大型汽轮发电机绕组同槽同相调查及保护方案定量化设计

大型汽轮发电机实际存在定子绕组匝间短路,不装设匝间短路保护是发电机安全运行的严重隐患.文中以2台300 MW汽轮发电机主保护配置方案的定量化设计为例,说明保护人员应与业主、电机制造厂家密切配合,争取汽轮发电机中性点侧引出2个中性点并装设分支电流互感器,为装设横差保护和不完全纵差保护提供可能,从而对发电机的安全运行提供高质量的保证.     

天生桥一级水电站发电机内部故障的计算和分析

由于定子绕组为整数槽分布，出现只有一匝的匝间短路，此故障的分析计算表明，各种主 保护方案均将拒动，文中特别注意发电机不完全纵差保护中性点侧电流互感器接入方式问 题，结论是多分支大型水轮发电机的不完全纵差保护，不能每相中性点侧仅接入一个分支的 电流互感器。     

发电机匝间短路保护及继电器

一、前言现代大型发电机定子绕组,每相都有两组以上的并联分支,对于每相定子绕组匝间或分支间的短路,称为定子绕组匝间短路故障。发电机匝间短路的短路电流可能超过机端三相短路电流很多,故匝问短路是发电机的一种严重故障。以往对于双星形接线而且中性点引出六个端子的发电机,通常装设单元件式横差保护,但大型机组由于一些技术上和经济上的考虑,发电机中性点侧常常又引出三个端     

大型汽轮发电机新型中性点引出方式的研究

汽轮发电机绝大多数中性点侧引出3个端子,通常只装设完全纵差保护,因而不能保护绕组匝间短路;中性点侧引出4个或6个端子并装设分支电流互感器,能够大大提高主保护方案的性能,却又带来电机设计制造的难度.为了解决上述矛盾,给大型汽轮发电机提供功能全面的主保护,提出了一种新型的中性点引出方式及主保护方案.提出将A,B相的第2分支单独引出并装设分支电流互感器,再将A1,B1,C1和C2分支接在一起形成中性点侧第3个引出端子并装设电流互感器;然后以2台300 MW汽轮发电机为例,在全面的内部故障仿真计算的基础上对新型主保护方案的灵敏度进行了校核,发现其性能显著优于传统的发电机中性点引出方式及保护方案的配置,并且该方案相比于中性点侧引出4个或6个端子的方案,对发电机的结构改动要求相对较低,更易于在工程上实现.     

大型调相机内部故障特征及纵向零序电压保护性能分析

大型调相机(容量为300 Mvar)实际运行中存在定子绕组匝间短路的可能,不装设匝间短路保护或匝间短路保护性能不完善将是调相机安全运行的严重隐患。文中运用"多回路分析法",对两种冷却方式大型调相机所有实际可能发生的内部故障进行了仿真分析,分析结果表明大型调相机现有主保护配置方案(完全纵差保护+纵向零序电压保护)存在较大的保护死区。进一步分析了纵向零序电压保护不能动作的故障类型,为大型调相机主保护性能的改善提供借鉴。     

大型发电机定子匝间短路保护

分析了大型发电机是否应装设定子绕组匝间短路保护的问题。简述了目前大型发电机定子绕组匝间短路保护方案的概况。分析认为高灵敏度单元件式横差保护是最理想的方案,但发电机必须有两组引出的中性点,电机制造厂应予满足。     

大型发电机内部短路主保护性能分析及配置方案的选择

大型发电机内部短路主保护方案的配置是大型发电机安全可靠运行的前提基础,是电力设计者的重要任务。本文对大型发电机内部短路四种主保护的原理进行了详细的叙述,通过灵敏度计算分析软件对四种主保护的灵敏度进行分析,并根据对匝间短路和相间短路的分析结果总结了灵敏度的变化规律,并将定子绕组分为两个中性点和三个中性点两种情况讨论分支组合方式,归纳了主保护方案的配置方法及最终方案的确定方法,为大型发电机配置高性能的主保护方案提供了理论基础。     

