CN109633350A - 检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出了检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,首先采集负荷直供***中发电机端和负荷端的相关参数,根据相关参数,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地、判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地、判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地、判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地、判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地等。根据本发明实施例提出检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,能够有效地识别发电机定子虚幻接地原因。
Description
技术领域
本发明涉及电力***变电站保护技术领域,具体说是检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***。
背景技术
近几年若干负荷直供***关联的发电机端,出现了由于定子接地保护的定值不合适、因为发电机接入***三相不平衡电压超标导致发电机定子虚幻接地保护误动跳闸的问题。一方面对发电厂造成了不同程度的损失,同时对供电***的安全稳定运行造成了混乱。例如凯赛热电厂、山东辛化热电厂、呼市化工热电厂等都属于负荷直供***关联的发电机厂,先后出现过发电机定子虚幻接地造成的保护误动、开关跳闸的事故。对于负荷直供***,***电压的运行指标主要是三相线电压的平衡程度,对三相相电压的平衡要求相对较低,只是报警,规程规定单相接地***可以运行3小时;对于接入负荷直供***的发电机来说要求则是不同的,发电机定子接地保护既是发电机的接地保护,又是负荷直供***的接地保护。因为发电机3U0的数值直接反映的是定子接地位置,并非单纯的三相相电压的不平衡问题。可见,同一组发电机定子接地保护的两种作用与要求有着矛盾的一面,因此,区分是三相电压不平衡产生的零序电压,还是发电机定子接地产生的零序电压乃是问题的关键所在。另外,值得考虑的问题是发电机接入***的其他若干因素都可能导致三相相电压的不平衡,使定子接地保护误动作。例如,***的接地故障,三相对地绝缘电阻的差异,电容电流的补偿失调,***负荷大小的影响等。因此,作为发电机定子接地保护必须统筹考虑定子接地与接入***三相相电压的不平衡问题,并且将发电机定子接地作为主保护,必须满足对灵敏性、快速性、选择性、可靠性的要求。在发变组接线的***中,发电机出口没有直配线路,定子接地保护范围90~95%,3U0电压通用定值5~10V、动作时限定值0.2s。而接入负荷直供***的发电机端不可照搬,需考虑接线方式的差异,以及***参数的差异。
负荷直供***关联的发电机端,几乎是被遗忘的技术领域,之前的资料中虽有相关报道,但分析问题与解决的问题思路相差甚远。类似于上述实例所讲的负荷直供热电厂,其发电机定子虚幻接地保护误动的问题,在现场长期以来一直没有找到确认故障原因的方法。
发明内容
针对以上缺点,本发明实施例提出了检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,可以准确的检测到负荷直供***发电机定子虚幻接地的原因。
本发明实施例提出了检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,该方法是基于负荷直供***实现的,所述负荷直供***包括发电机端和负荷端;所述发电机端是由发电机三相定子绕组组成的输出电压端;所述负荷端用于接受发电机端输出的电压;所述发电机端和负荷端之间通过联络线连接;所述发电机端和负荷端之间还有高压断路器;所述高压断路器用于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流,包括以下步骤:
获取负荷直供***参数;所述负荷直供***参数包括发电机端空载时的零序电压为3U01'、高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz、高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2;
根据获得的负荷直供***参数,采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地;采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地;采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地;采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地;采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
进一步的,所述采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地的方法为,使发电机端空载,将发电机端中的发电机电压从0V升到额定电压值UeV,用电压表在发电机出口PT二次开口三角形侧检测3U01'的数值,如果在所述发电机电压从0V升到额定电压值UeV过程中,3U01'>3U0dz1,则不是发电机定子虚幻接地。
进一步的,所述采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地的方法为,断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,用电压表在发电机端出口PT二次开口三角形侧检测3U01的数值,如果3U01>3U0dz1,则是由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地。
进一步的,所述采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地的方法为,断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,用电压表在负荷端备用段PT二次开口三角形侧检测3U02的数值,同时在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻R,如果单机运行机组3U01电压正常,而负荷端的三相不平衡电压3U02超标,负荷端停电后其中一相的对地绝缘电阻R大于0.5兆欧姆;关闭高压断路器后又重复出现3U0>3U0dz1的状况,则是由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地。
进一步的,所述采用发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地的方法为,关闭高压断路器,发电机端并网运行,用电压表、电流表和相位表在高压断路器处测试发电机端关联后联络线的电压电流相量值......
