误上电保护的逻辑定值分析
发电机误上电保护的逻辑分析及改进措施 崔旭光

发电机误上电保护的逻辑分析及改进措施崔旭光摘要:处在盘车状态中的发电机如果错误合上了出口断路器,则会存在较大可能表现为故障现象。
这是由于,发电机一旦处于误上电的故障状态,那么机端就会突然增大工频电压。
遇到上述状态时,定子绕组以及转子之间将会产生滑差,以至于转子被烧毁。
因此可以得知,误上电的发动机很可能威胁到整个发电机的平稳运转,在情况严重时还将会带来人身伤害及其他损失。
为了从根源上防控上述故障的频繁产生,针对误上电保护的发电机有必要进行逻辑分析;结合误上电的根本原因,探求可行的改进措施。
关键词:发电机;误上电保护;逻辑分析;改进措施在电力生产中,发电机构成了其中很关键的部分。
然而实质上,发电机本身具有复杂度较高的内部结构,对此如果不慎加以控制,那么就可能突然表现为故障现象。
例如:盘车状态的发电机如果表现为误上电的错误现象,那么发电机的机端就可能承受过高的电压;在情况严重时,过高的工频电压还容易烧伤定子或者转子等部件[1]。
由此可知,如果能够分析误上电保护的内在逻辑,就可以因地制宜给出针对性的保护对策。
这是由于,针对误上电保护应当设置更有效的逻辑,对此加以全方位的技术改进。
一、进行误上电保护的重要意义运行时的发电机如果出现了断路器的错误闭合,就会增大机端承受的负荷量,以至于超出了机端可承受的最大限度。
在此种状况下,定子以及转子将会表现为相对明显的滑差,转子因此就可能被差频电流烧伤。
通常来讲,多数发电机组都配备了误上电保护的相关措施[2]。
发电机出口设有断路器,因此有利于顺利运行。
然而,发电机出口处的断路器如果缺乏必要的隔离刀闸,那么未经并网的发电机在执行主变倒送电的全过程中就无法设置足够的断口,以至于产生了错误的合闸。
由此可见,为了从根源上防控错误上电的现象产生,针对整个发动机装置有必要设置保护逻辑,对此予以全面的改进。
目前的状态下,电力企业具体在生产运行时,通常都不能缺少发电机作为保障。
针对电力生产的整个流程来讲,发电机都应当属于其中的核心与关键。
电厂误上电保护动作分析

某电厂#1机组误上电、断路器闪络保护动作分析1概述2012年08月07日22时42分50秒655毫秒(因GPS对时时钟源的问题,所有的保护装置显示时间是2011年08月08日,下同),某电厂1号机组B套保护屏柜发电机误上电保护启动,216ms后发电机误上电保护跳闸,504ms后主变高压侧断路器闪络保护跳闸。
2012年08月07日22时42分50秒657毫秒(保护装置显示时间是2011年08月08日),1号机组A套保护屏柜发电机误上电保护启动,216ms后发电机误上电保护跳闸,504ms后主变高压侧断路器闪络保护跳闸。
事后查明故障原因是发电机与系统解列后,经过大约9s主变高压侧A相开关发生了闪络,最终导致主变高压侧A相开关发生了爆炸。
由于两套保护动作结果相同,以下分析以B套保护数据和波形为例。
装置跳闸报告如下图所示:图1 装置跳闸报告装置变位报告如下图所示:图2 装置变位报告由跳闸报告和变位报告可见,首先是主变高压侧断路器断开,过了大约9s(由变位报告79和80判断),主变后备保护启动,随后误上电保护、发电机后备保护、发电机过负荷保护相继启动,误上电保护和断路器闪络保护经过整定延时后跳闸,跳母联开关,关主汽门。
失灵保护动作后切除故障,主变差动保护启动,随着电流的衰减,各保护相继返回。
2保护动作数据和波形分析2012年8月15日,从现场取回了RCS-985发变组保护装置波形和故障录波器的波形,分别如图3~图5所示。
