù)：發(fā)電機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)過程中，配置反應(yīng)相間故障的保護(hù)和定子接地故障的保護(hù)。由于發(fā)電機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)過程中，定子電壓頻率很低，因此保護(hù)采用了不受頻率影響的算法，保證了啟停機(jī)過程中對

6、發(fā)電機(jī)的保護(hù)。以上的啟停機(jī)保護(hù)的投入可經(jīng)低頻元件閉鎖，也可經(jīng)斷路器位置輔助接點(diǎn)閉鎖。發(fā)電機(jī)起停過程中，已加勵(lì)磁，但頻率大于定值，斷路器誤合或非同期。采用斷路器位置接點(diǎn)，經(jīng)控制字可以投退。判據(jù)延時(shí)0.2s投入（考慮斷路器分閘時(shí)間），延時(shí)t1退出其時(shí)間應(yīng)保證跳閘過程的完成。當(dāng)發(fā)電機(jī)非同期合閘時(shí)，如果發(fā)電機(jī)斷路器兩側(cè)電勢相差180 附近，非同期合閘電流太大，跳閘易造成斷路器損壞，此時(shí)閉鎖跳斷路器出口，先跳滅磁開 關(guān)，當(dāng)斷路器電流小于定值時(shí)再動(dòng)作于跳出口開關(guān)。發(fā)電機(jī)起停過程中，已加勵(lì)磁，但頻率低于定值，斷路器誤合。采用低頻判據(jù)延時(shí) 0.2s投入， 頻率判據(jù)延時(shí)t1返回，其時(shí)間應(yīng)保證跳閘過程的完成。30

7、0MW及以上發(fā)電機(jī)組，一般都要裝設(shè)誤上電保護(hù)，以防止發(fā)電機(jī)起停機(jī)時(shí)的誤操作。當(dāng)發(fā)電機(jī)盤車或轉(zhuǎn)子靜止時(shí)發(fā)生誤合閘操作，定子的電流（正序電流）在氣隙產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場會(huì)在轉(zhuǎn)子本體中感應(yīng)工頻或接近工頻的電流，會(huì)引起轉(zhuǎn)子過熱而損失。誤上電保護(hù)原理是將誤上電分成兩個(gè)階段。以開機(jī)為例，第一階段：從開機(jī)到合磁場開關(guān)。在這期間，由于無勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)不可能進(jìn)行并網(wǎng)操作，因此要求發(fā)電機(jī)斷路器合閘和定子有電流，則必然為誤上電，瞬時(shí)跳閘；第二階段：從合磁場開關(guān)到并網(wǎng)。在這期間，用阻抗元件來區(qū)分并網(wǎng)和誤上電，誤上電一般可做到 0.5s內(nèi)跳閘，并且誤上電情況越嚴(yán)重， 跳閘也越快。誤上電保護(hù)在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后自動(dòng)退出運(yùn)行，解列后自動(dòng)

8、投入運(yùn)行。保護(hù)引入發(fā)電機(jī)三相電流和主變高壓側(cè)或者發(fā)電機(jī)側(cè)兩相電流和兩相電壓 3、突加電壓保護(hù)下面僅介紹GE公司G60保護(hù)（以低電壓元件作為停機(jī)鑒別元件）的突加電壓保護(hù)邏輯。該保護(hù)主要用于保護(hù)發(fā)電機(jī)在盤車或減速時(shí)發(fā)生誤合閘，還可以用來作為“同期失敗”保護(hù)。UV低壓元件和發(fā)電機(jī)離線狀態(tài)的邏輯配合有“與”和“或”的邏輯可供選擇（由控制字“ or Offli ne”選擇）。當(dāng)選擇“或”邏輯時(shí)，同期失敗保護(hù)投入。發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)配置及改進(jìn)措施2008-12-26 14:59:07乍者：三門核電有限公司 金崇光 來源：賽爾電力自動(dòng)化 總第72期溫州燃機(jī)發(fā)電廠220 kv主變C相開關(guān)在發(fā)變組解列過程中發(fā)生爆