大型发电机定子匝间短路保护

分析了大型发电机是否应装设定子绕组匝间短路保护的问题,简述了目前大型发电机定子绕组匝间短路保护方案的概况,分析了认为高灵敏度单元件式横差保护是最理想的方案,但发电要必须有两组引南的中性点,电机制造厂应予满足。     

无分支电流互感器的同步发电机转子匝间短路监测方法

转子绕组匝间短路是大型汽轮发电机时常发生的电气故障,故障恶化将严重影响发电机的正常安全运行。由于中国绝大多数的大型汽轮发电机不具备分支电流互感器的安装条件,基于定子不平衡电流有效值的故障监测原理应用受到了局限。为此,本文提出一种适用于无分支电流互感器的同步发电机转子绕组匝间短路故障监测方法,该方法依据故障前后励磁磁动势的变化形成故障监测判据。在对实际励磁磁动势的计算中,仅需用到发电机的定子漏抗参数及空载特性曲线,计算精度受发电机运行方式影响较小。通过一台1对极12kW隐极发电机模拟样机的实验验证了监测方法的有效性,该方法同样适用于转子两点接地保护。     

大朝山水电站发电机主保护设计研究

基于对大朝山水轮发电机内部短路的研究,提出该机的中性点侧引出方式,主保护方案及相应电流互感器的配置。     

基于微分域电流过零点偏移特征的电抗器匝间保护新方法

以中性点不带小电抗的高压并联电抗器为研究对象,在分析电抗器空投励磁涌流特征的基础上,指出了并联电抗器不带中性点小电抗时涌流会更加严重,是引起匝间保护误动的主要原因。分析了并联电抗器空投饱和的机理,指出了电抗器绕组磁通饱和后微分域相电流过零点前后采样峰值间距会发生偏移,在此基础上提出一种基于微分域电流过零点偏移特征的电抗器匝间保护新方法。利用工频特征下相电流过零点前后峰值间距与微分域相电流过零点前后采样峰值间距的偏移程度,结合相电流线性区内各时刻电感的均方根值与额定电感之间的特征关系来识别电抗器空投饱和与匝间故障,若识别为电抗器空投饱和则闭锁匝间保护,若识别为匝间故障则经短延时开放匝间保护。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

柘溪250 MW水轮发电机主保护配置方案设计

多分支发电机定子绕组形式的差异导致了发电机不同的内部故障形式,主保护配置方案的设计需要针对具体故障集的整体保护效果展开研究,以确定发电机中性点引出方式和主保护配置原则。文章以湖南省柘溪水力发电厂扩建工程中250MW水轮发电机为对象,基于实际内部短路故障集内故障的保护效果分析,确定了主保护配置方案,可作相关工程参考。     

基于主保护不平衡电流有效值的转子匝间短路故障监测

为利用发电机主保护所配电流互感器来监测励磁绕组匝间短路故障,以三峡VGS发电机为例,采用多回路方法对故障后进入各主保护的不平衡电流进行了计算与分析;在此基础上,指出利用不平衡电流中的单次谐波进行故障监测的不足,由此提出基于主保护不平衡电流有效值的励磁绕组匝间短路故障监测原理;通过对不同短路匝比故障的计算与理论分析,指出...     

大中型发电机主保护方案和配置的定量化设计——发电机内部短路仿真软件的应用

通过2台单机700 MW的发电机（三峡电厂）和2台135 MW的发电机（平班电厂和百色电厂）主保护方案的设计，对现行设计工作中完全凭概念、经验和传统习惯的做法的科学性提出了质疑，究其原因在于没有掌握发电机内部短路的正确分析计算，不得已用机端金属性两相短路来校验保护方案的灵敏度，使得设计者对于所设计的主保护配置方案的性能心中无数。主保护配置方案的定量化设计将主保护方案的性能与发电机实际可能发生的内部短路紧密联系起来，在此基础上，按照“优势互补、综合利用”的原则寻求最佳的主保护配置方案，为大中型发电机的安全运行提供了高质量的保证。平班电厂和百色电厂发电机主保护设计的实例进一步说明在全面的内部短路分析计算的基础上进行主保护配置方案定量化设计的重要性。     

