论文部分内容阅读
摘要：本文结合作者实际工作经验对负序功率方向元件的最大灵敏角整定和电流回路的取向进行探讨。
关键词：发电机；匝间保护；防误；对策
【中图分类号】U463.63+1
在厂家说明书及部分参考资料中，对于匝间保护中负序功率方向元件的最大灵敏角，仅提到整定为-105°，没有提及该元件是作为闭锁元件还是启动元件，也没有提及电流互感器（TA）回路取自发电机端部还是尾部，这样容易使调试人员理解不清，整定出现错误，造成保护的误动和拒动。在以下的讨论中，均以其中一相作为参考相。
1 发电机匝间短路的情况
发电机匝间短路时，发电机内部出现横向负序电势，如图1所示。
i2
Z2’ 2 Z2” Zf
2
Z2'和Z2"分别为发电机匝间短路处前后的负序阻抗；Zf为负荷负序阻抗
图1 发电机匝间短路时示意图
由于负序功率方向元件的电压取自机端，按图1参考方向，负序电流ī2滞后负序电压 2为75°，所以负序功率方向元件的最大灵敏角应整定为75°，而不是厂家说明书或者部分参考资料中所说的-105°，当然，如果改变电流参考方向或者电压参考方向，则应按-105°整定。
因负序电势为横向电势，由图1可见，不论TA装设在机端还是尾部，TA通过相同的负序电流。
2 系统发生不对称短路的情况
当系统发生不对称短路时，必然会出现负序电势，该负序电势作用于发电机，在机端出现负序电压和负序电流，若仍按图1取电压、电流参考方向，并将发电机内部的负序阻抗认为是纯电抗，则负序电流ī2应超前负序电压 2为90°，即此时的功率方向角为-90°.由于负序功率为0，负序功率方向元件不会动作。如果认为发电机内部的负序阻抗不是纯电抗，而是带有一定的阻抗，则负序电流ī2超前负序电压 2大于90°，很有可能在105°左右，即功率方向角为-105°，如果负序功率方向元件的灵敏角按-105°整定，则该元件很可能误动。
3 发电机内部相同短路的情况
发电机内部相间短路时，出现纵向负序电势，如图2所示。
ī2’ ī2”
Zf’ Z2” Zf
2 2
图2 发电机内部相同短路时的示意图
可以看出，此时机端负序电流ī2”滞后负序电压 2为75°，如果负序功率方向元件的电流取自机端TA，则负序功率方向元件和匝间短路时一样会动作，当然，此时即使是匝间保护误动作跳闸，也不会造成不良后果，但干扰了发电机故障的分析。
再来看ī2’和 2之间的相角关系。由图2可知， 2的相位应超前于 2，但超前的角度取决于ī2”的大小和Z2”的大小，ī2’超前E2为90°，可画出各相量的示意图如图3所示。
由图3可以看出，ī2’超前 2的角度大于90°，如果负序功率方向元件的电流取自尾部TA，并且是按75°整定时，保护不会误动作。
i2'Z2"
.
2 2
i2"
i2
图3 发电机内部相间短路的相量图
4讨论
以上的讨论是基本负序功率方向元件作为启动元件进行的，如果其作为闭锁元件，在区外不对称故障时，可能出现零序电压元件动作而负序功率元件来不及闭锁，或者在外部故障切除时负序功率元件比零序电压元件返回较快，造成保护误动。
负序功率方向元件作为启动元件时，如果发电机在并网前出现定子绕组匝间短路，由于输出负序功率为0，则保护拒动。
负序功率方向元件作为启动元件或闭锁元件，都有一定的优缺点，考虑到发电机启励至并网时间较短，期间发生定子绕组匝间短路概率极小；发电机并网运行时，发生外部不对称故障或负荷不平衡的可能性较大，因此，负序功率方向元件宜作为启动元件。
5 结论
从以上分析可知：①发电机匝间保护的负序功率方向元件作为启动元件时最大灵敏角应整定为75°；②其电流宜取自发电机尾部TA，这样在发电机内部相间短路时不致误动，以避免干扰发电机故障的分析；③以零序元件和负序功率方向元件构成的发电机匝间保护中，负序功率方向元件宜作为启动元件。
参考文献
[1]朱卓玲.G60发电机保护装置中匝间保护的分析与讨论. 华中电力.2007（4）
[2]原愛芳等.继电保护方向元件的带负荷校验方法探讨.电力系统保护与控制.2012（17）
[3]谭钻.几种发电机匝间保护的分析与比较. 广西电力.2003（4）
[4]李玉海.关于纵向零序电压型发电机匝间保护的几个问题.西北电力技术.2000（4）
作者介绍： 林松秋（1968.06-），男（汉族），广东揭阳人，本科学历，工程师，主要从事发电设备检修管理工作。