9、炸。根據(jù)此次爆炸事故分析該廠發(fā)變 組保護(hù)中配置誤上電保護(hù)的必要性和可行性，并詳細(xì)闡述了發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)原理和對應(yīng)的事故危害，分 析了發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)的動(dòng)作邏輯。為消除未配置誤上電保護(hù)存在的嚴(yán)重事故隱患，該廠發(fā)電機(jī)保護(hù)進(jìn)行 了配置誤上電保護(hù)的改造，并為提高誤上電保護(hù)的可靠性采取了有針對性的改造措施。0引言溫州燃機(jī)發(fā)電廠#2發(fā)電機(jī)停機(jī)解列時(shí)發(fā)生主變220kV開關(guān)C相爆炸事故。經(jīng)分析，事故原因?yàn)?20kV開關(guān)C相機(jī)構(gòu)故障造成分閘時(shí)電弧無法熄滅而引起開關(guān)爆炸。開關(guān)爆炸后，動(dòng)觸頭導(dǎo)電部分通過支持瓷瓶內(nèi)部對金屬傳動(dòng)部件放電，單相接地短路后220kV母線的母差保護(hù)動(dòng)作。該廠#2主變220kV開關(guān)為三相聯(lián)動(dòng)開

10、關(guān)，當(dāng)發(fā)生非全相事故時(shí)，開關(guān)機(jī)構(gòu)輔助觸點(diǎn)已在分閘位置，發(fā)變組保護(hù)無法起到保護(hù)作用，如果開關(guān)不對地?fù)舸┓烹?，母差保護(hù)不動(dòng)作，發(fā)電機(jī)長期非全相運(yùn)行將造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。為此，本文針對此次事故分析發(fā)變組在發(fā)生特殊事故情況下的保護(hù)：誤上電保護(hù)，探討在該廠發(fā)變組保護(hù)中增加誤上電保護(hù)配置的必要性和可行性，并介紹該廠誤上電保護(hù)配置、改造措施及經(jīng)驗(yàn)，以供存在類似情況的電廠改造時(shí)參考和 借鑒。1誤上電事故分析及保護(hù)邏輯1。1誤上電保護(hù)對應(yīng)的事故原因所謂誤上電是指發(fā)電機(jī)在不滿足并網(wǎng)條件時(shí)，機(jī)組單相、兩相或三相并入系 統(tǒng)。它包括以下幾點(diǎn)：機(jī)組未加勵(lì)磁時(shí)誤合閘。如在 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止、盤車、啟動(dòng)前暖機(jī)（對汽輪 機(jī)）或轉(zhuǎn)子

11、沖轉(zhuǎn)加速過程中；發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前或剛從系統(tǒng)斷開后，高壓斷路器或機(jī)端出口斷路器發(fā)生單相或 兩相閃絡(luò)；發(fā)電機(jī)非同期合閘，包括頻率尚未達(dá)到允許值時(shí)斷路器誤合及頻率已接近額 定值時(shí)以較大的合閘角并網(wǎng)；誤操作、絕緣不良及 控制設(shè)備誤動(dòng)作是導(dǎo)致誤上電事故的主要原因。1。2誤上電的事故危害1。2。1未加勵(lì)磁時(shí)的誤合閘在發(fā)電機(jī)未加勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁開關(guān)斷開，發(fā)電機(jī)定子三相電流為零，機(jī)端電壓 為零。當(dāng)高壓側(cè)或機(jī)端斷路器誤合閘定子中將流過很大電流，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí) 誤合閘瞬間，轉(zhuǎn)差為1，發(fā)電機(jī)等效阻抗最小，定子電流最大。定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出很大的電流， 發(fā)電機(jī)以異步電動(dòng)機(jī)方式拖動(dòng)機(jī)組，機(jī) 端出現(xiàn)低電壓。當(dāng)

12、發(fā)電機(jī)由廠用電系統(tǒng)誤上電時(shí)，由于廠用變壓器的阻抗比較大， 發(fā)電機(jī)定子中的電流不大，造成的影響也相對較小。發(fā)生誤合閘后，轉(zhuǎn)子表面的熱量迅速積聚。機(jī)組容量越大，轉(zhuǎn)子承受過熱能 力相對越小，所以大型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子更容易達(dá)到熱積累極限而損壞。 在發(fā)電機(jī)異 步啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子大軸上的葉片將產(chǎn)生較大振動(dòng)，尤其是汽輪機(jī)葉片如在自然 頻率處停留時(shí)間過長，機(jī)械共振極易導(dǎo)致材料疲勞，嚴(yán)重時(shí)葉片或拉金出現(xiàn)斷裂。 如果發(fā)電機(jī)軸承的潤滑系統(tǒng)退出工作（如在檢修時(shí)），誤合閘還將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的 軸承損壞。1。2。2斷路器斷口閃絡(luò)誤上電保護(hù)中的斷路器斷口閃絡(luò)保護(hù)一般考慮單相和兩相閃絡(luò)， 不考慮三相 閃絡(luò)。發(fā)電機(jī)在啟停過程的相當(dāng)長一

