发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究.pdf

  • 文档大小:387.74 KB
  • 文档格式:pdf
  • 约 6页
  • 2021-06-09 发布
  • 举报
发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究1 发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究2 发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究3 发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究4 发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究5 发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗Xcon研究6
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共6页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第42卷第7期2014年4月1日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVb1.42NO.7Apr.1,2014发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗。n研究——与现行《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》商榷张项安,姚晴林,陈海龙(许继电气股份有限公司,河南许昌461000)摘要:现行大型发电机变压器继电保护整定计算导则》有关发电机失步保护整定计算中发电机机端与无限大系统间的等值联系电抗。的计算公式欠妥,值得商榷。对此问题进行深入分析,得出发电机失步保护整定计算中所用的五on正确的计算方法。并在同一系统振荡工况下依照该计算方法所得的。值与依照导则》的计算方法所得的五。值进行对比分析,分析结果表明:导则的整定计算方法极可能导致失步保护拒动,而所提整定计算方法能确保失步保护可靠动作。关键词:失步保护;发电机失步保护;联系电抗;系统电抗—Researchonequivalentcontactreactanceonsettingcalculationforgeneratoroutof-stepprotection———_iscusswithGuideofCalculatingSettingsofRelayProtectionforLargeGeneratorandTransformerZHANGXiang-all,YAOQing-lin,CHENHai-long(XJElec ̄icCo.,Ltd,Xuchang461000,China)Abstract:Thecalculationformulaofequivalentreactance0nbetweengeneratorandinfinitesystemforgeneratorout-of-step””protectioninthecurrentGuideofCalculatingSettingsofRelayProtectionforLargeGeneratorandTransformerisimprope ̄itisquestionable.Thispaperhasresearchedthisproblemdeeplyandobtainedthecorrectmethodofthe0nsettingcalculationfor””generatorout-of-stepprotection,andcomparedthe五onvaluescalculatedbytheproposedcalculationmethodandtheguidelines””calculationmethodinthesameoscillationofthesystemcondition,theresultsshowthattheguidelinessettingcalculationmethodmayleadtotheout-of-stepprotectionmaloperation,andtheproposedsettingcalculationmethodCanensuretheout-of-stepprotectionreliableoperation.Keywords:out-of-stepprotection;generatorout・-of-stepprotection;contactreactance;systemreactance中图分类号:TM772文献标识码:A文章编号:1674.3415(2014)07.0097.060引言现行《大型发电机变压器继电保护整定计算导—则》DL/T6842012( ̄下简称导则)有关发电机失步保护整定计算中所用的发电机机端与无限大系统间的等值联系电抗的计算公式见导则的式(58)及附录F中的式(F1),这两式分别计算出来的值有差异,互相矛盾,而且这两式本身都欠妥,值得商榷。当前国内应用最广泛的微机型发电机失步保护主判据为凸透镜形阻抗继电器,它的基本原理最早来自上世纪八十年代阿城继电器厂引进BBC公司集成电路型发电机变压器成套保护装置中失步保护的原理,但BBC公司移交的失步保护技术资料中未见该失步保护安装在发电机机端时的。值的计算方法。多年来国内发电机失步保护如何整定值处于混乱状态,莫衷一是。该问题的商榷研究具有学术及应用价值。1《导则》中发电机失步保护的整定计算公式并论述该公式的欠妥之处1.1导则的式(58)为。=+(导则式(58))式中:为最大运行方式下系统电抗归算到本发电厂主变压器高压侧的值,此值不包括本发电厂机组的电抗;为主变压器电抗。显然导则的式(58).98.电力系统保护与控制只适用于发电厂的主接线只有一台发电机变压器组的场合,在现实中这种场合极少存在或几乎不存在;也就是对主接线有2台或2台以上发电机变压器组并联运行的广泛发电厂而言,导则式(58)是不适用的。导则式(58)欠妥。1.2导则的附录F中的式(F1)为XIX+XT、+。财式FD这是导则设发电厂的主接线有台参数相同的发电机变压器组在主变压器高压侧并联运行,发电机电抗均为,、意义同前。导则式(F1)是把该发电厂的某一台机组(如1号机)作为被整定的机组,从而将本厂的其他(,z一1)台发电机变压器组的电抗与并联,而成为单机(1号机)对无限大系统,见导则中附录F的图F1所示的等值电路。G—丁T1号机羔!:量!。系现:Xo(n—s1)++T:I……I———一。图F1《导则》中附录F的图F1””Fig.F1FigureF1inguidelinesAppendixF导则的附录F明确写出:发电机的失磁保护及失步保护整定计算中所用的值都应按式(F1)进行计算。这句话欠妥,本文作者认为:按导则的式(F1)来计算发电机失磁保护整定计算中所用的值是正确的。因为某台发电机发生失磁失步故障时,本厂相邻的发电机由于都装有自动调节励磁装置,它们不会也失步,而是会自动增加无功输出与系统一起供应失磁机的无功吸入,所以将本厂的除一台失磁机组之外的其他完好机组都并入系统作为系统的一部分是合理的,成为单机低励磁失步对无限大系统的低励磁振荡,以此种工况来整定发电机失磁保护的是正确的。但是,导则的式(F1)不能作为发电机失步保…护整定计算中所用的值的计算公式,其理由是:发电机失步保护是保护发电机测量到的系统大干扰(如短路或短路切除或重合闸又跳闸等)引起的振荡,这种振荡的主要特点是在大干扰发生数秒(如4S)之后功率角拉大而产生的,发电机励磁不太低,不会低于静稳边界的励磁,多数情况是发电机电势E等于系统电势最,甚至是E>巨,而E稍低于E的状态也问或有,其滑差率S远小于低励失步引起振荡的S,而且其S较平稳趋近于常数,在坐标平面上机端测量阻抗Z随时问变化的轨迹为直线J(E=E)或圆周(E>E),这种振荡几乎都是一个。发电厂(或一个区域电网)与系统之间的振荡,不可能是发电厂的某一个单台发电机与系统之间的振荡。例如系统中某条线路短路或短路切除又重合闸引起某电厂作为一个整体与系统间发生振荡或引起一个区域电网与系统间发生振荡;又例如发电厂某台发变组内部短路,则其纵差保护动作跳开该台发变组,从而引起本厂其余发变组并联一起作为一个等值发变组与系统间振荡;至于一台发电机由于加大调速汽门提高有功输出而未及时加大励磁致使发电机静稳破坏而发生这台机组与系统之间振荡,这实质上是发电机低励磁失步故障引起的低励磁振荡,这种故障是失磁保护应担负的典型保护任务之一,应由发生低励磁失步故障的发电机的失磁保护动作l2。