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        大型發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行分析

        2016-11-24 16:15:40郝云望
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年21期
        關(guān)鍵詞:勵(lì)磁繞組定子

        郝云望

        (內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗達(dá)拉特發(fā)電廠,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300)

        大型發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行分析

        郝云望

        (內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗達(dá)拉特發(fā)電廠,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300)

        在大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中,定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組是十分重要的兩個(gè)部分,在定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組實(shí)際運(yùn)行過程中,可能會(huì)有一定故障出現(xiàn)的,對(duì)發(fā)電機(jī)整體運(yùn)行造成嚴(yán)重影響,其中比較常見的故障就是定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的接地故障,因此對(duì)發(fā)電機(jī)中的定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行接地保護(hù)十分必要。本文就大型發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行進(jìn)行分析。

        發(fā)電機(jī);定子;轉(zhuǎn)子;接地保護(hù)

        0 引言

        在發(fā)電機(jī)組成中定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組屬于十分重要的兩個(gè)組成部分,在發(fā)電機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組實(shí)際工作過程中,接地故障的出現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組整體運(yùn)行會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此,為能夠保證發(fā)電機(jī)組整體運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性,應(yīng)當(dāng)合理進(jìn)行定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的接地保護(hù),避免故障出現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組造成嚴(yán)重危害。

        1 發(fā)電機(jī)組中定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組接地危害分析

        1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)定子繞組接地危害

        在發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中,發(fā)變組所存在故障中最常見的就是定子繞組單相接地,對(duì)于該故障而言,其發(fā)生主要原因就是絕緣被損壞,所造成結(jié)果就是繞組對(duì)鐵心短路,最終導(dǎo)致出現(xiàn)故障。在發(fā)生該故障情況下,接地電流的存在會(huì)造成接地電弧的出現(xiàn),其所導(dǎo)致結(jié)果主要包括兩個(gè)方面:其一,會(huì)在一定程度上灼傷鐵心,若鐵心融化達(dá)到一定程度,要想修復(fù)就十分困難,最終結(jié)果就是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)報(bào)廢;其二,在發(fā)生這種故障情況下,會(huì)進(jìn)一步損壞絕緣,最終所導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)果就是定子繞組兩點(diǎn)接地,進(jìn)而會(huì)造成相間發(fā)生短路或者匝間發(fā)生短路,引起發(fā)電機(jī)受到更大損害。大部分大型發(fā)電機(jī)在制造方面均需要較高成本,并且在檢修方面工期比較長,因而修復(fù)相對(duì)而言比較困難,因此應(yīng)當(dāng)安裝100%定子繞組接地保護(hù),其能夠靈敏反映出所有繞組接地故障。

        1.2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地危害分析

        對(duì)于發(fā)電機(jī)而言,其勵(lì)磁回路是不接地的,若系統(tǒng)運(yùn)行無異常情況存在,其絕緣電阻可分配繞組中各個(gè)相關(guān)部分對(duì)地電壓,在該電阻值均勻情況下,在繞組中其電壓最大值與勵(lì)磁地相比少一半。在轉(zhuǎn)子回路中,若有一點(diǎn)接地情況發(fā)生,雖然不會(huì)造成出現(xiàn)較大接地電流,然而所造成變化就是繞組在分配對(duì)地電壓方面有變化出現(xiàn),比如接地點(diǎn)偏移向勵(lì)端,在這種情況下另一端電壓便會(huì)有一定程度增加,這種情況下很容易造成連點(diǎn)接地,最終會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果出現(xiàn)。具體而言主要包括以下幾個(gè)方面:

        第一,轉(zhuǎn)子磁出現(xiàn)畸變,當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí),其會(huì)造成發(fā)電機(jī)中的電壓以及電流波形出現(xiàn)畸變情況,同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)情況。第二,勵(lì)磁電流通過部分鐵心形成回路,在接地點(diǎn)位置出現(xiàn)直流電弧,對(duì)于電弧而言,其能夠產(chǎn)生高溫作用,所造成結(jié)果就是燒壞勵(lì)磁繞組,情況較嚴(yán)重者會(huì)造成轉(zhuǎn)子鐵心有局部融化情況發(fā)生,發(fā)生永久性損傷,最終造成結(jié)果就是轉(zhuǎn)子報(bào)廢。第三,在汽輪機(jī)的外殼有較大勵(lì)磁電流雜散流過,其最終造成結(jié)果就是汽缸有磁化現(xiàn)象發(fā)生。第四,當(dāng)有短路發(fā)生的情況下,在勵(lì)磁回路中電阻也會(huì)有一定程度減少,其最終所造成結(jié)果就是勵(lì)磁電流會(huì)有一定程度增加,比如在短路匝數(shù)比較多的情況下,會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁回路中過電流。因而,對(duì)于大型發(fā)電機(jī)而言,在其實(shí)際運(yùn)行過程中同樣應(yīng)配備轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地保護(hù),進(jìn)而盡量減少設(shè)備損壞情況[1]。

        2 大型發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子繞組與定轉(zhuǎn)子繞組接地保護(hù)分析