Ua、Ia,Ub、Ib,Uc、Ic,如果单机运行机组3U01电压正常,发电机端与负荷端
......
关联后三相负荷相量Ua、Ia,Ub、Ib,Uc、Ic不平衡导致3U0>U0dz1,则是由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地。
进一步的,所述采用发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地的方法为,关闭高压断路器,发电机端并网运行,用电压表在发电机端出口PT二次开口三角形侧检测整个负荷直供***3U0的数值;用电流表在发电机端尾部测试发电机端关联后补偿电抗电流IL的数值;改变发电机端补偿电抗的分接位置,分别检测3U0的数值,得出***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL),3U0=f(IL)关系特性随补偿电抗的分接位置变化,出现所述负荷直供***零序电压3U0>U0dz1,则是由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的***,包括参数采集模块和故障判断模块;
所述参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3U01'、高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz、高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2;
所述故障判断模块用于采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地、采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地、采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地、采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地、采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
进一步的,所述参数采集模块包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和第三参数采集模块;
所述第一参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3U01';
所述第二参数采集模块用于采集高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz;
所述第三参数采集模块用于采集高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2。
进一步的,所述故障判断模块包括第一故障判断模块、第二故障判断模块、第三故障判断模块、第四故障判断模块和第五故障判断模块;
所述第一故障判断模块用于采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地;
所述第二故障判断模块用于采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地;
所述第三故障判断模块用于采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地;
所述第四故障判断模块用于采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地;
所述第五故障判断模块用于采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果,而不是发明所有的全部效果,上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
本发明实施例提出了检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,方法包括,第一,使发电机端空载,将发电机端中的发电机电压从0V升到额定电压值Ue,用电压表在发电机出口PT二次开口三角形侧检测3U01'的数值,如果在发电机电压从0V升到额定电压值Ue过程中,3U01'>3U0dz1,则发电机定子存在节点故障,但是不是虚幻接地。第二,断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,用电压表在发电机端出口PT二次开口三角形侧检测3U01的数值,如果3U01>3U0dz1,则是由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地。第三,断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,用电压表在负荷端备用段PT二次开口三角形侧检测3U02的数值,同时在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻R,如果单机运行机组3U01电压正常,而负荷端的三相不平衡电压3U02超标,负荷端停电后其中一相的对地绝缘电阻R大于等于0.5兆欧;关闭高压断路器后又重复出现3U0>3U0dz1的状况,则是由负荷端导致的电机定子虚幻接地。第四,关闭高压断路器,发电机端并网运行,用电压表、电流表和相位表在高压断
......
路器处测试发电机端关联后联络线的电压电流相量值Ua、Ia,Ub、Ib,Uc、Ic,如果单机运行机组3U01电压正常,发电机端与负荷端关联后三相负荷相量......