图3是保护装置CPU板的故障波形,记录了启动时刻8个周波的波形和跳闸时刻8个周波的波形。
图4是保护装置MON板的故障波形,最长可记录4s的波形,本次录波只截取了大约1s的波形。
图5是故障录波器记录的波形。
从保护装置MON板的录波,可以清晰地看出保护启动和跳闸的时序。
结合保护装置MON板的录波和故障录波器的录波,可以看出误上电和断路器闪络保护跳闸后,机组和系统发生了振荡,当闪络端口两侧电压相位差接近零度时,电流接近于0(如图4(b)所示,电流最小处主变高压侧A相电压滞后机端A相电压约30度),电流减小后保护动作返回。
误上电保护的逻辑定值分析及改进

文 献标识 码 : B
文 章编 号 : 0 80 9 ( 0 7 0 — 0 80 1 0 — 1 8 2 0 ) 2 0 5 —2
1 引 言
大唐石 门有 限 责任公 司 2号发 变组保 护于 2 0 04 年1 0月改为 微机 保护 装 置 。保护 安装 调试 完成后 , 在模 拟 正常运 行直 流掉 电故 障现象 时 ,发 现误上 电 保护 误 动作 出 口 ,导致 误 上 电保护不 能正 常投入运 行 ;新投 产 的 3 ,4号机 组 同型微 机保护 中误上 电保 护存 在 同样 的问题 ,因此 ,必须 对误上 电保护 进行
1 则 与 门 2 出为 1 若 此 时三相 过 电流元 件 I 作 , 输 。 动
图 l 发 电机 误 上 电保 护 逻 辑 框 图
输 出为 1 ,则 与 门 3 出为 1 输 ,判非 同期合 闸,经 延 时t 动作 非 同期合 闸保护 出 口。 2 3 过 电流 元件 I . 动作 电流 整定 值计算
维普资讯
技 改 园地
湖 南
电 力
第2 7卷/ 0 7 第 2期 20 年
误上 电保护的逻辑定值 分析及改进
甘槐樟 ,邹 巍 ,刘 长 明
( 大唐石 门发 电有限责任 公 司,湖 南 石 门4 5 0 ) 1 3 0
摘 要 : 近年 来 大型机 组均 配置 了发 电机误 上 电保 护 。 对石 门电厂2号发 电机 误上 电保 针
兰 五_ 3
一
机在盘 车或 升速 过程 中 ( 加励 磁 )突然误并 入 电 未 网保护 动作 的 3个 判 据 ,故而通 过 与门 1 ,3立 即出
3 1 根 据 上述 逻辑 及 定值 分析 , 以看 出, . 可 在正 常
发电机组误上电事故的继电保护动作分析

1 事故经过
20 年 3 3 05 月 1日,南方某发 电厂某发电机组 ( 容量 30MW) 0 在盘车状态下 ,其主变压器高压侧
维普资讯
第1 9卷 第 4期
20 0 6年 4月
广 东 电 力
GUANGDONG ECT C P0W ER EL RI
VO l 9 NO 4 l1 . Ap . 0 6 r2 0
文章编号 :0 720 2 0 )40 6 —3 10 —9 X(0 6 0 -0 80
子绕组过 负荷保 护和转子过 电压保护 的动作情况。根据 发 变电组保 护的 整定和 动作情 况 ,找 出此次误上 电事故 中主设备没有得到有效保护的根本原 因。最后建议 :3) Mw 及 以上 的发 电机 组都 应装设 专 门的误上 电保护装 () (
置 ,同时 ,机组并 网前 ,应对转子过 电压保 护 系统做 全面的检查 。 关键词 :发 电机 ;误上 电;保护 ;逆功率
发 电机 组误 上 电事 故 的继 电保 护 动作 分 析
陈晓科
( 东省 电力试验研 究所,广州 5( () 广 16)) 1 (
摘
要 :发 电机 组误 上电事故常常被人 忽视 ,大容量机 组误上 电事故 的危 害 则超 出想象。针对近期 国 内一次发
