上电调相机内部故障分析及主保护配置方案优化设计

大型调相机实际存在定子绕组匝间短路的可能,不装设匝间短路保护将是调相机安全运行的严重隐患。运用“多回路分析法”,对上海发电机厂制造的300 Mvar调相机进行了内部故障分析及主保护配置方案的优化设计,分析表明应根据上电调相机中性点侧引出方式的差异而采取不同的主保护配置方案。与基于传统电磁型电流互感器的中性点引出方式及主保护方案相比,基于柔性光学电流互感器的裂相横差保护将彻底改变大型汽轮发电机无完善定子绕组匝间短路保护的现状,且对发电机设计制造影响小,从而为发电机的安全运行提供高质量的保证。     

变压器三角形绕组中环流的构造方法

由于Y,d接线变压器中三角形（△）侧绕组电流不易测量,使得变压器差动保护中存在电流相位补偿的问题,由此计算出的差流不能很好地反映本相励磁涌流的特征,也限制了基于等效瞬时电感变化的励磁涌流判据的应用范围。文中根据两侧绕组的电压方程,推导出△侧绕组环流与星形（Y）侧零序电压和电流之间的关系,提出了一种用于构造Y,d接线变压器中△侧绕组环流的方法,该方法与Y侧绕组接地方式无关,具有广泛的适用性。仿真与动模实验验证了该方法的正确性与有效性,结果分析表明,该方法有利于等效瞬时电感的计算及相关励磁涌流判据的实施。     

主设备保护的几个理论和运行问

电气主设备保护的原有理论基础较其它保护薄弱，而且目前正在普遍推广微机保护。 针对主设备保护几个有争议的问题，如定子绕组故障的主保护、变压器差动保护、大型发 电机变压器的接地故障保护等，提出了明确的观点，同时呼吁进一步加强主设备保护的 应用研究。     

龙滩发电机主保护配置方案

大型发电机内部故障主保护配置方案需要通过定量化设计来确定。对于多分支的水轮发电机,可以采用多种中性点引出方式,相应主保护的构成方式和组合方案数目巨大,很难通过"穷举法"获得最优的配置方案。文中通过分析龙滩发电机绕组结构和内部故障的特点,发现适当地选择中性点引出方式可以减小保护死区,从而大大减小了设计工作量。在此基础上,对龙滩发电机进行了主保护配置方案的定量化设计,最终提出了保护范围大、双重化程度高、工程上也易于实现的配置方案。     

基于测量阻抗变化的并联电抗器小匝间短路保护

通过分析并联电抗器发生匝间短路后的等效电路,提出了基于测量阻抗变化的电抗器小匝间短路保护方法。此方法根据匝间短路后电抗器测量阻抗降低,辅以电压变化开放判据区分区外故障,能够正确、快速检测正常运行小匝间短路故障以及带匝间故障投入运行的电抗器,并在投入电抗器、区外故障、系统振荡时可靠性高。分析表明,此方法定值整定简单、含义明确,抗电流互感器断线和饱和能力强。动模试验验证了保护方法的正确性与可行性。     

基于非饱和区等效瞬时电感的变压器励磁涌流鉴别方法

变压器的等效瞬时电感能够反映其饱和程度的变化,按照差流大小将变压器的运行状态划分为饱和区与非饱和区．分析了变压器经历励磁涌流和短路故障过程中,其等效瞬时电感值在饱和区与非饱和区内的变化范围及特点．根据非饱和区内等效瞬时电感大小区分励磁涌流和短路故障的方法。该方法原理清晰、整定简单、裕度大。试验结果证明,在区内短路故障以及带故障合闸时,该方法能够快速开放差动保护：在励磁涌流时,能够可靠闭锁差动保护,并有良好的抗电流互感器饱和特性．具有工程实际应用价值。     

发电机绕组匝间故障检测的新型探测线圈

为了解决现有检测方法对同步发电机(尤其是应用广泛的汽轮发电机)常见的定子绕组匝间短路和励磁绕组匝间短路故障的局限性,提出了一种新型探测线圈。理论分析表明,由于采用特殊的布置及联接方法,开路的新型探测线圈在电机正常运行或机端外部故障时端口电压为0,而在绕组内部不对称故障时会对气隙磁场的故障附加谐波感应出电动势。而且在定子内部短路与励磁绕组匝间短路故障这两种情况下,新型探测线圈端口电压的频率明显不同。在多相整流实验样机上安装了上述探测线圈,通过实验验证了理论分析的正确性,说明可以根据新型探测线圈端口电压同时反映发电机的定子和转子绕组内部故障、并通过电压频率特征来区分具体的故障类型。     

十二相整流同步发电机定子匝间短路故障计算

十二相整流同步发电机能提供大功率、高品质的直流电源,已广泛应用于舰船、飞机等移动平台中。鉴于对平台安全运行的高可靠性要求,本文对其中十二相电机可能发生的定子绕组匝间短路故障进行了理论和实验研究。建立了十二相整流发电机定子匝间短路的多回路数学模型,既可全面计及短路故障点位置和气隙磁场空间谐波,又能考虑正常及定子匝间故障情况下整流管不同通断状态引起的回路拓扑结构变化。用变步长的数值积分法求解了由时变系数微分方程组构成的数学模型,实现了系统正常及定子匝间短路故障时对发电机定、转子绕组及直流侧负载电压、电流等电气量的数字仿真。在一台特制的4kW十二相样机上进行了负载工况下定子匝间短路实验,实验结果与仿真结果吻合,验证了数学模型的正确性,并据此分析了十二相整流发电机定子匝间短路故障的电气特点。计算结果为十二相电机定子匝间短路故障的检测或保护研究提供了重要依据。