Ua、Ia,Ub、Ib,Uc、Ic不平衡导致3U0>U0dz1,则是由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地。第五,关闭高压断路器,发电机端并网运行,用电压表在发电机端出口PT二次开口三角形侧检测整个负荷直供***3U0的数值;用电流表在发电机端尾部测试发电机端关联后补偿电抗电流IL的数值;改变发电机端补偿电抗的分接位置,分别检测3U0的数值,得出***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL),3U0=f(IL)关系特性随补偿电抗的分接位置变化,出现负荷直供***零序电压3U0>U0dz1,则是由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。通过本发明实施例,给出的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,能够有效地识别发电机定子虚幻接地原因。
附图说明
图1是本发明实施例1负荷直供***的供电***图;
图2是本发明实施例1中发电机定子接地与负荷端零序电压保护的动作界面图;
图3是基于本发明实施例1的经消弧线圈接地网络单相接地时零序电流分布电路图;
图4是基于本发明实施例1的串联谐振时零序等效网络;
图5所示为基于本发明实时例1的发电机定子接地时零序等效网络图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例给出了检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法和***,如图1所示为本发明实施例1负荷直供***的供电***图。该***包括发电机端和负荷端,发电机端和负荷端之间通过联络线连接,发电机端和负荷端之间还有高压断路器1111;高压断路器1111用于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流。
如图3给出了本发明实施例1的经消弧线圈接地网络单相接地时零序电流分布电路图。发电机经组消弧线圈接地,当10kV发电机直供***发生单相接地故障时零序电流分布。其中,G:发电机;L:中性点消弧线圈电感;C0G:发电机对地电容;C0I:I线路电容;C0II:II线路电容;Uk0:零序电源电压;IL:消弧线圈电流;I0G:发电机电容电流;I0I:I线路电容电流;I0II:II线路电容电流;ΣI0:注入***的零序电流总和。
发电机中性点无消弧线圈,将图2中的中性点断开,当***发生一点接地时中性点电压为:
U0=(Ea×jωCa+Eb×jωCb+Ec×jωCc)/(jωCa+jωCb+jωCc)
=(Ea Ca+Eb Cb+Ec Cc)/(Ca+Cb+Cc)
式中Ea,Eb,Ec为三相电动势;
Ca,Cb,Cc为三相电容。
如果,发电机端3U0>3U0dz1,则保护动作。显然对于发电机端以外的10kV***任意一处发生接地时保护动作的条件容易满足,保护误动现象是容易发生的。
发电机端中性点有消弧线圈时,在发电机端中性点无消弧线圈所产生的零序电压,都是串接于3L与CΣ之间的,如图4所示给出了串联谐振时零序等效网络图。其中U0:等效网络零序电源电压,CΣ:等效***电容。
当***参数满足串联谐振时,电压U0将在串联谐振的回路中产生很高的谐振电压,使发电机端中性点电压严重升高,这是不允许的。
当***过补偿运行时,消弧线圈电流为IL=—Ea/jωL,全***总的电容电流为I0Σ,则接地点流回的总电流,即补偿后的残余电流为IK=IL+I0Σ,如果IL>I0Σ,补偿后的残余电流呈感性,则***不存在产生串联谐振过电压的问题,此时3U0<<3U0dz1,则保护不会误动作。可见过补偿的应用消除了由谐振引发的发电机定子虚幻接地误动的问题。
同样,当***处于欠补偿运行时,由于运行方式的变化容易满足谐振的条件,使得零序电压达到整定值,即3U0=3U0dz1,保护误动作。
如图5所示为基于本发明实时例1的发电机定子接地时零序等效网络图。其中α:发电机定子接地位置系数,C0W:发电机外部各相对地电容。
α点发生接地时,故障点的零序电压:
Uk0=(Uad+Ubd+Ucd)/3=—αEa
式中,Uad,Ubd,Ucd为发电机机端对地电压,α为故障点百分数,当α=1时,零序电压等于相电压。
发电机定子接地时零序电压3U0=αEa>3U0dz1时,保护动作。
因此,发电机定子接地时保护动作行为与接地点的位置密切相关,只要α>10%,3U0>3U0dz1时,保护能可靠动作。
发电机中性点无消弧线圈时,对于A相零序电流:
Ika=—j 3ω(C0G—C0W)]αEa,
发电机中性点有消弧线圈时,对于A相零序电流:
Ika=j[1/ωL—3ω(C0G—C0W)]αEa,
依据运行经验可知,无论发电机端中性点有无消弧线圈,只要零序电流超过允许值(10kV***20A),接地保护必须动作于跳闸。
本发明实施例1提供的负荷直供***在9月14日出现过若干次零序电压报警的问题,在9月24日发电机定子接地保护3U0起动跳机。
在9月14日出现发电机端定子接地保护零序电压3U0报警时,电气运行记录显示10kV***三相线电压正常,三相相电压不平衡,发电机直供负荷线路电流正常。
故障时发电机端10kV II段3U0报警,同时生物I线消谐装置动作指示灯亮。
为此采用本发明是实施例1提出的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法。
