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什么是发电机匝间保护

在正常情况下,两个绕组中的电动势相等,每个绕组提供一半的负载电流。当一组绕组发生匝间短路时,两个绕组的电动势不再相等,因此会出现电动势差,产生平衡电流,两个绕组的回路电流。因此,利用反映两支路电流差的原理,可以实现发电机定子绕组匝间保护,即横向差动保护。这种保护的灵敏度很低。

纵向零序电压(3pt断线闭锁)和负序功率方向闭锁(1pt断线闭锁),动作出口全停,切断发电机定子匝间短路,机组立即跳闸。理论分析表明,匝间环流值超过了发电机端部的三相短路电流,因此定子绕组匝间短路是一种不容忽视的严重故障形式。

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发电机定子内部接线图

我厂发电机匝间保护的工作原理为负序功率方向闭锁(负序功率点至系统匝间保护分闸,正常运行闭锁匝间保护),3pt断线闭锁定子纵向零序电压保护:

(1)引入纵向零序电压3pt的开三角电压3u0作为匝间短路保护的主要判据。

(2)引入端子电压和电流,形成负序功率方向锁定。

(3)引入纵向(特殊)3PT电压,形成PT断线闭锁保护

(4)动作电压pu=0.03,延时0.2s。

工作原理

继电器的输入电压接在专用PT(我厂3PT)的开三角绕组侧。为了避免定子接地时产生横向(相间)零序电压,保证纵向零序电压的准确采集,将一次绕组接至星形。中性点直接接至发电机中性点,采用不接地方式。所采集的发电机三相分别产生机组中性点电压之和。根据这种连接,当发电机出口发生单相接地时,中性点对地电压将上升到相电压。因此,电压互感器一次绕组的绝缘应按全电压等级施工。

保护反映纵向零序电压,当三相电压因区域外故障而不平衡时,利用负序功率方向区内外的故障来阻断匝间保护动作并采用断开锁定防止3PT断开时误操作。

注:定子接地保护中的PT中性点接地不同于匝间保护。当发生接地故障时,相对中性点电压不变,但对地电压发生变化。此时定子接地保护动作,而匝间保护不动作,所以两种保护动作原理不同。

保护动作

发电机在正常运行或外部相间短路时,由于端电压无零序电压分量,开三角绕组只反映不平衡电压,继电器能避开定值,保护不动作。

当发电机定子绕组或外部接地故障发生时,发电机端部的三相电压仍与中性点电压对称。虽然此时故障相对地电压为零,但发电机端的三相对地电压不再对称,即存在横向(相对地)零序电压,但由于保护的Pt一次绕组中性点不接地它不反映横向零序电压,开三角绕组反映各相对中性点的零序电压(即纵向零序电压),所以开三角绕组的输出仍为不平衡电压,保护不动作。

发电机定子绕组匝间短路或相间不对称对中性点短路时,会破坏发电机端部三相电压对中性点的对称性,造成纵向零序电压和保护动作。

为了提高可靠性,还可以在匝间保护中引入负序功率方向元件。另外,按顺序


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