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        淺談汽輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的整定及校驗(yàn)

        2020-08-31 05:42:24侯進(jìn)沖
        機(jī)電信息 2020年20期
        關(guān)鍵詞:汽輪發(fā)電機(jī)

        摘要:闡述了發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)整定及校驗(yàn)的計(jì)算過程,并對失磁保護(hù)進(jìn)行了模擬試驗(yàn),以供電氣工程技術(shù)人員參考。

        關(guān)鍵詞:汽輪發(fā)電機(jī);整定計(jì)算;保護(hù)校驗(yàn)

        0 引言

        同步發(fā)電機(jī)失磁使得發(fā)電機(jī)以感應(yīng)發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行,此時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加,輸出的有功功率降低,發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)吸收無功功率,從而在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出大電流,定子電流值可能達(dá)到2倍的額定電流值,在短時(shí)間內(nèi)引起發(fā)電機(jī)內(nèi)部過熱。此外,發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)吸收大量的無功功率,如果系統(tǒng)無功儲(chǔ)備不足,差額越大,系統(tǒng)電壓水平下降越嚴(yán)重,將嚴(yán)重威脅到系統(tǒng)的安全運(yùn)行,甚至使系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解[1]。

        1 失磁保護(hù)邏輯

        云南先鋒化工有限公司50 MW發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)采用SEL-300G型微機(jī)保護(hù)裝置,用一對帶偏移電抗特性的姆歐阻抗圓來檢測發(fā)電機(jī)的失磁故障,其動(dòng)作特性為負(fù)向偏移電抗元件特性。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)邏輯如圖1所示,40XD1為一段失磁保護(hù)元件的偏移電抗;40Z1P為一段姆歐阻抗圓的直徑;40Z1D為一段失磁保護(hù)動(dòng)作出口元件;40Z1T為一段失磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限;40XD2為二段失磁保護(hù)元件的偏移電抗;40Z2P為二段姆歐阻抗圓的直徑;40Z2D為二段失磁保護(hù)動(dòng)作出口元件;40Z2T為二段失磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限;40ZTC為力矩控制方程,40ZTC=!60LOP。

        2 失磁保護(hù)的整定計(jì)算

        SEL-300G型微機(jī)保護(hù)裝置失磁保護(hù)的動(dòng)作特性如圖2所示,失磁保護(hù)二段阻抗元件的姆歐動(dòng)作上邊界圓與阻抗平面的縱軸交點(diǎn)為負(fù)向偏移電抗時(shí),其一段姆歐阻抗圓的直徑40Z1P等于-1.0 pu(即發(fā)電機(jī)額定阻抗),一段失磁保護(hù)的偏移阻抗40XD1等于發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗-Xd′/2,二段姆歐阻抗圓的直徑40Z2P等于發(fā)電機(jī)的直軸電抗Xd,二段失磁保護(hù)的偏移電抗40XD2等于一段失磁保護(hù)的偏移電抗[1]。Xd′、Xd為標(biāo)幺值,需折算到二次側(cè)有名值,即:

        式中:Uj為發(fā)電機(jī)二次側(cè)額定電壓基準(zhǔn)值,變比為10.5 kV/100 V;Ij為發(fā)電機(jī)二次側(cè)額定電流值;Xd′、Xd為發(fā)電機(jī)銘牌參數(shù)(標(biāo)幺值);Sj發(fā)電機(jī)額定視在功率。

        3 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值表

        邏輯方程:40ZTC=!60LOP整定為1;一段阻抗圓直徑:40Z1P=88.2 Ω;一段阻抗圓偏移阻抗:40XD1=-19.5 Ω;一段延時(shí)動(dòng)作時(shí)間40Z1D=0.3 s;二段阻抗圓直徑:40Z2P=306.8 Ω;二段阻抗圓偏移阻抗:40XD2=-19.5 Ω;二段延時(shí)動(dòng)作時(shí)間:40Z2D=1.0 s;二段保護(hù)方向監(jiān)視角:0°。

        4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)校驗(yàn)

        失磁保護(hù)作為發(fā)電機(jī)重要的保護(hù)之一,試驗(yàn)重點(diǎn)要模擬發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的失磁狀態(tài),驗(yàn)證其動(dòng)作的可靠性和靈敏性。

        4.1? ? 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

        (1)做好安全措施和技術(shù)措施,斷開保護(hù)裝置處所有電流端子拉板,拆除A、B、C、N相電壓線,將微機(jī)保護(hù)裝置與外接回路斷開,測試電壓回路絕緣合格。

        (2)退出SEL-300G保護(hù)屏所有保護(hù)及開關(guān)跳閘壓板,測試時(shí)只投入失磁保護(hù)壓板,防止其他保護(hù)動(dòng)作影響到試驗(yàn)結(jié)果。

        4.2? ? 發(fā)電機(jī)一、二段失磁保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算

        式中:Krel為可靠動(dòng)作系數(shù);Uj為二次側(cè)相電壓。

        計(jì)算發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下,低勵(lì)使發(fā)電機(jī)達(dá)到穩(wěn)態(tài)極限,汽輪發(fā)電機(jī)功角δ=90°時(shí),其動(dòng)作電壓值U=Ij×40XD1=

        0.687 4×19.5≈13.4 V,可靠動(dòng)作電壓U1=Krel×U=1.05×13.4≈14.1 V,Krel為可靠動(dòng)作系數(shù),Ij為發(fā)電機(jī)二次側(cè)額定電流。

        4.3? ? 發(fā)電機(jī)一、二段失磁保護(hù)校驗(yàn)

        (1)測試儀加正序電壓UA:57.74∠0°,UB:57.74∠-120°,UC:57.74∠120°。保持電流角度IA:0.562∠-90°,IB:0.562∠-210°,IC:0.562∠30°不變,增加電流幅值,步長0.05 A,記錄一段失磁保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)。

        (2)測試儀加正序電壓UA:57.74∠0°,UB:57.74∠-120°,UC:57.74∠120°。保持電流角度IA:0.186∠-90°,IB:0.186∠-210°,IC:0.186∠30°不變,增加電流幅值,步長0.05 A,記錄二段失磁保護(hù)動(dòng)作數(shù)據(jù)。

        (3)測試儀加正序電流IA:0.7∠0°,IB:0.7∠-120°,IC:0.7∠120°不變,分別改變電壓大小至UA:13.65∠-90°,UB:13.65∠-210°,UC:13.65∠30°以及UA:14.35∠-90°,UB:14.35∠-210°,UC:14.35∠30°,步長2 V,記錄失磁保護(hù)的兩次動(dòng)作數(shù)據(jù)。

        4.4? ? 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作記錄

        發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作記錄如表1所示。

        5 結(jié)語

        在發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)中,失磁保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)是難點(diǎn)之一。本文通過對發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算和模擬試驗(yàn),對于發(fā)電機(jī)的保護(hù)整定計(jì)算及校驗(yàn)工作具有一定指導(dǎo)意義,可供工程技術(shù)人員參考。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 王維檢.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京:中國力出版社,1996.

        [2] SEL-300G微機(jī)保護(hù)裝置使用手冊[Z].

        收稿日期:2020-07-06

        作者簡介:侯進(jìn)沖(1976—),男,云南丘北人,工程師,研究方向:電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置、計(jì)算及電氣運(yùn)行維護(hù)。

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