电机组误上电事故,较为详细地分析 了事故 中涉及到的发 电机误上电保护、程序跳逆功率保护、失磁保护、定
中图分类号 :T 7 M74
文献标 识码 :A
Anay i fr a to fr l y o i a v re ne g z to fa g n r t rs t l sso e c i n o e a st n d e tnte r ia i n o e e a o e
发电机误上电保护配置改进及整定运行研究

关 键 词 误 上 电保 护 阻 抗判 据 整 定 运 行 维 护 同期
1 概 述
发 电机停 机 或 启机 过 程 中 未满 足 同期 条 件 时其 出 口断 路 器 误 合 闸统 称 为 误上 电 。 由于误 上 电会 造 成 发 电机 严 重
率 ,但会从 电网吸收大量无功功率 ,可能引起 电网崩溃 ,
电工技术 I 2 0 1 5 l 1 期 I 1
继 电保 护 技 术
误 上 电 时均 可正 确 动作 ,其 逻 辑 如 图 3 所 示 ,阻 抗 元 件 动
作特 性 如 图 4所 示 。
式 中 ,J 为 冲击 电流 ,, 一
( x = = = xs … +x +x ,
臣 粤
—
恼 {一
压为零 。此时若发电机 出口断路器误合 闸,定子 中将产生 很大的电流 ,特别是转 子静止时误合 闸,转差 为 1 ,发 电
机 等 效 阻抗 最 小 ,定 子 电流最 大 ; 同时 ,定 子 电流 所 建 立
图 2 采 用低频和 过流 元件的误上 电保护逻辑图
刀 闸 ,在 主变 倒 送 电 、发 电机 未并 网 的相 当长 一 段 时 间 内 只有 一 个 断 口,可 能发 生 误合 闸 。该 发 电机 电气 主 接 线 如
图 1所示 。
5 0 0 k V I l 母
的冲击 电流,由于转子转速与 同步转速间存 在较大差异 , 定子 电流将在转子表面感应频率差电流,导致转子表面局 部温升 ,若热积累时间过长,则会损 坏转子 。非 同期合 闸 对发 电机组产生的巨大冲击还将缩短发电机 的使用 寿命 ;
重 保 护 ,快 速 出 口。在励 磁 开关 已合 闸准 备 并 网 时 过 流判 据 被 闭锁 ,若此 时 发 电机 出 口断路 器 误 上 电 ,则 阻抗 元 件 动 作 ,出 口跳 闸 。阻 抗 元 件 “ Z <动作阻抗定值 ” 判 据 为
发电机误上电保护配置的性能及应用分析

发电机误上电保护配置的性能及应用分析摘要:发电机误上电保护配置作为发电机元件构成中一个组成部分,直接决定着发电机组在盘车状态下工作的安全性与稳定性。
而一旦发电机误上电保护配置在工作中失效,则会对发电机造成严重的损害,严重的情况下甚至还可能造成爆炸和火灾等重大安全事故的发生。
因此,对于发电机误上电保护配置进行分析和研究是十分必要的,本文中,笔者在发电机误上电的保护配置及其应用方案等方面做了一些探讨。
关键词:发电机;误上电保护;改进自我国实行改革开放以来,随着社会和经济的快速发展,人们的生活水平也得到了前所未有的提高,与此同时,对于电力的需求也越来越多。
在这样的背景下,发电机或发电机组在生产、生活中的使用频率也越来越高,因此,在生产用电和生活用电方面发生事故的概率也随之不断增多。
所以,为了确保发电机工作运行的安全性和稳定性,我们有必要对它的安全防护措施做进一步的研究。
误上电保护配置作为发电机保护装置中的一个重要组成部分,对于发电机在盘车状态下的非法操作具有重要的控制作用。
文章从发电机误上电保护配置的工作原理入手,探讨了如何通过改进其工作性能进而实现提高其安全性能的一些尝试。