首先获取发电机端空载时的零序电压为3U01'、高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz、高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,其中定子接地保护通用定值为发电机定子接地与负荷端零序电压保护的动作界面。负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2。图2是本发明实施例1中发电机定子接地与负荷端零序电压保护的动作界面图;然后根据获取的相关参数,对发电机定子是否存在虚幻接地以及虚幻接地的原因进行检测。
第一,发电机零起升压试验时零序电压3U01'的检测。
使发电机端空载,将发电机端中的发电机电压从0V升到额定电压值UeV。9月14日,发电机端并网开关机1,在断开位置,在可控的前提条件下,退出发电机定子接地3U0保护的跳闸压板,将发电机电压升到额定值UeV,用电压表在发电机出口PT二次开口三角形侧检测3U01'的数值。检测3U0的数据与变化趋势如下表1所示:
发电机空载试验二次数据P=0,Q=0,cosφ=1
3U0 | U0 | UAN | UBN | UCN | UAB | UBC | UCA | |
发电机 | 1.6 | 1.3 | 58.1 | 59.0 | 59.3 | 102.2 | 103.2 | 102.0 |
A段 | 2.06 | 1.6 | 63.0 | 63.7 | 64.0 | 110.6 | 111.4 | 110.6 |
A段 | 2.06 | 1.6 |
其中表1中U0是发电机中性点电压。
3U01'三次谐波的含量18%,相电压波形正常。
第二.发电机经过主变压器并网时零序电压3U01的检测。
高压断路器1111断开,发电机端经过主变压器并网运行方式下,用电压表在发电机出口PT二次开口三角形侧检测3U01的数值;
9月14日,断开高压断路器1111,零序电压定子接地报警消除,即发电机端和负荷直供***脱开后,发电机3U0定子接地故障报警消失。当时负荷4.0MW,三相电压Ua=6.17kV,Ub=6.15kV,Uc=6.12kV,#1机组1PT二次开口三角形电压2.4V。检查的数据汇总结果如下表2所示:
时间 | 外送负荷 | 机组Ua | 机组Ub | 机组Uc | 机组3U0 |
脱网后 | 4.0MW | 6.17kV | 6.15kV | 6.12kV | 2.4V |
第三,直供负荷由单独的发电机端供电时的***平衡状况检查。
9月14日,发电机端零序电压报警时,负荷端的检查如下:
将生物Ⅰ线1101开关断开,高压断路器1111在合闸位置,直供负荷只由发电机端供电时***电压正常。负荷的平衡状况良好,相电流约为400A,三相电流差不超过5A,3U01=2.00V。
高压断路器1111在断开位置,负荷由电网供电,用电压表在负荷端备用段PT二次开口三角形侧检测3U02的数值;电网供电开关断开,负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻R;负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻R小于0.5兆欧姆,满足要求。
9月14日,发电机端高压断路器1111在断开位置,负荷只由生物Ⅰ线1101开关供电时,用电压表在负荷端备用段PT二次开口三角形侧检测3U02的数值均小于2.4V,***电压也正常,9月14日,负荷端停电后,对负荷端的所有设备进行了绝缘测试,结果无误,说明设备的绝缘水平正常。
4、联络线供电负荷的向量检测。
首先,负荷直供***的零序电压3U0与供电负荷的平衡状况试验
发电机并网运行,高压断路器在合闸位置,生物Ⅰ线1101开关在合闸位置,用电压、电流以及相位表在联络线1111高压断路器处测试发电机关联后的***电压以及联络线电流相量值
9月14日,零序电压3U0报警时,记录显示10kV***三相相电压不平衡,零序电压3U0报警时的***电压与联络线电流检测结果,如下表3所示:
可见,零序电压3U0报警,与直供负荷的对称状况无关。
其次,负荷直供***的零序电压3U0与直供负荷状况的试验
9月14日,发电机端#1机组零序电压报警时定子接地保护的压板在断开位置,调整机组参数,监测到整个直供******的零序电压与直供负荷之间的关系如下表4所示:
时间 | 外送负荷 | 机组Ua | 机组Ub | 机组Uc | 机组3U<sub>0</sub> | 机组3I<sub>0</sub> |
7:00 | 8.10MW | 6.70kV | 6.60kV | 5.20kV | 19V | |
7:20 | 7.93MW | 6.67kV | 6.20kV, | 5.26kV | 15V | |
7:30 | 7.6MW | 6.66kV | 6.09kV, | 5.45kV | 11V | |
7:40 | 5.0MW | 6.53kV | 6.03kV | 5.69kV | 8V | |
7:50 | 4.0MW | 6.3kV | 6.0kV | 5.90kV | 5V | 0.75A |
试验结果表明,直供负荷越大零序电压也越高。
5、发电机端主变压器带直供负荷时零序电压3U0的检测
发电机并网运行,高压断路器1111在合闸位置,用电压表在发电机出口PT二次开口三角形侧检测整个***3U0的数值;用电流表在发电机端尾部,靠近负荷端测试发电机端关联后补偿电抗电流IL的数值;改变发电机端补偿电抗的分接位置,检测相关3U0的数值,做***零序电压3U0与发电机端中性点电抗电流补偿份额的关系特性3U0=f(IL)试验。
