鸭水电站并网故障探讨
2008-01-18 10:16:32 来源:
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电力18讯: 年初,龙州县鸭水电站大修完毕后机组并网运行,当机组带上880kW负荷时出现发电机差动保护动作、跳闸。停机后检查发现电站检修人员检修后把发电机定子线圈A相和B相接错,由A、B、C变成了B、A、C三相运行。该厂的自动准同期装置采用ZQ―1型,与TJJ同步检定继电器并用,其出口接点采用串联连接。
采用这样的合闸回路,发电机出口在不同相的情况下并网,从理论上来讲,开关是不会自动合上的,那么是什么原因导致以上结果呢?分析如下:
正常运行时,ZQ―1型自动准同期装置的合闸回路接入的电压是发电机电压U・ Fa和系统电压UXA。当U・ Fa、U・XA同相位时,频差fs≈0、δ≈0°,UFa、UXA大小相等,满足准同期的三个条件,自动准同期装置发出合闸脉冲。同时,TJJ同步检定继电器线圈接入的是发电机和系统两侧的电压,也只有满足同期的三个条件时,TJJ继电器接点方可闭合,发电机出口开关才能自动合上。
当发电机同期电压接的是U・ Fb(B相电压)、系统电压为U・ XA,在频差fs=0时,它们之间的相位差δ=120°,如图1相量图所示(图中虚线为待并机电压)。因此,即使频差fs满足同期要求时,相差△δ也不会等于零,不会满足同期条件,ZQ―l装置不会发合闸脉冲。同理,TJJ继电器线圈两端电压为:
△U=|U・ Fa―U・XA|=2U|sin δ/2|,
(U为UFb的有效值)
△δ=|ωF―ωX|t
若fs≈0、δ≈120°,则△U=1.73U。
由此可见,TJJ继电器线圈上的电压为1.73U,则接点不可能闭合,开关会因相差△δ不为零而将合闸回路闭锁住。但是为什么会发生误合闸呢?
实际上发电机并网时,一般都是在待并发电机频率稍大于系统频率时合闸,也就是说同期并网时fs≠0,即有一个较小的频差fs=fF―fx≤fzd(整定频差)存在。此时,发电机与系统之间在旋转的电角速度不一样的条件下作相对运动,U・ Fb以ωF电角速度旋转,U・ XA以ωx电角速度旋转。若把系统电压U・ XA看成是相对静止的,则U・ Fb将以电角速度之差△ω=ωF ―ωX朝逆时针方向旋转(ωF >ωX),如图2相量图所示(虚线部分)。经过一定的时间,当压差为零,fs频差又在允许范围内时,U・ Fb就会转至与U・ XA同相位,此时ZQ-1装置发出合闸脉冲。与此同时,TJJ继电器线圈(如图3所示)上的电压差
△U=|U・ Fb-U・ XA|= 2U|sin δ/2|
随着ω电角速度的旋转,δ逐渐接近于△U慢慢地接近于动作电压,而使TJJ接点闭合,合闸回路接通,造成开关在非同期情况下误合闸。由此可见,这种自动准同期方式只保证合闸时同期两侧电压的相位相同,而不能反映两侧电压的相序不同造成的误合闸。
发电机误合闸后,由于发电机相序错了,发电机的差动保护继电器中的电流由原来
Ija=Ijb=Ijc=|I・s-I・a’|=Idpmax
(最大不平衡电流)变成:
Ija=|I・a-I・b |=√3Ia, Ijc=0,
Ijb=|I・b-I・a|=√3Ib,
如图4相量图所示。
由相量图看出,此时差动继电器A、B、C中的电流是额定电流的√3倍,随着负荷电流的增大,继电器电流增加而动作跳闸,差动保护动作是正确的,从而保护了发电机的安全。
由以上分析可知,ZA―1自动准同期装置还是有一定的缺陷,它是靠旋转的角频率差△ωs来确保相位相同而发出合闸脉冲的。当fs频差不满足要求时,即使两侧电源相位完全相同,由于装置有闭锁,开关不能合上;一旦fs频差满足要求,不论相序是否相同,当旋转的△ωs使δ=0°出现时,开关可自动合上,这对发电机来说是非常危险的。如果在装置投入前装一套相序检测装置,即可解决此问题,但是此时装置就复杂了,这会影响到装置的可靠性。所以,单纯的靠自动装置来保证设备安全和正常运行是不够的。笔者认为解决上述问题需要做到:
1.必须建立健全严格的管理制度,坚持检验质量标准,严格按操作规程办事。
2.必须培养责任心强的高素质人才。
3.做好设备装置的技术改造及检测工作,消除设备故障隐患,确保供电安全。
采用这样的合闸回路,发电机出口在不同相的情况下并网,从理论上来讲,开关是不会自动合上的,那么是什么原因导致以上结果呢?分析如下:
正常运行时,ZQ―1型自动准同期装置的合闸回路接入的电压是发电机电压U・ Fa和系统电压UXA。当U・ Fa、U・XA同相位时,频差fs≈0、δ≈0°,UFa、UXA大小相等,满足准同期的三个条件,自动准同期装置发出合闸脉冲。同时,TJJ同步检定继电器线圈接入的是发电机和系统两侧的电压,也只有满足同期的三个条件时,TJJ继电器接点方可闭合,发电机出口开关才能自动合上。
当发电机同期电压接的是U・ Fb(B相电压)、系统电压为U・ XA,在频差fs=0时,它们之间的相位差δ=120°,如图1相量图所示(图中虚线为待并机电压)。因此,即使频差fs满足同期要求时,相差△δ也不会等于零,不会满足同期条件,ZQ―l装置不会发合闸脉冲。同理,TJJ继电器线圈两端电压为:
△U=|U・ Fa―U・XA|=2U|sin δ/2|,
(U为UFb的有效值)
△δ=|ωF―ωX|t
若fs≈0、δ≈120°,则△U=1.73U。
由此可见,TJJ继电器线圈上的电压为1.73U,则接点不可能闭合,开关会因相差△δ不为零而将合闸回路闭锁住。但是为什么会发生误合闸呢?
实际上发电机并网时,一般都是在待并发电机频率稍大于系统频率时合闸,也就是说同期并网时fs≠0,即有一个较小的频差fs=fF―fx≤fzd(整定频差)存在。此时,发电机与系统之间在旋转的电角速度不一样的条件下作相对运动,U・ Fb以ωF电角速度旋转,U・ XA以ωx电角速度旋转。若把系统电压U・ XA看成是相对静止的,则U・ Fb将以电角速度之差△ω=ωF ―ωX朝逆时针方向旋转(ωF >ωX),如图2相量图所示(虚线部分)。经过一定的时间,当压差为零,fs频差又在允许范围内时,U・ Fb就会转至与U・ XA同相位,此时ZQ-1装置发出合闸脉冲。与此同时,TJJ继电器线圈(如图3所示)上的电压差
△U=|U・ Fb-U・ XA|= 2U|sin δ/2|
随着ω电角速度的旋转,δ逐渐接近于△U慢慢地接近于动作电压,而使TJJ接点闭合,合闸回路接通,造成开关在非同期情况下误合闸。由此可见,这种自动准同期方式只保证合闸时同期两侧电压的相位相同,而不能反映两侧电压的相序不同造成的误合闸。
发电机误合闸后,由于发电机相序错了,发电机的差动保护继电器中的电流由原来
Ija=Ijb=Ijc=|I・s-I・a’|=Idpmax
(最大不平衡电流)变成:
Ija=|I・a-I・b |=√3Ia, Ijc=0,
Ijb=|I・b-I・a|=√3Ib,
如图4相量图所示。
由相量图看出,此时差动继电器A、B、C中的电流是额定电流的√3倍,随着负荷电流的增大,继电器电流增加而动作跳闸,差动保护动作是正确的,从而保护了发电机的安全。
由以上分析可知,ZA―1自动准同期装置还是有一定的缺陷,它是靠旋转的角频率差△ωs来确保相位相同而发出合闸脉冲的。当fs频差不满足要求时,即使两侧电源相位完全相同,由于装置有闭锁,开关不能合上;一旦fs频差满足要求,不论相序是否相同,当旋转的△ωs使δ=0°出现时,开关可自动合上,这对发电机来说是非常危险的。如果在装置投入前装一套相序检测装置,即可解决此问题,但是此时装置就复杂了,这会影响到装置的可靠性。所以,单纯的靠自动装置来保证设备安全和正常运行是不够的。笔者认为解决上述问题需要做到:
1.必须建立健全严格的管理制度,坚持检验质量标准,严格按操作规程办事。
2.必须培养责任心强的高素质人才。
3.做好设备装置的技术改造及检测工作,消除设备故障隐患,确保供电安全。
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