1 发电机误上电保护配置的工作原理通常而言,为了避免发电机在启动与停止时候的误操作,300MW及以上的发电机(或发电机组)都需要设置误上电保护配置。
当发电机的转子或盘车静止时出现误合闸操作,则发电机定子所产生的正序电流自身所产生的磁场又会使发电机转子自身产生感应电流(与工频电流接近)。
总之,发电机误上电保护配置是通过借助励磁开关、定子电流、断路器辅助接点或低阻抗判据来对发电机是否存在误上电操作进行判断。
一旦出现误上电,就很容易使发电机的转子积累大量的热量,从而使其由于过热而导致损害。
发电机的误上电保护配置的工作原理是将误上电保护分为两个阶段。
下面以开机过程为例就误上电保护配置的两个工作阶段进行分析:阶段一为从发电机启动到闭合磁场开关这段时间。
1000MW发电机误上电保护动作原因分析及防范措施

1 案例 分 析
某 电厂 2 1 年 1 1 01 月 O日,3发 电机 带主变 零起 升 压 时 ,3发 护动 作 。 撑
变 组 误 上 电保护 动 作 ,动 作 时间 O:O2. 2 9 ,保 护 动作 值 为 3 原 因 分 析 64 :8 7 60 8 05 . 8 A,电流取 至发 电机 中性 点侧 , T变 比 :8 O / , = . 6 A C 2 O 5/ 4 7 , O e 2 6 在} } 组检 修期 间 , 电气一 次 专业 对 撑 3机 3主变 进 行 了直 流 电 查 保 护动 作 报告 得 知 ,保护 动 作 时 3 电机定 子 电流 二 次值 为 : 发 阻测 试 , 即在 变 压器 高 压侧 通 入直 流 电流 , 电流 在变 压 器铁 芯 上 该 l 0167 /= . 9A, = . 5 a . A,5 0 7 / 1 3 - 3 , 8 c 0 A。录 波 图如 图 1 示 。 所 产 生剩 磁 , 压 器 工 作 点发 生 偏 移而 进 入 饱 和 区 , 成 群 主 变 励 变 造 3 磁 电感 急 剧 下 降 , 零 起 升压 时 , 在 由于 升 压 较 快 , 生 很大 的励 磁 产 涌 流 ( 录 波 图 中可 以看 出 ,该 电 流 具 有 变 压 器 涌 流 的 典 型 特 从 征— —偏 于 时间轴 一侧 ) 从而 导致 3 电机误 上 电保 护动 作 。 , 发 众所 周知 ,励 磁 涌流 是 由于 变压 器 铁芯 磁 通饱 和 所 引起 的 冲 击 电流 , 大 小与 变压 器等 值 阻抗 、 闸初 相 角 、 其 合 剩磁 大 小 、 绕组 接 线 方式 、 芯 结构 及材 质 等 因素有 关 。主 变在 空 载充 电时 , 电 的 铁 充 电流 波形 偏 向于 时 间轴一 侧 的, 典型 的励磁 涌 流波 形 。 型变 压 为 大 器在 合 闸 充 电时 , 由于 其 电感 性加 上 合 闸瞬 间供 电 电压 的相 角 不 确 定性 , 存 在 最 大 7 会 ~9倍 的励 磁 涌 流 , 原 因就 是 电感 电流 不 其 能突 变 。根据 ×d d, 果合 闸 时正 弦 电压 最 大 则可 以平稳 过 i t如 / 渡 ; 旦 不在 此 相位 , 别 是 在 过 零位 电压 时 , 然 产 生 巨大 的 电 一 特 必
一起110kV线路保护定值误整定分析

能。若故障出现在靠近棠下站侧,且在距离 I 段保护范 围外 ,可能使距离 I 段误动。
雅线供 电。为了使棠雅线得到有效保护,将雅桃线桃源 站侧距离保护的范围延伸到棠雅线,将棠雅线棠 下站侧 距离保护延伸到雅桃线。根据定值整定计算公式,得出 雅桃线桃源站侧和棠雅线棠下站侧的定值,如表 1 所示。
11顺相 序接线方式 .
