永安西门水电站整定计算保护及研究 ㊣ 精品文档 值得下载

对升压降压联络变压器的下列故障及异常运行状态，按规定装设相应的保护装置 绕组及引出线的相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路绕组的匝 间短路外部相间短路引起的过电流④中性点直接接地或经小电阻接地电网中外部短路 引起的过电流及中性点过电压过负荷过励磁中性点非有效接地侧的单相接地故 障油面降低变压器油温绕组温度过高及邮箱压力过高和冷却系统故障。

根据继电保护和安全自动装置技术规程及变压器保护装设的基本 要求，对西门水电站变压器应装设差动保护瓦斯保护复合电压启动过电流保护对称过 负荷保护和过电压保护。

二变压器保护装设的基本要求 变压器对主保护的要求 对变压器的内部套管及引出线的短路故障，按其容量及重要性的不同，应装设下列保 护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器的各时， 方案所对应的为，方案对应的为，大大低于图中的临 界过渡电阻值，即过渡电阻对该种故障影响很大，或保护的动作对过渡电阻很敏感。

图纵短路时，差动电流减 少到。

两种方案的灵敏度随过渡电阻的变化关系曲线如图示。

从图可知，当 过渡电阻很小时，由于此时短路电流很大，纵差保护呈现制动特性。

当灵敏系数给出了纵 差差流随故障位置的变化曲线，图中为短路匝数与相匝数的百分比。

从图可知， 当时，差动电流最小，为，即当，即匝对匝 是由于分数槽绕组极交错连接所造成的。

为了探讨短路故障位置对差动保护动作的影响，模拟了对支路相间金属性短 路，即对应图中的故障点，起移动，且，到中性点的匝数相同。

图趋势。

从图中可看出，当时，最小，为，即 时即，为最大。

图中曲线在局部范围内出现的振荡现象，这 的是短路回路电流，当短路匝比 较小时，回路电势增大的幅度不及回路电感增大的幅度，所以短路电流呈减小趋势当 较大时，短路回路电势增大较快，而回路电感增大反而减慢，所以短路回路电流又呈现增大 基波幅值以下同与短路匝比的关系曲线，为短路匝 比点到中性点的匝数与相匝数的百分比。

由图可知，随着短路匝比的增大，差流先 减小然后再逐渐增大，即有个最小点。

这是因为差流反映 为了探讨内部相间短路时差动电流的短路匝比规律，模拟支路对支路中性点 发生金属性相间短路，对应图中即故障点在中性点，支路故障点可移动，过渡电 阻。

图为纵差次侧差流差动电流为零，所以只需分 析个故障相如本文以相为例的差动电流即可。

图为相间短路故障示意图，图中为 短路点的过渡电阻。

图相间短路示意图 短路匝比及故障位置影响规律，则差动保护灵敏系数为 灵敏度分析 本文以发电机孤立空载运行为计算条件，且不考虑励磁调节器的作用。

由于内部相 间短路时流过故障相差动继电器的差动电流相同，且非故障相的流为比率制动特性的折线斜率，本文取为额定定子 电流。

图纵联差动保护接线图 图发电机纵差保护比率制动特性 设内部故障时继电器差动电流为纵差保护的继电器动作特性如图 所示，具体整定为 式中为动作电流，为最小动作电流为制动电流 为差动保护两侧二次电，额定空载励磁 电流，定子槽数，定子绕组每相并联支路数，相匝数。

纵差保护定值设定 图为发电机纵联差动保护的接线图，比率制动式况下的差 动电流和灵敏度规律进行探讨 发电机基本参数及保护定值设定 水轮发电机基本参数 额定功率，额定电压，额定电流量计算与保护方案灵敏度分析软件包，能灵 活地模拟各种内部故障并能对多种内部故障保护方案如单元件横差不完全差动裂相横差 保护等方案的灵敏度进行分析。

本文在此基础上对纵差保护在各种内部相间短路情磁阻的非线性齿槽效应和气隙谐波等因素，因而有助于提高发电机定子绕组内部 故障后回路参数的计算精度，相应的定子绕组内部故障电流仿真结果也更加合理。

同时，作 者还编制了大型发电机定子绕组内部故障电计算方法进行了参数 求解，即按照发电机的实际运行工况和铁心磁阻的实际情况，计算线圈通直流电流之后 在其他所有线圈或回路中的磁链，从而得出单个线圈和各个回路的电感系数。

由于该方法能 考虑铁心磁计算方法进行了参数 求解，即按照发电机的实际运行工况和铁心磁阻的实际情况，计算线圈通直流电流之后 在其他所有线圈或回路中的磁链，从而得出单个线圈和各个回路的电感系数。

由于该方法能 考虑铁心磁阻的非线性齿槽效应和气隙谐波等因素，因而有助于提高发电机定子绕组内部 故障后回路参数的计算精度，相应的定子绕组内部故障电流仿真结果也更加合理。

同时，作 者还编制了大型发电机定子绕组内部故障电量计算与保护方案灵敏度分析软件包，能灵 活地模拟各种内部故障并能对多种内部故障保护方案如单元件横差不完全差动裂相横差 保护等方案的灵敏度进行分析。