当生物Ⅰ线运行,合上高压断路器1111开关,发电机端和负荷端关联供电时,整个10kV***均出现三相电压不平衡现象,采集到的一组数据为:Ua=6.43kV,Ub=5.71kV,Uc=5.20kV,3U0=9.49V
改变发电机端补偿电抗的分接位置,检测相关3U0的数值,做***零序电压3U0与发电机端中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)试验。
9月14日,***故障时对#1机组中性点自动补偿***进行了检查,采集到的一组数据是电抗器抽头位置在1挡,补偿电抗器电流5.0A,电压5.5V。
当发电机端中性点电抗器挡位在9挡时,零序电压报警消失,***的三相电压趋于平衡,试验数据如下表5所示:
分接位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
电流(A) | 4.25 | 4.90 | 5.60 | 6.40 | 7.20 | 8.25 | 9.40 | 10.80 | 12.45 |
3U<sub>0</sub>(V) | 20.0 | 16.0 | 12.0 | 9.0 | 6.0 | 3.5 | 2.6 | 2.3 | 2.0 |
U<sub>0</sub>(V) |
另外还对负荷端的设备状况进行检查,对#1机组定子接地保护装置的静态动作行为进行了检查,3U0动作电压10V,延时10s,动作结果是发电机解列灭磁。对#1机组出口1PT二次电缆屏蔽情况进行了检查,其屏蔽层为单端接地。
根据上面的现场检测的结果,当发电机直供负荷侧发生接地故障时满足3U0>3U0dz1的条件,或者外***负荷不平衡时导致的满足3U0>3U0dz1的条件,即出现所谓的发电机定子虚幻问题。
对于9月14日,9月24日的故障,根据发电机端空载试验的二次数据可知,发电机端的3U01'为2.06V,因此其发电机定子不存在直接接地的问题,而且发电机端直供负荷端不存在接地故障等造成的3U0>3U0dz1的条件成立。由此可以断定3U0保护故障报警的原因是其他因素导致的,即存在所谓的其他问题造成的定子虚幻接地问题。
由表5电抗器不同档位时的补偿电流可知,电抗器抽头位置在1挡,补偿电抗器电流5.0A,电压5.5V,其补偿份额不足。发电机端没有达到过补偿的条件。因此,发电机定子虚幻接地保护误动的问题是不可避免的。
对于负荷端,当生物Ⅰ线断开时三相电压平衡状况良好,说明三相电压出现的不平衡现象是***问题导致的。
第一,根据上述检查结果可知,无论发电机端还是负荷端10kV***的设备本身是正常的,第二,发电机定子接地保护定值为10V,数值偏低,第三,根据发电机的空载零起升压试验的数据结果可知,定子绕组绝缘正常。第四生物Ⅰ线运行时,在发电机端与负荷端的10kV***都出现了电压不平衡现象,而且数值基本一致。可见生物Ⅰ线运行时零序电压的报警正确无误。只是10kV负荷端三相电压不平衡保护定值为10V,数值偏低。第五,由于发电机端带生物Ⅰ线时就出现零序电压报警的现象,而发电机端只并网运行、不带生物Ⅰ线时就不出现零序电压报警的问题;而且10kV***三相电压不平衡的程度与生物Ⅰ线的负荷大小有关,负荷越大、三相电压不平衡的程度也越大;再是生物Ⅰ线的负荷电流基本平衡。由此可见,三相电压不平衡的程度与***参数有关。第六,由于生物Ⅰ线所带的整个10kV***的电缆多,累计长度较长,电容电流较大。当发电机端的电抗器不能实现过补偿运行时,在某些方式下,当电压波动时或***有操作时容易出现三相电压不平衡以及零序电压报警的现象。所以当发电机端中性点电抗器挡位在9挡时,零序电压报警消失,***的三相电压趋于平衡,此时补偿电流大于12A。可见零序电压报警与电容电流补偿状况有关,但是,正确的补偿只是掩盖了其他方面的问题,也并非与之无关。
根据本发明实施例提出的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,可知根据发电机端关联后的零序电压3U0的测试结果,完成欠补偿、全补偿与过补偿的状况的确定。在全补偿的情况下,容易出现谐振使3U0升高,导致定子的虚幻接地;在欠补偿时,由于运行方式的变化会导致谐振过程的出现,结果同全补偿一样;在过补偿的情况下则不存在谐振问题。引发***谐振的因素有倒闸操作,***故障等。
本发明实施例1还提出检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的***,该***包括参数采集模块和故障判断模块;
参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3U01'、高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz、高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2;
其中参数采集模块包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和第三参数采集模块;
第一参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3U01';
第二参数采集模块用于采集高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz;
第三参数采集模块用于采集高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2。
