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[组图]永磁机匝间短路导致主变差动保护误动作分析           ★★★ 【字体:
永磁机匝间短路导致主变差动保护误动作分析
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2007-3-11    
0   引言
    某电厂300MW汽轮发电机采用发电机—变压器组单元制接线,发电机出口直接连接主变压器、高厂变。在某一次并网前,运行人员在励磁调节器 FCR方式,即手动恒磁场电流调节方式下,刚刚合上励磁机和发电机的磁场开关,进行空载50%启励升压时,发电机电压表指针瞬间满偏指示,超过额定电压,发电机—变压器组差动、主变差动和高厂变差动同时动作,机组全停。经检查,未发现发电机、变压器、高厂变以及相关连线有故障,但是通过测量永磁体副励磁机(permanent magnetic generator,缩写为 PMG,以下简称永磁机)定子绕组直流电阻发现, A,B,C相直流电阻分别为4.427mΩ,2.016mΩ, 4.426mΩ,永磁机B相有匝间短路。永磁机匝间短路在主变差动和高厂变差动、发电机—变压器组差动保护区外,这3种差动保护误动作的直接原因是永磁机匝间短路引起的主变压器、高厂变过励磁。
1   励磁调节器同步信号低压强励的特点
    这套励磁调节器是瑞典ABB公司的HPC840型微机励磁调节器。这种调节器在国外大多用于自并激励磁系统,具有同步信号低压强励功能。强励的同步信号低电压判据是:当同步信号电压低于整定值时(整定值通常为小于额定电压值的80%),强励动作。对于自并激励磁系统,同步信号都是取自发电机出口的励磁变压器电压,同步信号电压低于额定值的80%,意味着发电机电压低于额定值的80%,此时,为了系统稳定、机组安全,发电机有必要进行强励,所以这个强励判据对于自并激发电机是合理的。
    但是在国内常见的3机励磁系统中,采用这个判据就会产生问题。如图1所示,3机励磁系统的同步信号都取自副励永磁机出口电压,当副励永磁机出口电压低时(例如永磁机匝间短路),同步信号电压低,会导致误强励。
    因为该机组是高起始响应3机励磁系统,具有强励顶值电压高、速度快的特点[1] ,一旦发生误强励,足以导致发电机瞬间过电压。


    3个电压的相量图如图2所示,ùAB,ùBC比额定值要小,空间角度不对称。同步信号取样值是永磁机的三相线电压,因此,同步信号电压值也远远小于正常值,满足了同步信号低压强励的判据,引起励磁调节器误强励,从而导致发电机空载过电压。
    从故障录波器的记录来看,也发现发电机三相电压瞬间冲到1.4倍额定电压,激磁电流达10kA。该发电机出口直接连接主变压器,所以发电机过电压立即引起了主变过激磁,差动保护瞬时动作跳机,磁场过流限制、磁场过流保护、过励磁保护以及过电压保护没有达到动作整定延时,没有来得及动作。
    根据《继电保护和安全自动装置技术规程》(中华人民共和国行业标准DL 400—91)中2.3.4条的规定,电力变压器纵联差动保护应在变压器过励磁时不误动。为了满足这一要求,保护装置需要在算法上加以改进。对反时限过励磁保护的整定数据已做了修正,见表1。



3   建议   
    由于永磁机发生故障的概率很低,通常在设计上不配备保护装置。开机后一旦发生匝间短路,永磁机三相电压不平衡,且无报警。以致启励时,发电机、变压器受到了过励磁的冲击。为此提出以下建议:
    a.每次空载启励前,运行人员应该核实永磁机三相电压平衡,且电压在额定值。
    b.励磁调节器的同步信号低压强励功能,只适用于自并激励磁系统,因为在这种系统中,同步信号电压取自发电机电压。而对于3机励磁系统,同步信号取自永磁机,不宜采用这种强励方式,建议将调节器的这部分功能闭锁住。
    c.在发电机、变压器的过励磁倍数原始数据不足的情况下,反时限过励磁保护不能为了防误动而将动作延时整定得过长。

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