同步发电机励磁绕组匝间短路的仿真研究

转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等影响,如果不及早处理可能给机组的安全运行带来巨大威胁.近年来国内外研究主要通过实验检测及定性分析,由于不能准确计算故障电流等电气量,在实际应用中存在局限性.本文为多支路同步发电机励磁绕组匝间短路建立了改进的多回路数学模型,并提出了与励磁绕组有关的电感系数的计算方法,可以考虑气隙磁场畸变、定子绕组不平衡电流等因素的影响.针对1台4极凸极同步发电机,用该模型对不同匝数的励磁绕组匝间短路进行数字仿真,可得到短路后定、转子电流及有功功率、无功功率等.根据计算结果,本文提出励磁绕组匝间短路后定子同相不同分支之间出现分数次谐波环流、励磁电流出现基波及奇数次谐波的故障特征,并给出了物理解释,可以为转子匝间短路保护提供依据.     

基于负序电压分布的发电机定子匝间短路保护

提出发电机定子绕组匝间短路保护新判据方法,包括主判据和闭锁判据.主判据由发电机机端负序电压和中性点负序电流构成;闭锁判据由发电机机端负序电压、主变高压侧负序电压、主变中压侧负序电压、高厂变1分支负序电压、高厂变2分支负序电压构成.如果主判据为真,再判断闭锁判据是否为真,如果闭锁判据也为真,则立即闭锁保护,否则延时保护动作并发告警信号.所提方法不仅可对发电机的各种非对称故障进行反应,还可以对主变及厂用变压器的一部分内部故障进行反应;与纵向零序电压方案相比较,可不增加一次设备并且容易双重化;在靠近发电机中性点处相间故障时,可得到较高的灵敏度.     

发电电动机励磁绕组匝间短路故障在线监测

通用的励磁绕组匝间短路故障在线监测方法未加分辨地采用定子中性点不平衡电流中的所有分数次谐波分量构成监测量及相应的报警值,可能因报警值较高而对小匝数故障不够灵敏。以江苏宜兴抽水蓄能电站发电电动机为例,计算小匝数励磁绕组匝间短路故障引起的定子中性点不平衡电流并实测正常工况下固有不平衡电流,在此基础上提出了一种改进的在线监测方案,提取由匝间短路引起的不平衡电流中含量较高的3/8次和5/8次谐波电流构成报警值。仿真计算结果表明,对于江苏宜兴抽水蓄能电站发电电动机,改进的在线监测方案能对3%及以上匝比的励磁绕组匝间短路故障发出警报,灵敏性优于通用监测方案。基于所提改进方案的在线监测装置已经成功投运于江苏宜兴抽水蓄能电站4号发电电动机。     

一次与二次结合,共创发电机优化设计新方法

通过3台发电机主保护定量化设计结果的对比,说明在大中型发电机定子绕组的初步设计中应考虑发电机中性点侧的引出方式、实际可能发生的内部故障特点和相应的主保护配置方案。发电机设计(一次)与继电保护(二次)工作的分离,存在发电机安全运行的隐患。只有发电机设计与继电保护密切合作,才有可能完成定子绕组的优化设计。     

巨型水轮发电机定子绕组设计建议——由发电机主保护定量化设计引出的反思

从多个水轮发电机主保护定量化设计的工程实践中发现某些绕组形式的发电机难以取得令人满意的保护性能。提出通过合理选择定子绕组形式,兼顾电机设计和继电保护的要求,在绕组设计阶段就力求减少继电保护的动作死区。建议首选保护性能优异的整数槽“全波绕组”,同时针对其他绕组形式,探讨相应的综合优化设计规则,在不改变电机电磁性能的前提下,采取相应措施减少定子绕组内部短路时继电保护动作死区的存在比率。