故障判断模块用于采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地、采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地、采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地、采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地、采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
故障判断模块包括第一故障判断模块、第二故障判断模块、第三故障判断模块、第四故障判断模块和第五故障判断模块;
第一故障判断模块用于采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地;
第二故障判断模块用于采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地;
第三故障判断模块用于采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地;
第四故障判断模块用于采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地;
第五故障判断模块用于采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明,但是,本领域技术人员应当理解,仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换;而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进,其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
Claims (9)
1.检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,该方法是基于负荷直供***实现的,所述负荷直供***包括发电机端和负荷端;所述发电机端是由发电机三相定子绕组组成的输出电压端;所述负荷端用于接受发电机端输出的电压;所述发电机端和负荷端之间通过联络线连接;所述发电机端和负荷端之间还有高压断路器;所述高压断路器用于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流;其特征在于,所述方法包括以下步骤:
获取负荷直供***参数;所述负荷直供***参数包括发电机端空载时的零序电压为3U01'、高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz、高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2;
根据获得的负荷直供***参数,采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地;采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地;采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地;采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地;采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
2.根据权利要求1所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,其特征在于,所述采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地的方法为,使发电机端空载,将发电机端中的发电机电压从0V升到额定电压值UeV,用电压表在发电机出口PT二次开口三角形侧检测3U01'的数值,如果在所述发电机电压从0V升到额定电压值UeV过程中,3U01'>3U0dz1,则不是发电机定子虚幻接地。
3.根据权利要求1所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,其特征在于,所述采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地的方法为,断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,用电压表在发电机端出口PT二次开口三角形侧检测3U01的数值,如果3U01>3U0dz1,则是由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地。
4.根据权利要求1所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,其特征在于,所述采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地的方法为,断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,用电压表在负荷端备用段PT二次开口三角形侧检测3U02的数值,同时在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻R,如果单机运行机组3U01电压正常,而负荷端的三相不平衡电压3U02超标,负荷端停电后其中一相的对地绝缘电阻R大于0.5兆欧姆;关闭高压断路器后又重复出现3U0>3U0dz1的状况,则是由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地。
