高灵敏单元件横差保护的原理及应用.pdf

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1、水电应用高灵敏单元件横差保护的原理及应用12齐寒　刘锋（1.南京协鑫生活污泥发电有限公司，江苏南京211102；2.保利协鑫能源控股有限公司，江苏苏州215000）摘要：本文论述了高灵敏单元件横差保护原理及在魏桥热电厂三期工程发电机保护中的应用，总结了工程实践中的不足之处，经对原方案及定值改进后实际实施，达到预期效果。关键词：横差；高灵敏；基波；三次谐波；不平衡电流中图分类号：TM77文献标志码：A文章编号：1674—3024（2013）12—455—02O—D之间形成环流，环流经横差保护电流互感器一次侧，前言二次侧产生感应电流流经横差保护装置，

2、启动横差保护。魏纺集团热电厂二期工程#7-#1230MW发电机绕组为在实际应用中，由于设备制造和运行等实际因素的影双星形结构，且每分支中性点均引出，设计中利用此结构响，中性点中会有少量不平衡电流。根据王维俭教授编箸特点，采用了横差保护作为发电机内部匝间、相间短路及的《电气主设备继电保护原理与应用》一书中例举的实例定子开焊的主保护，与差动保护形成双重配置。配套保护实测结果，中性点连线电流中，含有复杂的低次谐波和高装置为许继集团生产的WFB-100型微机发变组成套保护次谐波成分，其中基波分量，主要与有功功率有关，高装置，其接线图1所示：在发电机双星型

3、接线的中性点引次谐波（以三次谐波为主）分量主要与无功功率有关。出线之间装设保护电流互感器，感测两个中性点间的不平在空载、额定运行、甩负荷、外部稳态三相短路几种运衡电流达到保护目的，这种保护也属于差流保护的一种，行工况中，外部三相稳态短路时中性点连线电流远大于其因此取名为横差保护。该横差保护接线简单，保护装置也他运行工况，其波形也与其他工况有所不同。当外部短路非常简单。时，中性点连线电流中三次谐波显著增大，甚至达到基波设计院的设计参数为：发电机额定功率为30MW，额分量的5～6倍，基波和其他谐波增长缓慢，相对较小。定电压为6.3KV，额定电流为34

4、36.6A，转子双极，额定转鉴于中性点连线电流的以上特性，单元件横差保护装置应速3000转/分。发电机双星连接的中性点母排均从机腹下设置三次谐波过滤器，抑制三次谐波对整定动作电流的影引出到发电机小室，连线上穿装干式横差保护电流互感器，响，从而正确区分外部故障和内部故障，保证保护装置的电流互感器初期选用1500/5变比，后改为750/5。横差保选择性。护电流互感器二次侧连接横差保护装置。由以上分析可见横差保护原理简单、接线简单、装置简单，能够有效区分发电机内部故障和外部故障，只需保护装置对二次电流中的三次谐波进行抑制处理，就能保证保护装置具有良好的

5、选择性。2保护整定方法在工程应用中需要考虑不平衡电流可能导致横差保护误动，必须在整定中增加不平衡电流系数予以克服。整定计算中只需要考虑躲过外部故障最大不平衡电流即可。针对不平衡电流需要采取措施确定其大小，之后才能在整定中确定相应系数。下面就不平衡电流产生的原因进行分析。具体来讲，引起中性点连线中电流的因素有：图1（1）发电机定子槽齿和风通孔的存在，定子和转子磁极表面的不平整，使定子绕组产生齿谐波电动势，导致定1保护原理子电流含有高次谐波成分。如图1，在理想状态下，A与A’、B与B’、C与C’（2）水轮发电机转子磁路在直轴和交轴方向明显不同，三相及

6、同相各分支应完全对称，在三相对称负荷下及外部加之运转和安装造成的气隙不均，从而造成定子绕组感应三相对称及非对称短路时，中性点连线O与O’两点之间电功势和定子电流波形偏离正弦波，会分解出高次谐波。电位相等，横差保护电流互感器无电流通过。但在发电机（3）运行中因大轴摆动、机组振动、转子径向膨胀，内部匝间、相间短路及定子开焊的情况下，O与O’之间均将加剧气隙不均，也会产生高次谐波。会产生电位差，导致横差保护电流互感器内产生电流。例（4）运行中由铜损和铁损引起定子，转子极面的热变如B与B’间匝间短路，则D与D’之间电位相等，同相形等原因。线圈B与B’之间

7、产生不对称电压源，会导致D’—O’—可见，不平衡电流产生的原因，有机械的也有电磁的，2013年第12期建筑建材装饰455水电应用有结构方面的静态因素，也有运行方面的动态因素。精确则高灵敏单元件横差保护动作电流Iset应按下式整定：22计算不平衡电流的大小几乎是不可能的，行之有效的方法Iset=Krel.Kaper.√Iunb.1.max+（Iunb.3.max/K3）是现场实测。Krel为可靠系数，取1.5；例如，经实测魏纺集团热电厂8#机，在有功Kaper为暂态系数，取2；29.00MW、无功15.00Mvar三相负荷电流分别为3079A、Iu

8、nb.1.max为外部短路时基波不平衡电流最大值；3022A、3039A时，中性点二次电流为0.119A换算到一次Iunb.3.max为