J,跳开故障机组,这不是发电机失步保护应担当的保护任务。因此,导则图F1所示将一个发电厂的(n-1)台机组并入系统而成为单机对无限大系统之间振荡的工况不能作为计算发电机失步保护用的值的工况,也就是发电机失…步保护用的值不能按照导则式(F1)来计算。按照导则的式(F1)或导则的式(58)计算出的值用于发电机失步保护的整定计算会给失步保护的动作行为造成异常,大幅度偏离失步保护理论设计的动作特性,详见本文第3节的分析。2发电机失步保护整定计算中所用的值研究为清晰论述起见,需首先简要说明透镜阻抗型发电机失步保护的基本原理,见图1。)G最系统振荡发电机机端测R餐阻抗?一张项安,等发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗研究.99.图1中失步保护装在发电机机端,坐标原点0为机端,系统振荡时发电机电抗为,机端与系统间的等值联系电抗包含主变压器电抗之外,尚包含~个与系统电抗有函数关系的电抗,…此电抗正是本文研究的重点。图中0S=,GO=,阻抗角=80o~85。。E=最时系统振荡机端测量阻抗Z随时间变化的轨迹直线为透镜G线的中垂线,即直线从透镜的最宽处通过,当穿过透镜左右两半的历时各自均大于25ms(即合起来大于50ms)时,就认定系统振荡滑极一次,滑极次数大于定值时,失步保护出口动作。直线与GS线的交点为系统振荡中心。透镜边界线为两个圆周相交而成,圆周角称为内角(实质上是工直线与圆周相交时最与E间的功率角,即功率角的整定值)。的整定值按机端最小负荷阻抗一定应落于透镜边界之外的原则来整定,按式f1)[4-6]整定。:180。一2arctg:兰:也(1)d+。。式中,为机端最小负荷阻抗的电阻分量。对发电机失步保护而言,最典型(或多数)电力系统振荡是高压输电线路短路或其他大干扰引起某个发电厂作为一个整体(多台发变组并联成一个等值发变组)与无限大系统间振荡。因此,应依据这种振荡工况来整定发电机失步保护的,见图2、图3。强调指出,发电机失步保护测量阻抗Z中的测量电流是取自机端电流互感器CT,也就是上述发“电机失步保护的基本原理是建立在系统振荡时失步保护的测量电流与流过、、的电流是●”同一个振荡电流,(见图1(b))基础之上,只有当这个基础条件满足时才能达到图1(a)所示的动作特性。2.1同一个发电厂并联的多台发电机变压器组的参数相同某发电厂有参数相同的三台发电机变压器组在高压母线上并联运行成为一个等值发电机变压器组与系统间发生振荡,振荡电流实际流动电路见图2(a),其等值电路为图2(b)。所谓等值电路,是这两个电路中的E、。、、E各自相应地相等。图2(b)中失步保护的测量电流与流过、墨、。‘1“”的电流相等,都为同一个电流,,符合上述失步保护动作原理建立的先决条件,所以应按照图2(b)求出发电机失步保护整定计算中所用的等值联系电抗的值,为3号机2 ̄,/01,[号机Xo。=十3(2)—号机。.———:主+聿毫:号机。: ̄ ̄zI ̄-lz。:一三机毫毫..100..电力系统保护与控嘲“”值相应地增大至3倍成为3,使透镜的中轴线GS的长度相应增长,这样才能使抬高后的ZT振荡轨迹直线仍会如动作原理要求的那样从G的中点垂直穿过,即仍能从透镜的最宽处穿过。(2)见图2(b),流过、、3Xs的电流相等,都等于保护的测量电流,:,。只有如此3厶“”处理3,才能保证系统振荡时图2(b)中的●●●●(一Es)的压降等于图2(a)qb的(一)的●●●●压降,才能保证这两图中的、、、值各自相应地相等,图2(b)才是实际电路图2(a)的等值电路。同理,若发电厂有台参数相同的发电机变压器组并联,则每台发电机失步保护整定计算中所用的联系电抗Xcon应采用的通式为=+(3)式中:是一台主变压器电抗;是除本发电厂的发电机变压器组之外,系统归算到本发电厂高压母线的系统电抗。2.2同一个发电厂并联的多台发电机变压器组的参数不同见图3,一个发电厂高压母线上并联n台参数不同的发电机变压器组作为一个整体与系统间发生振荡,总振荡电流,为●●●●=…I1+12++(4)各台发电机变压器组电抗并联后的电抗以为=。