该接线方式有 3 种,电能表 的二元件分 别接入三相
电源的两相电流和两路线电压, I c 、 。 ,、 o 、 即 :, , 。 U。 A ) Ⅱ:(B U c A Uc、Ⅲ=(c U A J、 B 3 J、 8 ,J、 A ) J、 c 8 u A 种 , )
形式。第 1 种形式的原理接线图如图 1 所示, Ⅱ、m两 种形式接线类似。
2误 整定 分析
在棠雅线改造期间, 由于 } 主变有载调压部分出现 } 2
护的首选。1 O V雅瑶变电站综 自改造工程中 1 O V线 k 1 k 1 路保护也计划采用光纤保护 。但在 改造过程中,为了确 保 向用户可靠供 电,原有的以距离保护为主保护的线路 保护装置仍在运行。由于运行方式特殊,导致距离保护 定值整定出错。本文将对错误原 因进行分析, 并对定值 进行修正。
示。 1
现故障时, 流过雅 桃 线 桃 源 站 侧
1 5开关 T 5 A的 电
流 包 括 棠雅 线 的 故 障电流 ,和 1 主变的 负载 电流 两部分。因此 ,
图 1 雅瑶变电站主接 线图 图 2 雅瑶站新运行方式示意图
1 O V雁雅线通 k 1 过 1OV M 向 1k2 2主 变供 电,} 主变为热 } 1 备用状态,1 O V母 k 1 线分段刀闸 1 2为 1 1 分位,1 k O V母联 5 0 0 开关为合位。由于 1 O V棠下站十 k 1 分重要,担负着向其它两个 1 V变电站和众 多 I O 1k 类负
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误上电保护的逻辑
定值分析及改进方法探讨
甘槐樟邹巍刘长明
(大唐石门发电有限责任公司,湖南石门,415300)
摘要:近年来,大型机组均配置了发电机误上电保护。
本文针对石门电厂#2发电机误上电保护存在的缺陷,对一般误上电保护的逻辑及定值进行了深入的分析,对如何防止误上电保护误动和完善误上电保护逻辑,提出了具体的解决方法。
关键词:发电机保护误上电改进方法
0引言
发电机在盘车状态下(未加励磁,低速旋转),出口断路器误合闸,系统三相工频电压突然加在机端,使同步发电机处于异步启动工况,由系统向发电机定子绕组倒送大电流;由于转子与气隙同步速旋转磁场有较大滑差,转子本体长时间流过差频电流,转子有可能烧伤;突然误合闸引起转子的急剧加速,由于润滑油压太低(尚未准备并网运行),也可能使轴瓦损坏;发电机在非同期并网时,特别地,若在极性相反,即相位相差1800时合闸,则冲击电流可达20~30发电机额定电流。
因此,发电机在盘车状态下的误合闸和非同期合闸是一种破坏性很大的故障,在几秒钟之内即可损坏发电机组,为此现在大型机组均配有相应的保护---误上电保护。
大唐石门有限责任公司#2发变组保护于2004年10月改为微机保护装置。
保护安装调试完成332
后,在模拟正常运行直流掉电故障现象时,发现误上电保护误动作出口,导致误上电保护不能正常投入运行;新投产的#3、4机组同型微机保护中误上电保护存在同样的问题,因此,必须对误上电保护进行深入分析,从而采取有效的解决办法。
1保护逻辑定值分析
发电机误上电保护的逻辑框图如图1所示。
图1 发电机误上电保护逻辑框图
1.1发电机在盘车或升速过程中(未加励磁)突然误并入电网保护动作判据
⑴灭磁开关合上与断开判据:灭磁开关断开时,灭磁开关辅助触点FMK为1;灭磁开关合上时,辅助触点FMK为0,FMK为灭磁开关合上与断开的状态判据。
⑵断路器合闸与分闸判据:断路器分闸时,断路器辅助触点DL为1;断路器合闸时,辅助触点DL为0,DL为断路器合闸与分闸的状态判据。
⑶发电机定子有电流判据:发电机定子过电流元件I动作为1时,判发电机定子有电流。
当
333
334 灭磁开关断开FMK 为1时,断路器由分闸突然合闸,辅助触点DL 由1延时t1转为0,此时与门1输出1,定子过电流元件I 动作为1,与门3输出1,经延时t2出口,判发电机在盘车和升速过程中(未加励磁)误上电,误上电保护出口动作断开断路器。
1.2 发电机非同期合闸保护动作判据
(1) 高压母线低阻抗判据:主变压器高压侧TA 三相二次电流和高压母线电压低阻抗保护Z 动作,Z 输出为1,判高压母线低阻抗。
(2) 非同期误合闸判据:励磁开关合闸和断路器由分闸转为合闸时高压母线低阻抗动作为非同期误合闸的判据。
励磁开关合闸时,辅助触点FMK 为0,断路器分闸辅助触点DL 由1转换为0,作为励磁开关合闸、断路器由分闸转合闸判据。
当Z 输出为1并经延时T3时,若FMK 为0(经非门后为1)、DL 为1,则与门2输出为1。
若此时三相过电流元件I 动作输出为1,则与门3输出为1,判非同期合闸,经延时t2动作非同期合闸保护出口。
1.3 过电流元件I 动作电流整定值计算
发电机盘车或升、减速时的误上电,定子电流比较大,定子磁场对转子相当于有ωs =(2лf-ω)的相对运动(转子静止时),从而产生使转子过热的有害感应电流,根据发电机转子发热的承受能
力,保护装置建议取(10~20)%e I (Ie---发电机额定二次电流).
