一起大型機組逆功率保護(hù)動作

崔敏　梁爽　洪瑜　黃強

（許繼電氣股份有限公司，河南　許昌　461000）

一起大型機組逆功率保護(hù)動作

崔敏梁爽洪瑜黃強

（許繼電氣股份有限公司，河南許昌461000）

本文介紹某大型機組在升壓啟動試驗中逆功率保護(hù)t1發(fā)信號。通過對該事件進(jìn)行分析，結(jié)合保護(hù)錄波數(shù)據(jù)對該保護(hù)的計算方法進(jìn)行推導(dǎo)，提出采用2相CT測量功率的改進(jìn)算法，此算法對功率保護(hù)的應(yīng)用有一定的借鑒意義。

發(fā)電機；逆功率保護(hù)；直流偏磁

逆功率保護(hù)作為發(fā)電機出現(xiàn)有功功率倒送，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C運行異常工況時的保護(hù)。當(dāng)逆功率達(dá)到一定值時，發(fā)電機的逆功率保護(hù)動作，可動作于發(fā)信號或動作于跳閘［1，2］。

1　保護(hù)動作情況及相關(guān)參數(shù)

1.1事故簡介

機組在升壓啟動試驗過程中發(fā)電機逆功率保護(hù)t1動作，發(fā)逆功率保護(hù)動作信號。

1.2逆功率保護(hù)動作報告

機端UCA，97.76∠161V；機端ICA，0.097∠43A；有功功率-4.59W。

1.3逆功率保護(hù)定值

動作功率3.50W，t1延時3s，t2延時5s。

1.4逆功率保護(hù)原理

逆功率保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機從系統(tǒng)吸收有功功率的大小。電壓取自發(fā)電機機端TV，電流取自發(fā)電機機端TA。保護(hù)按A、C相電流2相接線，有功功率計算公式為：

式（1），中φCA為電壓UCA超前電流ICA的角度。

動作判據(jù)為：P+Pset＜0（2）

式（2）中，Pset為逆功率保護(hù)動作整定值。

保護(hù)設(shè)有2段延時，短延時t1用于發(fā)信號，長延時t2可用于跳閘。

2　故障錄波分析

2.1機組故障錄波分析

機組故障錄波：機端電壓、電流波形的數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1　機組故障錄波圖

從圖1中可以看出，機端電壓處于對稱狀態(tài)，機端電流類似變壓器空投勵磁涌流波形，波形偏向時間軸一側(cè)，并且有間斷角，A相電流相對比較小（0.019A），B、C相電流相對比較大（0.09A），三相電流不對稱。在發(fā)電機機端斷路器合上，加勵磁升壓時，現(xiàn)場用戶反應(yīng)試驗過程中，主變回路存在直流偏磁分量，這個直流偏磁分量容易造成主變磁通飽和，造成主變勵磁電流增大，即出現(xiàn)錄波所示的機端三相電流。

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由于逆功率保護(hù)對測量回路精度有很高的要求，因此逆功率保護(hù)在保護(hù)裝置測量回路中專門設(shè)置高精度測量電流互感器。

逆功率保護(hù)一般采用3相電壓、電流計算，有功功率的計算公式為：

式（3）中，φA為電壓UA超前電流IA的角度，φB為電壓UB超前電流IB的角度，φC為電壓UC超前電流IC的角度。

采用公式（3）計算此錄波數(shù)據(jù)的功率大小如圖2所示（瞬時值）。

圖2　采用公式（3）計算的功率

圖2中A相有功功率大小基本為0；B相有功功率大于0；C相有功功率小于0，其絕對值小于B相有功功率；三相功率為A相、B相、C相的有功功率之和，從圖2中可以看出總的有功功率是大于0。

由于現(xiàn)場該發(fā)電機逆功率保護(hù)采用2相電流計算，計算公式為式（1）。采用公式（1）計算的有功功率大小如圖3所示，可以看出公式（1）計算的功率值為負(fù)功率。

圖3　采用公式（1）計算的功率

在對稱情況下，采用公式（1）計算的功率三相有功功率與公式（3）相同，但當(dāng)三相電流、電壓不對稱時，采用公式（1）計算的有功功率會有比較大的誤差，甚至出現(xiàn)負(fù)功率。正是由于這個原因?qū)е略跈C組啟動過程，主變出現(xiàn)直流偏磁情況，變壓器勵磁電流增大，機端三相電流不對稱，容易導(dǎo)致逆功率保護(hù)啟動或動作。

通過上述分析，綜述如下：正常對稱情況下，公式（1）與公式（3）計算的有功功率一致；機組啟動過程，主變出現(xiàn)直流偏磁情況，變壓器勵磁電流增大，機端三相電流類似勵磁涌流波形，該波形不對稱，且存在比較大的間斷角，由于波形的不完整易導(dǎo)致計算出負(fù)功率，如圖2中C相功率。由于勵磁電流的波形、量值大小和間斷角受多種因素影響，各相功率都有出現(xiàn)負(fù)功率的可能。在機端電流或電壓不對稱情況下，采用公式（1）計算的有功功率相對公式（3）計算的有功功率會出現(xiàn)比較大的誤差，甚至出現(xiàn)負(fù)功率。

3　解決措施

在2相測量CT的情況下，優(yōu)化有功功率計算公式。將有功功率計算公式由式（1）改為

推到如下：

可見公式（4）與公式（3）是完全等價的。

4　結(jié)論與建議

根據(jù)上述分析，逆功率保護(hù)在2相CT的情況下，功率計算采用公式（1）時，在某些特殊工況下，計算會有較大誤差。采用公式（4）時，根據(jù)理論推導(dǎo)和仿真計算，保護(hù)性能和公式（3）一致，完全滿足發(fā)電機逆功率保護(hù)的性能要求。實際工程應(yīng)用中，2相CT測量功率的應(yīng)用比較常見，希望此算法對工程應(yīng)用有一定的借鑒作用。

［1］王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社出版，2002.

［2］GB/T 14285-2006.繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程［S］.

A Reverse Power Protection Action of a Large Generator

Cui MinLiang ShuangHong YuHuang Qiang
（XJ Electric.Co.Ltd.，Xuchang Henan 461000）

This paper described that the reverse power protection emerged a signal through t1 of a large generator in booster step-up starting test.Through the analysis of the event，the calculation method of the protection was deduced based on the protection of the recorded data，and an improved algorithm of measuring power of two phase CT was proposed.This algorithm could be used for the application of power protection.

generator；reverse power protection；DC magnetic bias

TM31

A

1003-5168（2016）06-0130-02

2016-05-08

崔敏（1988-），男，本科，助理工程師，研究方向：發(fā)變組保護(hù)的設(shè)計及研發(fā)。