+)l1+)lI...I1+)(5)1号机2号机毫机毫系统图3多台参数不同的发电机变压器组并联的发电厂与系统振荡网络图Fig.3Networkdiagramofoscillationbetweensystemandapowerplantcontainingmuchparallelgenerator-transformersets,whichhavedifferentparameters认为各发电机变压器组的阻抗角相等,则流过…各发电机变压器组的振荡电流、,2、、L的幅值大小按电抗反比分配,得各发电机变压器组的分支系数为:==警㈤;与对式(2)的分析同理,得出各台发电机失步保护整定计算中所用的机端至无限大系统间的等值联系电抗为IXc0nl=Xv1+K&1I0n2=2+Kfz2…1;【。=+式(7)为一切发电机失步保护整定计算所用值计算的通式,当一个发电厂的刀台发电机变压器组的电抗参数相同时,式(7)中各台发变组的分支系数相同且K:n,式(7)就成为式(3),可见式(3)只是式(7)通式的一个特例。式(7)、式(3)中的分支系数在物理意义上类同于距离保护整定计算中所用的分支系数。距离保护的分支系数有助增型(分支系数大于1)与外汲型(分支系数小于1),而发电机失步保护的分支系数恒大于1,最小为1。式(7)、式(3)中的、按系统最大运行方式下的值整定。最大运行方式时的、n值以.mi、表示;最小运行方式时Xs、n值以.m、表示。在系统最大运行方式下,发电厂作为一个整体与系统间发生=巨振荡时,实际测量的。n=+Hmax-mi与整定值相等,机端测量阻抗Z振荡轨迹直线为图1(a)中的G线的中垂线,即Z振荡轨迹从透镜的最宽处穿过,失步保护可靠动作。在系统最小运行方式下发电厂作为一个整体与系统间发生E=最振荡时,实际测量的。=+Hmin.可能大于也可能小于整定张项安,等发电机失步保护整定计算所用的等值联系电抗。研究一101.值,但实际值与整定值之间的差距不会太大,这是因为,z<,而.m>;当实际的。大于整定值时,ZT振荡轨迹直线不是G的中垂线而是位于G的中垂线之上,二者平行;当实际的小于整定值时,Z振荡轨迹直线位于GS的中垂线之下,二者平行;亦即最小运行方式时,Z振荡轨迹直线从透镜的较宽处穿过,穿过透镜的历时也能大于50ms,失步保护也能正确动作。将式(3)或式(7)的整定值代入式(1)求出内角整定值,该值不但能确保机端最小负荷阻抗可靠落于透镜边界之外,保护不误动,而且能使透镜线中垂线方向的宽度最大,从而能使透镜型失步主判据能保护的系统振荡滑差频率的最高值is.达到极限,即失步保护能保护的值范围可达到在此整定值条件下的最大极限值。3本文的。及《导则》中的。对发电机失步保护动作特性有不同影响的比较以发电厂主接线具有台参数相同的发电机变压器组在系统最大运行方式下整个发电厂的发电机变压器组并联为一个等值机组与系统之间发生=最的系统振荡为同一个工况情况下,该发电厂的某一台发电机失步保护采用本文式(3)计算出的=XT+整定值远大于采用《导则》式(58)计算出的墨=十整定值,更远大于采用《导则》式(F1)计算出的整定值,而且其间的差距很悬殊。见图4,为本文式(3)计算出的。《导则》式(F1)计算出的小于《导则》式(58)计算出的,只是为了绘图简洁清晰起见,这两个不同数值的在图4中只用一个数值来表示,可视它为《导则》式(58)的值,也可视它为《导则》式(F1)的值。由于值太小致使将其代入式(1)算得的内角整定值小于9O。(透镜成苹果形)、或等于90。(透镜成为圆形)、或者大于90。(透镜形)理论上都有可能,图4只绘出>90。的《导则》计算结果的图形。见图4,机端测量阻抗Z振荡轨迹直线从本文式(3)计算所得整定的大透镜的最宽处穿过,ZT振荡轨迹为该透镜GS的中垂线,Z振荡轨迹穿过大透镜内部的距离长,穿过大透镜内部的历时也长,能可靠大于50ms,发电机失步保护动作灵敏度高,而且能保护的系统振荡滑差频率值的范围广,能保护的最大滑差频率ax值高。列机端、、、荡轨迹/一、、G图4本文Xconb整定值及导则整定值的发电机失步保护动作特性比较图Fig.4Actionfeaturecomparisonchartofgeneratorout.of_steppr0tectionbet、veentheproposed珐settingandguidelinesnsetting图4中Z振荡轨迹直线从《导则》公式计算所得整定的小透镜顶部穿过,z振荡轨迹穿过小透镜内部的距离很短,穿过内部的历时很短,历时很容易小于50ms,失步保护可能拒动,甚至Z振荡轨迹可能从小透镜顶端的上部经过,不进入透镜内,而且这种小透镜特性能保护系统振荡的值范…围小,能保护的值低。