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发电机差动保护的几个问题


发电机差动保护的问题
1、发电机差动保护的概况 、 以往认为: 发电机差动采用保护级 CT,并且 CT 同型; 区外故障电流倍数小,一次电流完全相同,二次不平衡差流小; 由此判断:发电机差动区外故障或在其他情况下,CT 不会发生饱和,只有很小的不平 衡电流,因此,一般发电机差动整定值较小,比率制动系数也较小,额定电流以下差动保护 不带比率制动,也不考虑较大的 CT 暂态不一致以及饱和对发电机差动保护的影响。 实际情况: 发电机差动 CT 尽管同型,但两侧电缆长度可能不一致; 部分机组 CT 不是真正同型 CT; 区外故障等情况下穿越性电流倍数尽管小,但非周期分量衰减慢; 结果,导致较大的 CT 暂态不平衡甚至 CT 饱和,出现较大的差电流,发电机差动保护 屡有误动发生。

2、现场案例分析 、 某电厂#4 机组发电机变压器正常运行,#3 机组发电机停运,110kV 侧空冲#3 机组变压 器,导致#4 机组变压器产生和应涌流,从而由#4 发电机流过一定比率的涌流电流,发电机 差动保护中性点 CT 传变出现误差,波形图如图 1,从图中可见出现较大的发电机差流,最 大达到 0.35Ie,大于定值 0.3Ie,此时发电机电流接近负荷电流,CT 传变的误差主要是直流 分量引起的。

图 1、发电机差动电流波形图
如图 2 为发电机差动在远端区外故障时因 CT 不平衡出现差流。

图 2、C 相差动电流波形比较图
从以上实际录取的波形图来看, 发电机电流中如果出现了持续时间较长的非周期分量为 主的穿越性电流,易导致 CT 特性变差,主要是相位误差的存在,出现了很大的差流,从而 影响差动保护的工作。 以上两种情况分析可知,如果出现较长时间的非周期分量,会导致 CT 传变误差,表现 为幅值和相角误差,主要为相角误差,即使发电机电流不大,也会产生较大的误差,可能会

使差动误动。因此,必须采取措施解决相关的问题。

3、解决方案 、 常规解决方案: (1) 提高定值,方法简单,但降低了内部故障灵敏度; (2) 比率制动拐点提前,斜率提高,没有参考方案,只能凭经验; (3) 增加延时,如 100ms,一般能够躲过,但延缓了内部故障动作时间; (4) 更换特性好、负载能力大的 CT,如 5P40,50VA,同时增加二次电缆截面积 (4~6mm2) ; 由于前 3 种方法均存在较大缺点,不满足各种规程要求,影响设备的安全运行,一 般不建议采用。第四种方法需要改造设备,工作量大,如电缆长度比较长,也不能彻底 解决问题。

RCS-985 装置解决方法是采用先进技术,从几方面来解决暂态不平衡可能导致的误动: (1) 变斜率比率差动,从一开始就带制动特性,因此不存在拐点问题,一般的暂态 不平衡电流即可制动,如图 2 即为依靠变斜率制动特性防止了差动保护误动; (2) 异步法 CT 饱和判据,针对严重区外故障导致的 CT 不平衡和 CT 饱和,也能防 止发电机差动误动。 变斜率比率制动和异步法 CT 饱和判据(两项国家发明专利)相结合,应用在发电 机差动保护中,即可防止 CT 暂态不平衡,又可防止 CT 饱和,同时内部故障保护快速 动作。 在四川紫平铺等多个电厂母线电压空冲变压器时,运行机组保护没有任何误动现 象,也在江苏高资电厂区外严重故障 CT 发生饱和时不误动,在江苏南热发电机两相故 障时差动保护 7ms 即发出跳闸命令。

4、结论 、 发电机差动 CT 在某些运行情况下,可能会出现 CT 传变误差,为此,差动保护必须考 虑采取一些方法来解决,RCS-985 中的先进技术在多种场合得到了验证,证明是可靠的。

2006 年 4 月 28 日



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