某電廠低頻注入式定子接地保護(hù)裝置調(diào)試應(yīng)用

林卓

摘 要：20Hz低頻注入式定子接地保護(hù)可以反映發(fā)電機(jī)100%的定子繞組單相接地，且不受發(fā)電機(jī)特性、運(yùn)行工況、故障位置的影響，同時(shí)還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)定子絕緣水平，可以較好地彌補(bǔ)95%基波定子接地保護(hù)的不足，因此越來(lái)越多的大型電廠廣泛應(yīng)用20Hz注入式定子接地保護(hù)。

本文就某電廠20Hz低頻注入式接地保護(hù)的調(diào)試過程，簡(jiǎn)要闡述了低頻接地保護(hù)的原理、邏輯、定值整定以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試校驗(yàn)方法，驗(yàn)證了低頻注入式定子接地保護(hù)較其他接地保護(hù)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：注入式;保護(hù);接地

1 20Hz定子接地保護(hù)原理

我廠注入式定子接地保護(hù)采用南瑞繼保的外加電源注入式接地保護(hù)裝置RCS-985U，接線如下圖所示（圖1.1）。裝置從RCS-985U方波電源發(fā)生器發(fā)出方波，經(jīng)過帶通濾波器輸出20Hz的工作電壓，注入中性點(diǎn)變壓器負(fù)載電阻Rn兩端（也可從機(jī)端TV開口三角二次側(cè)接入低頻電源），并通過耦合變壓器將20Hz低頻電壓耦合至發(fā)電機(jī)定子繞組上。Rn兩端的電壓，經(jīng)過分壓器分壓出低頻電壓UG0，另外注入電壓經(jīng)過回路電阻，通過中間變流器后得到低頻電流IG0。UG0、IG0分別輸入到發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置RCS-985G，構(gòu)成低頻注入式定子接地保護(hù)回路。

RCS-985U定子接地保護(hù)輔助電源裝置提供20Hz低頻外加電源，注入到發(fā)電機(jī)定子繞組側(cè)，最大不超過100V，中性點(diǎn)發(fā)生了接地故障時(shí)，負(fù)載電阻Rn上會(huì)產(chǎn)生20Hz低頻電流，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置RCS-985G利用設(shè)定的計(jì)算公式，計(jì)算出故障回路電阻，并與裝置定值進(jìn)行比較，確定故障點(diǎn)的接地位置，方便查找故障以便及時(shí)消除。

裝置上電后，方波電源裝置將產(chǎn)生一個(gè)幅值約為25V的方波電壓。帯通濾波器將方波信號(hào)轉(zhuǎn)成為低頻正弦波信號(hào)，通過接地變二次側(cè)負(fù)載電阻耦合至一次側(cè)。下圖1.2為外加低頻電源接地保護(hù)等效電路圖，RB為帶通濾波器在低頻時(shí)的等效電阻，可以保護(hù)低頻信號(hào)發(fā)生器在機(jī)端接地時(shí)不受大電流的沖擊。低頻電壓通過分壓器產(chǎn)生Usef，低頻電流通過互感器產(chǎn)生Isef，這兩個(gè)量都將引入保護(hù)裝置RCS-985G。

通過外加注入的低頻電壓量Usef和電流量Isef計(jì)算出低頻復(fù)合阻抗，算出接地電阻的阻值，具有很高的靈敏度，同時(shí)可以有效消除定子對(duì)地電容的干擾。

2 20Hz定子接地保護(hù)邏輯

如下圖2.1，保護(hù)裝置配置有回路監(jiān)視功能，用于檢查耦合饋入保護(hù)裝置的低頻電壓、電流信號(hào)，對(duì)于20Hz交流電壓電流信號(hào)ULF0 和ILF0，當(dāng)電壓信號(hào)ULF0小于啟動(dòng)值ULF0.SET或者電流信號(hào)ILF0小于啟動(dòng)值ILF0.SET，則可以判斷為20Hz信號(hào)回路接線出現(xiàn)了問題，此時(shí)保護(hù)裝置閉鎖對(duì)接地電阻的計(jì)算并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止誤動(dòng)，但是對(duì)接地電流段仍然有效保護(hù)。

低頻保護(hù)包括一個(gè)報(bào)警段和一個(gè)跳閘段，這兩段均可設(shè)置時(shí)間。其中，接地電阻檢測(cè)與故障的接地點(diǎn)無(wú)關(guān)，可以反映100%定子繞組接地故障，可以用于報(bào)警和跳閘，高定值段用于報(bào)警，低定值段作用于延時(shí)跳閘;接地電流檢測(cè)靈敏度較高，能夠反映距機(jī)端80-90%的定子繞組接地故障，該檢測(cè)只配置跳閘功能。對(duì)于接地電阻檢測(cè)，在機(jī)組頻率嚴(yán)重偏離額定值時(shí)（起機(jī)或停機(jī)過程中），會(huì)產(chǎn)生零序電壓信號(hào)，引起測(cè)量誤差和保護(hù)誤動(dòng)，因此此時(shí)需要閉鎖接地電阻檢測(cè)功能，而接地電流判據(jù)則不受此影響。