2 误动原因分析
a 根据上述逻辑及定值分析,可以看出,在正常运行时,机端过电流元件是大于动作值的,即I 输出为1;当保护开入量电源失去时,保护装置由于检测不到主断路器和灭磁开关接点而默认其为断开位置,即FMK 输出为1,DL 输出为1,此时满足发电机在盘车或升速过程中(未加励磁)突然误并入电网保护动作的三个判据,故而通过与门1、3立即出口;
b 装置开入量电源正常由两路直流电源经切换继电器切换后供电,但试验时由于切换继电器烧
坏而未能切换到备用直流电源,故装置还是失去了开入量直流电源;且切换后的电源还经过了小空气开关,开入量电源引出范围较广,发生直流接地和短路的几率是相当大的,因此装置失去开入量直流电源的几率也是相当大的;
3改进措施探讨
a定子电流元件定值的重新整定:盘车中的发电机突然加电压后,其电抗接近X d”并在启动过程中基本上不变;计及升压变压器的电抗X b和系统联系电抗X S,并且在X S较小时,流过发电机定子绕组的电流可达3~4倍额定值;非同期合闸时,冲击电流也远大于发电机额定电流,因此,定子电流元件可按公式
Iop=KrelUs/( X d”+ X b+ X s)
核算(Krel为可靠系数,取0.5),建议按≥1.3倍额定电流取值。
b采用更可靠的判据方式:发电机在盘车或升速过程中(未加励磁),电压、频率均瞬时低于正常值,突然误并入电网之后迅速上升;因此,除采用开入量断路器辅助触点DL、灭磁开关辅助触点FMK和电气量电流元件I>外,还同时采用瞬时动作延时返回的机端低电压元件U<或者低频元件f<判据,将使保护动作更加可靠;
335
图2 可供选择的发电机误上电保护逻辑框图
c保护逻辑中应增加“电源消失闭锁保护出口逻辑”:《微机线路保护装置通用技术条件》(GB /T15145-94)3.16.2条规定:“保护装置突然加上电源、突然断电,装置均不应误动作和误发信号。
当保护电源故障时,保护应立即闭锁出口回路”。
该规定对微机发电机保护应同样适用,因此保护逻辑中应增加“电源(包括开入量电源)消失闭锁保护出口逻辑”。
4结束语
4.1误上电保护与其他保护的功能有很大的不同,当发电机正常运行时,保护完全不起作用,而在停机后该保护才起作用;因此,该保护的逻辑回路及电气量判据与其它保护是大不一样的;为确保保护在正常运行时不误动作停机,我们有必要对发电机误上电时的电气特征作更深入地研究,以便进一步的改进和完善误上电保护逻辑。
4.2发电机误上电对机组的危害相当大,有鉴于此,现在大型机组继电保护均配置了误上电保护。
该型保护装置在湖南各火电厂及全国范围内均应用相当广泛,因此,对保护装置的误上电保护逻辑、原理进行适当的改进,以避免保护误动,有着较强的现实意义。
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参考文献:
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[4] 辜承林,陈乔夫,熊永前.电机学.武汉:华中科技大学出版社,2001
337。