5.根据权利要求1所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,其特征在于,所述采用发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地的方法为,关闭高压断路器,发电机端并网运行,用电压表、电流表和相位表在高压断路器处测试发电机端关联后联络线的电压电流相量值如果单机运行机组3U01电压正常,发电机端与负荷端关联后三相负荷相量 不平衡导致3U0>U0dz1,则是由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地。
6.根据权利要求1所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的方法,其特征在于,所述采用发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地的方法为,关闭高压断路器,发电机端并网运行,用电压表在发电机端出口PT二次开口三角形侧检测整个负荷直供***3U0的数值;用电流表在发电机端尾部测试发电机端关联后补偿电抗电流IL的数值;改变发电机端补偿电抗的分接位置,分别检测3U0的数值,得出***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL),3U0=f(IL)关系特性随补偿电抗的分接位置变化,出现所述负荷直供***零序电压3U0>U0dz1,则是由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
7.检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的***,其特征在于,包括参数采集模块和故障判断模块;
所述参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3U01'、高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz、高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2;
所述故障判断模块用于采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地、采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地、采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地、采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地、采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
8.根据权利要求7所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的***,其特征在于,所述参数采集模块包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和第三参数采集模块;
所述第一参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3U01';
所述第二参数采集模块用于采集高压断路器合闸后,发电机端的零序电压为3U0以及发电机定子接地保护通用定值为3U0dz;
所述第三参数采集模块用于采集高压断路器断开后,发电机端零序电压为3U01,发电机定子接地保护独立定值为3U0dz1,负荷端零序电压为3U02,负荷端接地保护独立定值为3U0dz2。
9.根据权利要求7所述的检测负荷直供***发电机定子虚幻接地原因的***,其特征在于所述故障判断模块包括第一故障判断模块、第二故障判断模块、第三故障判断模块、第四故障判断模块和第五故障判断模块;
所述第一故障判断模块用于采用将发电机端中的发电机电压连续从0V升高到额定电压,并和3U0dz1比较的方式,判断发电机端中发电机定子是否为虚幻接地;
所述第二故障判断模块用于采用断开高压断路器,发电机端经过主变压器并网运行的情况下,将3U01和3U0dz1比较的方式,判断是否由发电机端与主变压器之间电压不对称导致的发电机定子虚幻接地;
所述第三故障判断模块用于采用断开高压断路器,在负荷端由单独的电网供电情况下,检测3U02的值,并在负荷端停电后检查各相的对地绝缘电阻的方式,判断是否由负荷端对地绝缘损坏导致的发电机定子虚幻接地;
所述第四故障判断模块用于采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,检测发电机端关联后联络线的电压电流相量值的方式,判断是否由负荷端负荷不平衡导致的发电机定子虚幻接地;
所述第五故障判断模块用于采用关闭高压断路器,发电机端并网运行时,采用判断***零序电压3U0与发电机中性点电抗IL补偿份额的关系特性3U0=f(IL)的变化情况,判断是否由发电机端和负荷端谐振导致的发电机定子虚幻接地。
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