本文在此基础上对纵差保护在各种内部相间短路情况下的差 动电流和灵敏度规律进行探讨 发电机基本参数及保护定值设定 水轮发电机基本参数 额定功率，额定电压，额定电流，额定空载励磁 电流，定子槽数，定子绕组每相并联支路数，相匝数。

纵差保护定值设定 图为发电机纵联差动保护的接线图，比率制动式纵差保护的继电器动作特性如图 所示，具体整定为 式中为动作电流，为最小动作电流为制动电流 为差动保护两侧二次电流为比率制动特性的折线斜率，本文取为额定定子 电流。

图纵联差动保护接线图 图发电机纵差保护比率制动特性 设内部故障时继电器差动电流为，则差动保护灵敏系数为 灵敏度分析 本文以发电机孤立空载运行为计算条件，且不考虑励磁调节器的作用。

由于内部相 间短路时流过故障相差动继电器的差动电流相同，且非故障相的差动电流为零，所以只需分 析个故障相如本文以相为例的差动电流即可。

图为相间短路故障示意图，图中为 短路点的过渡电阻。

图相间短路示意图 短路匝比及故障位置影响规律 为了探讨内部相间短路时差动电流的短路匝比规律，模拟支路对支路中性点 发生金属性相间短路，对应图中即故障点在中性点，支路故障点可移动，过渡电 阻。

图为纵差次侧差流基波幅值以下同与短路匝比的关系曲线，为短路匝 比点到中性点的匝数与相匝数的百分比。

由图可知，随着短路匝比的增大，差流先 减小然后再逐渐增大，即有个最小点。

这是因为差流反映的是短路回路电流，当短路匝比 较小时，回路电势增大的幅度不及回路电感增大的幅度，所以短路电流呈减小趋势当 较大时，短路回路电势增大较快，而回路电感增大反而减慢，所以短路回路电流又呈现增大 趋势。

从图中可看出，当时，最小，为，即 时即，为最大。

图中曲线在局部范围内出现的振荡现象，这 是由于分数槽绕组极交错连接所造成的。

为了探讨短路故障位置对差动保护动作的影响，模拟了对支路相间金属性短 路，即对应图中的故障点，起移动，且，到中性点的匝数相同。

图给出了纵 差差流随故障位置的变化曲线，图中为短路匝数与相匝数的百分比。

从图可知， 当时，差动电流最小，为，即当，即匝对匝 短路时，差动电流减 少到。

两种方案的灵敏度随过渡电阻的变化关系曲线如图示。

从图可知，当 过渡电阻很小时，由于此时短路电流很大，纵差保护呈现制动特性。

当灵敏系数时， 方案所对应的为，方案对应的为，大大低于图中的临 界过渡电阻值，即过渡电阻对该种故障影响很大，或保护的动作对过渡电阻很敏感。

图纵差差流随过渡电阻变化曲线 图灵敏度随过渡电阻变化曲线 结论 从以上计算可见，比率制动式纵差保护对发电机内部相间短路有较高灵敏度，可以 对绝大多数内部相间短路起到保护作用。

若不考虑过渡电阻，则任何相间故障都能使保护可 靠动作，取稍大也无妨。

若考虑过渡电阻，则取较小可增加保护灵敏度，或者 说保护可以反应经较大过渡电阻短路的故障。

同时可见，过渡电阻对纵差差流和灵敏度也有 较大影响，尤其当位于中性点附近短路匝数较少时。

所以，比率制动式纵差动保护的死区 般是位于靠近中性点附近经过渡电阻短路的情况，死区大小既与短路匝比有关，也与过渡电 阻的大小有关系，具体分析要通过内部故障的详细计算才能进行。

需要指出的是比率制动式纵差保护只对内部相间短路起保护作用，对于内部匝间短 路却无能为力，必须增设发电机定子绕组匝间短路保护装置。

参考文献 国家电力调度通信中心组编发电机变压器继电保护应用北京中国电力出版社， 王维俭电气主设备继电保护原理和应用北京中国电力出版社， 高景德，王祥珩交流电机的多回路理论清华大学学报自然科学版 胡敏强，屠黎明，林鹤云，吴济安水轮发电机定子绕组内部故障稳态电量仿真及其 规律探讨中国电机工程学报已录用 林鹤云，屠黎明，胡敏强大型水轮发电机回路参数的有限元计算中国电机工程学报， ， 变压器保护 变压器保护装设原则 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对对供电可靠性和系统 的正常运行带来严重的影响。

同时大容量的电力变压器也是十分重要的元件，因此必须 根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。

变压器应根据工程具体情况考虑装设相应的保护 对升压降压联络变压器的下列故障及异常运行状态，按规定装设相应的保护装置 绕组及引出线的相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路绕组的匝 间短路外部相间短路引起的过电流④中性点直接接地或经小电阻接地电网中外部短路 引起的过电流及中性点过电压过负荷过励磁中性点非有效接地侧的单