3 20Hz定子接地保護(hù)調(diào)試

3.1 測(cè)量通道模擬量檢查

（1）拆除Ugo，Igo外部接線，對(duì)應(yīng)端子號(hào)為第二套保護(hù)211BN13/14和212BN36/37;

（2）合上發(fā)電機(jī)第二套保護(hù)裝置1GPA002AR控制電源;

（3）用繼保測(cè)試儀對(duì)Ugo、Igo內(nèi)通道上加低頻電壓、電流信號(hào)：電壓1V、電流5mA;

（4）檢查裝置對(duì)應(yīng)的零序電壓、零序電流、低頻電壓和低頻電流應(yīng)與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng);

（5）在Ugo，Igo內(nèi)通道上加工頻電壓、電流信號(hào)，電壓5V、電流100mA，檢查裝置中對(duì)應(yīng)的零序電壓、零序電流應(yīng)與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)，低頻電壓、低頻電流應(yīng)接近為零;

（6）恢復(fù)接線、斷開裝置電源。

3.2 靜止?fàn)顟B(tài)下的保護(hù)調(diào)試

3.2.1 相角校正試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)未運(yùn)行狀態(tài)下，更改試驗(yàn)接線，測(cè)量負(fù)載電阻兩端的負(fù)載電壓和電流。

（1）將正常試驗(yàn)接線調(diào)整為相角校正試驗(yàn)接線;

（2）拆掉中性點(diǎn)接地變端子箱1GSY003CR XT：7/8端子外部接線，將其短接并接至接地變二次側(cè)X1上;

（3）合上裝置1GPA002AR控制電源;

（4）讀取此時(shí)的相角，則相角補(bǔ)償定值c = +180deg，其中c的范圍是[0deg，90deg]∪[270deg，360deg];

（5）恢復(fù)接線、斷開裝置電源。

3.2.2 阻抗補(bǔ)償試驗(yàn)

（1）模擬發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)金屬性接地故障，用試驗(yàn)線短接接地;

（2）閉合保護(hù)裝置電源，投入相應(yīng)控制字;

（3）分別讀取測(cè)量電阻、電抗二次值，作為補(bǔ)償值，補(bǔ)償后的電阻值應(yīng)接近于零;同時(shí)應(yīng)注意讀取低頻電壓值，用于電壓回路監(jiān)視定值的整定;

（4）斷開裝置電源，恢復(fù)控制字。

3.2.3 定子繞組單相接地模擬試驗(yàn)

（1）模擬中性點(diǎn)對(duì)地經(jīng)過電阻接地;

（2）閉合裝置1GPA002AR控制電源;

（3）投入保護(hù)控制字“測(cè)量電阻報(bào)警投入”和“測(cè)量電阻跳閘投入”;

（4）從裝置中讀取測(cè)量接地電阻的一次值，與實(shí)際電阻比較后，按下式調(diào)整折算系數(shù)：電阻折算系數(shù)KR.Factor = RE/RE.SEC，其中，RE為接地故障電阻的實(shí)際一次阻值，RE.SEC為保護(hù)裝置測(cè)量到的接地電阻的二次阻值。調(diào)整折算系數(shù)后，裝置測(cè)量一次值應(yīng)與實(shí)際電阻阻值相對(duì)應(yīng)。

（5）調(diào)節(jié)接地電阻阻值，使其達(dá)到報(bào)警定值5k歐姆，則經(jīng)過設(shè)定延時(shí)1.5s后保護(hù)出口報(bào)警;繼續(xù)調(diào)節(jié)電阻值使其達(dá)到跳閘定值0.5k歐姆，則經(jīng)過設(shè)定 延時(shí)0.5s后保護(hù)出口跳閘;

（6）斷開裝置電源、恢復(fù)控制字。

4 結(jié)束語(yǔ)

外加20Hz注入式定子接地保護(hù)運(yùn)行狀況良好，與三次諧波原理相比，優(yōu)勢(shì)明顯。保護(hù)裝置采用的是外部注入的20Hz低頻交流電壓，與發(fā)電機(jī)保護(hù)RCS配合，構(gòu)成一套完整的外加電源定子接地保護(hù)，可以監(jiān)測(cè)定子繞組的所有接地故障，且不受接地故障時(shí)產(chǎn)生的工頻零序電壓的影響;此外，20Hz外加電源保護(hù)裝置采用了以進(jìn)口元器件為基礎(chǔ)的硬件基礎(chǔ)，由低頻電源和低頻濾波器、中間變流器、分壓電阻等構(gòu)成，同時(shí)通過設(shè)置串并聯(lián)電阻補(bǔ)償，使測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，靈敏性也隨之提高，作為發(fā)電機(jī)接地保護(hù)三次諧波的補(bǔ)充保護(hù)，在各類大型發(fā)電廠中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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