水輪發(fā)電機主保護配置方案設計論文

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1引出兩個中性點情況下的主保護方案

1.1分支組合方式的選擇

根據(jù)柘溪發(fā)電站的4個并聯(lián)分支的基本情況，本文主要考慮的是12-34、13-24以及14-23這三種分支的組合形式。

1.2橫差保護分析

在仿真實驗的過程中，我們對各種分支情況下的零序橫差、裂相橫差以及這兩種橫差保護相互聯(lián)合作用時候的保護效果進行了統(tǒng)計整理，在實驗的過程中，將零序橫差的保護選擇為0.04IN，并將其作為動作門檻，裂相橫差的保護采用比率的制動特性，，差動的門檻選擇為0.2IN，斜率為0.3。根據(jù)我們對零序橫差以及裂相橫差的保護可動作的故障數(shù)統(tǒng)計結(jié)果分析，我們可以看出柘溪的橫差保護具有如下特點：

a.兩種橫差保護對同相異分支的故障動作的反映靈敏度均不高，個別的分支的動作數(shù)目可以達到18種，這主要是由于同相異分支短路的匝差太小，大部分不超過1匝所造成的。

b.同相異分支的短路故障的保護效果顯示相隔的分支組合要強于其他的組合情況，而這主要是因為同相異分支的短路現(xiàn)象只能夠發(fā)生在相鄰的分支之間，比如第二分支只能夠與第一或者是第三分支發(fā)生同相異分支形式的短路故障，所以采用分支相隔的組合方式具有比相鄰分支組合更強的保護效果。

c.無論是零序的橫差還是裂相的橫差對于異相的短路故障均具有較高的反映靈敏度，這也是因為同相同分支之間的短路匝差比較小的緣故。所以柘溪水力發(fā)電站在今后的發(fā)展過程中需要不斷的加強對同相同分支以及同相異分支的短路故障的保護力度。

d.同時，仿真的結(jié)果表明，零序橫差以及裂相橫差保護的故障動作效果之間具有較強的互補性，所以為了提高保護的效果，可以考慮將二者同時裝設在同一個系統(tǒng)中。

1.3縱差保護分析

我們對發(fā)電機組中的各種不同分支的組合方式條件下的縱差保護的動作效果進行了效果的統(tǒng)計與分析，差動的門檻以及斜率的數(shù)值均與以上仿真工作中的條件相同。仿真的結(jié)果表明，縱差保護具有如下特點：a.完全的縱差保護不能夠?qū)崿F(xiàn)對于同相同分支以及同相異分支的短路故障的保護作用，但是可以實現(xiàn)對于2832中異相短路故障的完全保護動作；b.不完全的縱差保護對于各種的短路故障形式均具有較高的反映靈敏度，但是對同相同分支或者是同相異分支的故障的動作不夠靈敏；c.對相間故障具有較高的靈敏度的保護是單套的不完全的縱差保護，但是能夠?qū)崿F(xiàn)對于異相短路故障100%動作率的只有雙不完全縱差保護。

1.4聯(lián)合保護方案分析

上述的各種保護方案在單獨作用的情況下均有著一定的局限性，不能夠收到令人滿意的效果，所以需要研究橫差保護與縱差保護協(xié)同作用的保護方案。通過對組合方案條件下可動作故障數(shù)的統(tǒng)計分析，我們得出了結(jié)論包括：

a.如果選用的是3種中性點側(cè)的分支組合方式，那么最好選擇12-34式的分支組合，以便達到最高的故障動作效率；

b.如果裂相橫差與零序橫差均不對這種匝間的短路進行反映，則不完全的縱差保護方案也不能夠起到很好的保護作用或者是具有較高的動作率；

c.這種聯(lián)合保護的方案對于異相的短路故障具有較高的動作率，幾乎可以實現(xiàn)全部類型故障的動作，但是提高零序橫差或者是裂相橫差的保護門檻的時候，組合的保護方案并不能夠顯著的提高動作的效率，所以在現(xiàn)場值不確定的條件下為了提高保護的動作率，可以增加一套縱差保護，進而為異相故障提供雙重化的保護效果。

2結(jié)束語

在各種規(guī)模的水力發(fā)電站中，發(fā)電機都是關鍵的設施。但是因為發(fā)電機分支結(jié)構(gòu)以及定子繞組結(jié)構(gòu)的方式各不相同，所以實際的主保護方案的設計需要根據(jù)實際情況進行選擇。本文僅僅例舉了柘溪水電站的引出兩個中性點情況下的保護方案的設計思路，希望能夠?qū)ο嚓P的工程設計以及學術研究有所幫助。

作者：馮業(yè)海 單位：南寧廣發(fā)重工集團發(fā)電設備公司設計部