附带指出,据了解国内某大型汽轮发电机的失步保护采用《导则》式(58)的整定值=+,将其代入式(1)计算出的内角仅为50。左右,即透镜理论上的形状为苹果形。失步保护制造厂家规定的整定范围常为90。~150。,因此发电厂运行人员最终选取的整定值=120。,但整定值仍“”保持为+,这就成为如图4所示的小透镜形。式(1)所示内角计算公式的理论基础是:保证最小负荷阻抗Zr可靠落于透镜边界之外,保证失步保护不误动,见图5,即应保证透镜横轴长度的一半NC为【4曲J—NC::0.77mi(8)1-3“。式中,0.77为可靠系数。运行人员将内角由50。增大至120。,而.102.电力系统保护与控制。:+值又不变,R_mj值自然也不变,见式(1)及式(8),这实质上是运行人员强制性地大幅度地改变了可靠系数,将可靠系数由常规的0.77剧烈地降低到很小的值(如0.3以下)才能使由50。增大至120。。这样导致透镜的丽值太小(见式(8)),透镜的宽度更窄,结果是透镜的纵轴长度很短(因=十值太小),横轴也很短,系统振荡时发电机失步保护拒动的可能性更大,能保护的系统振荡滑差频率的范围更小,能保护系统振荡最高滑差频率值更低。3X。、…G[3][4]E51图5整定值与Xc。、NC、RL_mi的关系分析图Fig.5RelationshipanalysischartofthesettingvalueofE63and、NC、RL-mi综合上述,《导则》的式(58)及式(F1)欠妥,值得商榷。参考文献[1]董希建.基于相位角原理的失步振荡解列判据机理研究【J].电力系统保护与控制,2010,38(7):1-6.DONGXi-jian.Researchonout-of-steposcillationcriterionmechanismbasedonprincipleofphaseangle[J].PowerSystemProtectionandControl,2010,38(7):1-6.[2]陆秋瑜.考虑机网协调的新型发电机失磁保护方案研究【J】.电力系统保护与控制,2013,41(9):1-6.LUQiu-yu.Newlossofexcitationprotectionschemebasedoncoordinatedoptimizationbetweengeneratorandgrid[J].PowerSystemProtectionandControl,2013,41(9):1-6.隋佳音.新型发电机失磁保护加速判据研究[J】_电力系统保护与控制,2010,38(20):69.73.SUIJia-yin.Anovelacceleratedcriterionforlossoffieldprotection[J].PowerSystemProtectionandControl,2010,38(20):69・73.BBC公司.发电机变压器集成电路型保护装置技术资料[s].1987.BBCCompany.Technologydataofgenerator-transformerprotectiondeviceofintegratedcircuittype[S].1987.国家能源局.DL/T684.2012大型发电机变压器继电保护整定计算导则[s].2012.TheNationalEnergyBureau.DL/T684-2012guideofcalculatingsettingsofrelayprotectionforlargegeneratorandtransformer[S].2012.许继电气股份有限公司.WFB.800A微机型发电机变压器组成套保护装置技术说明书[s】.2006.XJElectricCo.,Ltd.TechnicalmanualofWFB一800Agenerator-transformergroupprotectionequir,mentbasedonmicroprocessor[S].2006.收稿日期:2013-12-26;作者简介:张项安(1968一),男,力系统继电保护及自动化;姚晴林(1931一),男,继电保护;—修回日期:2013-0304高级工程师,主要研究方向为电—Email:124951470@qq.corn教授,主要研究方向为电力系统陈海龙(1975-),男,高级工程师,主要研究方向为电力系统继电保护。
富富资料
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档