在正常情況下,兩個(gè)繞組中的電動(dòng)勢相等,各提供一半的負荷電流,當一組繞組中發(fā)生匝間短路時(shí),兩個(gè)繞組的電動(dòng)勢就不再相等,因而會(huì )出現電動(dòng)勢差而產(chǎn)生一個(gè)均衡電流,在兩個(gè)繞組中環(huán)流,因此利用反映兩個(gè)支路電流之差的原理,即可實(shí)現對四川發(fā)電機定子繞組匝間的保護,既橫差動(dòng)保護。此保護靈敏度較低。
縱向零序電壓(3PT斷線(xiàn)閉鎖)和負序功率方向閉鎖(1PT斷線(xiàn)閉鎖),動(dòng)作出口全停二切除發(fā)電機定子匝間短路,瞬時(shí)跳開(kāi)機組。理論分析表明,匝間環(huán)流值甚致超過(guò)機端三相短路電流,因此定子繞組匝間短路是發(fā)電機不容忽視的一種嚴重故障形式。
我們廠(chǎng)的發(fā)電機匝間保護的動(dòng)作原理是負序功率方向閉鎖(負序功率指向系統匝間保護開(kāi)放,正常運行閉鎖匝間保護)、3PT斷線(xiàn)閉鎖的定子縱向零序電壓保護:
(1)引入縱向零序電壓3PT的開(kāi)口三角形電壓3U0,作為匝間短路保護的主判據。
(2)引入機端電壓和電流構成負序功率方向閉鎖。
(3)引入縱向(專(zhuān)用)3PT的電壓,構成PT斷線(xiàn)閉鎖保護
(4)動(dòng)作電壓Pu=0.03 延時(shí)0.2s。
工作原理
其繼電器輸入電壓接于機端專(zhuān)用PT(我們廠(chǎng)的是3PT)的開(kāi)口三角形繞組側,為躲開(kāi)定子接地時(shí)的橫向(機端各相對地)零序電壓,確保準確獲取縱向零序電壓,此初級繞組接成星形,其中性點(diǎn)與發(fā)電機中性點(diǎn)直接相連,并采取不接地方式,采集的是發(fā)電機三相分別對發(fā)電機中性點(diǎn)電壓的和。按此接線(xiàn)后,在發(fā)電機出口發(fā)生單相接地時(shí),中性點(diǎn)對地電壓將會(huì )升高到相電壓,為此,壓變初級繞組絕緣要求按全電壓水平構成。
該保護反應縱向零序電壓,用負序功率方向區分區內、區外的故障,當區外故障造成三相電壓不平衡時(shí)閉鎖匝間保護動(dòng)作,用斷線(xiàn)閉鎖來(lái)防止3PT斷線(xiàn)時(shí)的誤動(dòng)。
注意:定子接地保護中的PT中性點(diǎn)接地,與匝間保護用PT接法不同,接地故障時(shí)各相對中性點(diǎn)電壓是不變的,而對地電壓卻發(fā)生了變化,此時(shí)定子接地保護動(dòng)作,而匝間保護不動(dòng)作,因此兩個(gè)保護動(dòng)作原理不一樣。
保護動(dòng)作情況
發(fā)電機正常運行或外部相間短路時(shí),由于機端電壓無(wú)零序電壓分量,開(kāi)口三角形繞組反映的只是不平衡電壓,繼電器可從定值上考慮躲過(guò),故保護不會(huì )動(dòng)作。
發(fā)電機定子繞組或外部發(fā)生接地故障時(shí),機端三相對中性點(diǎn)電壓仍保持對稱(chēng)。雖然此時(shí)故障相對地電壓為零,機端三相對地電壓已不再對稱(chēng),亦即有橫向(相對地)零序電壓出現,但由于該保護的PT一次繞組中性點(diǎn)并不接地,對橫向零序電壓并不反映,開(kāi)口三角繞組反映的乃是各相對中性點(diǎn)的零序電壓(即縱向零序電壓),故開(kāi)口三角繞組輸出仍為不平衡電壓,保護也不會(huì )動(dòng)作。
當發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路或對中性點(diǎn)不對稱(chēng)的各種相間短路時(shí),發(fā)電機機端三相對中性點(diǎn)電壓的對稱(chēng)性遭到破壞,由此出現縱向零序電壓,保護動(dòng)作。
為提高可靠性,在匝間保護中還可引入負序功率方向元件作為閉鎖。另外,為防止在該PT原方回路發(fā)生一相或兩相斷線(xiàn)時(shí)(如熔斷器熔斷)開(kāi)口三角繞組將會(huì )出現相當于發(fā)電機相電壓的不平衡電壓,或在該PT負方另一星形繞組回路發(fā)生一相或兩相斷線(xiàn)時(shí),由于三相磁通不平衡,開(kāi)口三相繞組也會(huì )出現較大不平衡電壓,可能造成保護誤動(dòng),因此專(zhuān)門(mén)配置了電壓回路斷線(xiàn)閉鎖回路。
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