保护操作后恢复发电机

介绍

发电实体的目标是安全地提供可靠性、容量和灵活性最大化的发电。通常情况下，这可能是一个公用事业或独立的电力生产商。发电机的损坏会对相邻电网和用户产生不利影响，特别是在夏季等负荷大的时期。当发电机由于保护继电器操作而脱机时，确定事件的根本原因是至关重要的。目标是在发电机或任何互联设备没有损坏的情况下迅速恢复服务。当然，安全永远是第一位的。本文探讨了最近发生的一个这样的事件，详细介绍了技术分析。

事件分析

一台大型汽轮发电机在试图与电网同步时，因87相差动保护而跳闸，然而，只有主发电机保护继电器工作，备用保护不工作。分析的目标是确定为什么只有一个继电器工作，以及是什么原因导致跳闸发生。

图1所示。电源系统配置

上面的图1显示了将发电机同步到电网的系统配置。发电机上线到全速，理想情况下，发电机断路器关闭时，发电机与电网同步。当发电机断路器闭合时，主发电机保护在87相差速器上跳闸，而备用保护没有跳闸。

下面的表1显示了由主中继为该事件捕获的事件报告(即SER)的顺序。

事件# 2205-21-2022 22:11:07.136

|IA| = 1.24 A| IA| = 1.13 A IA DIFF = 0.26 A

|IB| = 0.98 A |IB| = 0.98 A IB DIFF = 0.00

|IC| = 1.96 A |IC| = 1.19 A IC DIFF = 0.96 A

事件# 2605-21-2022 22:11:07.161

|IA| = 2.62 A| IA| = 3.24 A IA DIFF = 1.29 A

|IB| = 3.19 A |IB| = 3.17 A IB DIFF = 0.02 A

|IC| = 2.62 A |IC| = 3.25 A IC DIFF = 1.68 A

事件# 2705-21-2022 2211:07.199

|IA| = 3.74 A| IA| = 4.72 A IA DIFF = 2.00 A

|IB| = 0.99 A |IB| = 0.99 A IB DIFF = 0.00

|IC| = 3.32 A |IC| = 4.15 A IC DIFF = 1.71 A

事件# 2805-21-2022 22:11:07.207

|IA| = 3.15 A| IA| = 4.75 A IA DIFF = 2.00 A

|IB| = 0.04 A |IB| = 0.04 A IB DIFF = 0.00

|IC| = 2.70 A |IC| = 4.41 A IC DIFF = 4.41 A

表1。事件顺序报告

对SER的回顾显示，从发电机断路器闭合到跳闸的事件总时间约为4个周期，这对应于主保护断言跳闸触点输出的一个周期和发电机断路器打开的3个周期。对SER的回顾还揭示了87相位差动保护在事件过程中反复拾取和退出。请注意，由于没有故意的时间延迟，因此跳闸输出触点在保护操作的第一次进行断言。

下面的图2显示了由数字故障记录器(即DFR)捕获的事件示波器。所示电流(Ia根，Ib根和Ic根)是在发电机定子绕组的中性侧测量的，它对应于流经发电机的电流。请注意，这些信号是未经过滤的，并揭示了这些电流中存在的大直流偏移。发电机的电流在整个事件中被完全抵消了。

图2。发电机电流

乍一看，该事件似乎是一个a相到c相的故障，但发电机终端电压是平衡的和标称量级。

下图3显示了流经发电机的过滤电流;也就是说，每个相电流波形的60赫兹基本分量。对这些波形的回顾表明，电流的大小接近标称，电流都是平衡的大约120度分开。因此，在该事件中不存在相位故障。

图3。过滤发电机相电流

下图4显示了主发电机(红点)和备用保护(绿点)对应的87相差运行特性。主保护装置的工作点在工作区域内，而备用保护装置的工作点在工作区域外。

图4。相差工作特性，主备用

根本原因

不需要的行程的根本原因是由于错误的同步;也就是说，由于计时不当，在合闸时，发电机断路器的电角接近60度。电学上最坏的情况是180度，机械上最坏的情况是90度。不正确的同步会影响电力系统的健康状况，并导致电气和机械瞬变，从而损坏原动机、发电机、变压器和其他电力系统组件。

坏同步是发电机电流中存在的大直流偏置的来源。据怀疑，其结果是内部继电器CTs饱和，这就解释了为什么主87相差动保护在事件期间出现了四次。

结论

一台大型汽轮发电机在试图与电网同步时，因87相差动保护而跳闸，然而，只有主发电机保护继电器工作，备用保护不工作。不需要的行程的根本原因是由于错误的同步。对87个相差特性的回顾表明，对于该事件的工作点，主保护比备份保护更敏感。不需要更改继电器设置，并且行程提醒实用程序同步有问题。