        2.1 定子繞組接地保護(hù)組成以及工作原理分析

        在本文研究中所選擇的為64S1-95%定子接地保護(hù)以及64S2-100%定子保護(hù)兩類進(jìn)行分析,從而對(duì)定子接地保護(hù)相關(guān)組成以及工作原理進(jìn)行說明,以便更好應(yīng)用接地保護(hù),盡可能避免出現(xiàn)接地故障。

        第一,64S1-95%定子接地保護(hù)。在本次研究中以600MW發(fā)電機(jī)為例進(jìn)行分析,對(duì)于該發(fā)電機(jī)而言,其中性點(diǎn)以接地變壓器接地為其接地方式,對(duì)于其所輸入保護(hù)基波零序電壓而言,其來源為接地變壓中二次側(cè),通過中性點(diǎn)電壓的位移變化情況可判斷分析定子繞組接地故障,其保護(hù)范圍大約為定子繞組95%,其保護(hù)整定值可達(dá)到5V,其跳閘延時(shí)時(shí)間達(dá)到1.0s。

        第二,64S2—100%定子接地保護(hù)。在該接地保護(hù)方式中,是以方波為外加信號(hào)源的,對(duì)于選擇的該方波而言,其參數(shù)為電壓大約為100V,其頻率為12.5Hz,在變壓器中可將該方波注入,從而在發(fā)電機(jī)三相定子回路中加載,在未發(fā)生異常情況下,僅僅有很小電容電流,該電容電流頻率為12.5Hz,對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言,在出現(xiàn)單相接地狀況時(shí),其中頻率為12.5Hz的信號(hào)電流會(huì)發(fā)生突然性增加,這時(shí)可利用定子回路中相關(guān)對(duì)地電阻測量,這樣一來可判斷發(fā)電機(jī)定子繞組,其作用主要就是保護(hù)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)附近的相關(guān)定子繞組,避免出現(xiàn)接地故障。對(duì)于該接地保護(hù)而言,其特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn):

        其一,對(duì)于持續(xù)中性點(diǎn)而言,其位移電壓相對(duì)而言比較小,對(duì)發(fā)電機(jī)中三相電壓而言,基本上不會(huì)影響其對(duì)稱性,同時(shí)也不會(huì)增加中性點(diǎn)附加絕緣應(yīng)力。其二,在主變高壓側(cè)發(fā)生接地故障或者其它干擾,保護(hù)能夠很好避免誤動(dòng)。其三,對(duì)于發(fā)電機(jī)全部狀態(tài)而言,保證其工作能夠正常進(jìn)行,換言之,無論處于何種狀態(tài),定子接地保護(hù)均能夠正常工作。

        2.2 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)組成及工作原理分析

        在發(fā)電機(jī)組中注入適當(dāng)方波電壓,該電壓參數(shù)為波幅大約50V,頻率為12.5Hz,通過對(duì)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地電阻進(jìn)行測量,可對(duì)轉(zhuǎn)子繞組接地故障進(jìn)行判斷。Ur=50Rer/(Rer+R轉(zhuǎn)子),Rer為1kΩ,在無異常情況發(fā)生時(shí),R轉(zhuǎn)子比較大,因而Ur比較小,對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組而言,若有一點(diǎn)接地情況出現(xiàn),其R轉(zhuǎn)子便會(huì)出現(xiàn)較大幅度降低,這種情況下此時(shí)Ur相對(duì)而言較大。在利用微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行內(nèi)部換算后,可準(zhǔn)確判斷轉(zhuǎn)子絕緣降低程度。對(duì)于其保護(hù)值而言,具體如下:

        若轉(zhuǎn)子絕緣降低,并且數(shù)值達(dá)到5kΩ,這種情況下會(huì)出現(xiàn)報(bào)警,并且其報(bào)警延時(shí)為0.5s;若轉(zhuǎn)子絕緣降低,且其數(shù)值達(dá)到0.5kΩ,這種情況下會(huì)出現(xiàn)跳閘,并且跳閘延時(shí)為2.5s。但是應(yīng)當(dāng)注意,若發(fā)電機(jī)中裝配安全設(shè)施,比如在發(fā)電機(jī)中的出口接地刀閘需要合上情況下,此時(shí)應(yīng)當(dāng)退出定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)注入單元REX010,否則很容易造成損壞注入變壓器REX011[2-3]。

        3 結(jié)語

        在大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中,為能夠使其安全性及穩(wěn)定性得到保證,應(yīng)當(dāng)對(duì)其轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組進(jìn)行接地保護(hù),從而有效避免接地故障的發(fā)生,防止發(fā)電機(jī)受到損壞,保證其能夠正常運(yùn)行。

        [1]徐亮,紀(jì)可可,黃文明.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)系統(tǒng)配置及應(yīng)用研究[J].人民長江,2015(23).

        [2]徐亮,紀(jì)可可,黃文明.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)系統(tǒng)配置及應(yīng)用研究[J].水電廠自動(dòng)化,2016(01).

        [3]康偉.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)跳閘故障的分析與處理[J].機(jī)電信息,2015(09).

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.167

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