13、段時(shí)間里僅靠斷路器與系統(tǒng)隔離， 斷路器斷 口可能因承受2倍的峰值電壓而發(fā)生閃絡(luò)。發(fā)生閃絡(luò)后，發(fā)電機(jī)定子中將流過很大的負(fù)序電流， 產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)子約2倍的 同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場，進(jìn)而在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層產(chǎn)生倍頻電流，直接威脅轉(zhuǎn)子的安全。 閃絡(luò)時(shí)還將產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩作用于 發(fā)電機(jī)上。另外，閃絡(luò)將進(jìn)一步破壞斷路器觸頭 間的絕緣，損壞斷路器。1。2。3發(fā)電機(jī)非同期合閘如果合閘瞬間發(fā)電機(jī)頻率已接近或等于系統(tǒng)頻率，而斷路器兩端電壓相位差 較大，則合閘瞬間將產(chǎn)生很大的合閘電流。 在斷路器兩端電壓正好反相（即兩端 電壓相位角差為180 時(shí)）且都為峰值時(shí)合閘電流最大；在兩端電壓相位角差為 120 時(shí)沖擊轉(zhuǎn)矩最大。如果發(fā)電機(jī)在頻

14、率較低時(shí)合閘，則 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間不僅存在較大的頻率差，機(jī)端電壓和系統(tǒng)電壓間幅值也有很大差異，角度差合格的可能性也極小。同期合閘的3個(gè)條件很可能都不滿足，至少也有2個(gè)條件不滿足，定子中將產(chǎn)生巨大的 沖擊電流。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速問存在較大差異， 定子電流將在轉(zhuǎn)子表面感 應(yīng)頻率差電流，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子表面局部溫升。如果熱積累時(shí)間過長，同樣也會(huì)損壞轉(zhuǎn) 子。非同期合閘對發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的巨大沖擊還將縮短 發(fā)電機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí) 將直接損壞大軸。另外，非同期合閘對系統(tǒng)的沖擊也不容忽視。1。3誤上電保護(hù)邏輯1。3。1誤合閘保護(hù)邏輯。誤上電保護(hù)的誤合閘邏輯如圖1所示（RCS-985呆護(hù)）：。圖1誤上電保護(hù)邏輯框圖（

15、2。jpg）（1）發(fā)電機(jī)盤車時(shí)，未加勵(lì)磁，斷路器誤合，造成 發(fā)電機(jī)異步起動(dòng)。采用 兩組PT均低電壓延時(shí)t1投入，電壓恢復(fù)，延時(shí)t2（與低頻閉鎖判據(jù)配合）退出。（2）發(fā)電機(jī)起停過程中，己加勵(lì)磁，但頻率低于定值，斷路器誤合。采用 低頻判據(jù)延時(shí)如投入，頻率判據(jù)延時(shí)如返回，其時(shí)間應(yīng)保證跳閘過程的完成（3）發(fā)電機(jī)起停過程中，己加勵(lì)磁，但頻率大于定值，斷路器誤合或非同 期。采用斷路器位置觸點(diǎn)，經(jīng)控制字可以投退。判據(jù)延時(shí)如投入（考慮斷路器分 閘時(shí)間），延時(shí)紅退出其時(shí)間應(yīng)保證跳閘過程的完成。當(dāng)發(fā)電機(jī)非同期合閘時(shí)，如果 發(fā)電機(jī)斷路器兩側(cè)電勢相差180。附近，非同 期合閘電流太大，跳閘易造成斷路器損壞，此時(shí)閉鎖跳斷路器出口，先跳滅磁開 關(guān)等其他開關(guān)，當(dāng)斷路器電流小于定值時(shí)再動(dòng)作于跳出口開關(guān)。誤合閘保護(hù)同時(shí)取 發(fā)電機(jī)機(jī)端、中性點(diǎn)電流，為提高可靠性， RCS-985A/B 發(fā)變組保護(hù)裝置還取主變高壓側(cè)電流大于 0。lie作為輔助判據(jù)。誤上電保護(hù)I 段對應(yīng)“跳其他開關(guān)”，即誤合閘時(shí)，