关键词：发电机；匝间保护；防误；对策
【中图分类号】U463.63+1
在厂家说明书及部分参考资料中，对于匝间保护中负序功率方向元件的最大灵敏角，仅提到整定为-105°，没有提及该元件是作为闭锁元件还是启动元件，也没有提及电流互感器（TA）回路取自发电机端部还是尾部，这样容易使调试人员理解不清，整定出现错误，造成保护的误动和拒动。在以下的讨论中，均以其中一相作为参考相。
1 发电机匝间短路的情况
发电机匝间短路时，发电机内部出现横向负序电势，如图1所示。
i2
Z2’ 2 Z2” Zf
2
Z2'和Z2"分别为发电机匝间短路处前后的负序阻抗；Zf为负荷负序阻抗
图1 发电机匝间短路时示意图
由于负序功率方向元件的电压取自机端，按图1参考方向，负序电流ī2滞后负序电压 2为75°，所以负序功率方向元件的最大灵敏角应整定为75°，而不是厂家说明书或者部分参考资料中所说的-105°，当然，如果改变电流参考方向或者电压参考方向，则应按-105°整定。
因负序电势为横向电势，由图1可见，不论TA装设在机端还是尾部，TA通过相同的负序电流。
2 系统发生不对称短路的情况
当系统发生不对称短路时，必然会出现负序电势，该负序电势作用于发电机，在机端出现负序电压和负序电流，若仍按图1取电压、电流参考方向，并将发电机内部的负序阻抗认为是纯电抗，则负序电流ī2应超前负序电压 2为90°，即此时的功率方向角为-90°.由于负序功率为0，负序功率方向元件不会动作。如果认为发电机内部的负序阻抗不是纯电抗，而是带有一定的阻抗，则负序电流ī2超前负序电压 2大于90°，很有可能在105°左右，即功率方向角为-105°，如果负序功率方向元件的灵敏角按-105°整定，则该元件很可能误动。
3 发电机内部相同短路的情况
发电机内部相间短路时，出现纵向负序电势，如图2所示。
ī2’ ī2”
Zf’ Z2” Zf
2 2
图2 发电机内部相同短路时的示意图
可以看出，此时机端负序电流ī2”滞后负序电压 2为75°，如果负序功率方向元件的电流取自机端TA，则负序功率方向元件和匝间短路时一样会动作，当然，此时即使是匝间保护误动作跳闸，也不会造成不良后果，但干扰了发电机故障的分析。
再来看ī2’和 2之间的相角关系。由图2可知， 2的相位应超前于 2，但超前的角度取决于ī2”的大小和Z2”的大小，ī2’超前E2为90°，可画出各相量的示意图如图3所示。
由图3可以看出，ī2’超前 2的角度大于90°，如果负序功率方向元件的电流取自尾部TA，并且是按75°整定时，保护不会误动作。
i2'Z2"
.
2 2
i2"
i2
图3 发电机内部相间短路的相量图
4讨论
以上的讨论是基本负序功率方向元件作为启动元件进行的，如果其作为闭锁元件，在区外不对称故障时，可能出现零序电压元件动作而负序功率元件来不及闭锁，或者在外部故障切除时负序功率元件比零序电压元件返回较快，造成保护误动。
负序功率方向元件作为启动元件时，如果发电机在并网前出现定子绕组匝间短路，由于输出负序功率为0，则保护拒动。
负序功率方向元件作为启动元件或闭锁元件，都有一定的优缺点，考虑到发电机启励至并网时间较短，期间发生定子绕组匝间短路概率极小；发电机并网运行时，发生外部不对称故障或负荷不平衡的可能性较大，因此，负序功率方向元件宜作为启动元件。
5 结论
从以上分析可知：①发电机匝间保护的负序功率方向元件作为启动元件时最大灵敏角应整定为75°；②其电流宜取自发电机尾部TA，这样在发电机内部相间短路时不致误动，以避免干扰发电机故障的分析；③以零序元件和负序功率方向元件构成的发电机匝间保护中，负序功率方向元件宜作为启动元件。
参考文献
[1]朱卓玲.G60发电机保护装置中匝间保护的分析与讨论. 华中电力.2007（4）
[2]原愛芳等.继电保护方向元件的带负荷校验方法探讨.电力系统保护与控制.2012（17）
[3]谭钻.几种发电机匝间保护的分析与比较. 广西电力.2003（4）
[4]李玉海.关于纵向零序电压型发电机匝间保护的几个问题.西北电力技术.2000（4）
作者介绍： 林松秋（1968.06-），男（汉族），广东揭阳人，本科学历，工程师，主要从事发电设备检修管理工作。