于忱
【摘 要】根据宁夏大唐国际大坝发电公司5号发电机误上电保护和断路器闪络保护的动作过程,分别对发电机误上电的表现形式、动作逻辑以及动作行为进行了分析,并且对发电机误上电保护和断路器闪络保护的必要性进行了探讨。%Aiming to the action process of the power supply switchgear misoperation protector and the circuit breaker flashover protector in No.5 generator of Daba Power Generation Co.,LTD.of Datang International Company,respectively analyzes the representative modality,the action logic and the behavior of the power supply switchgear misoperation protector,and discusses the necessity of the power supply switchgear misoperation protector and circuit breaker flashover protector for the generator. 【期刊名称】《宁夏电力》
【年(卷),期】2011(000)004
【总页数】5页(P35-39)
【关键词】蜜饯LH误上电保护;闪络保护;断路器;发电机
y字裤粉末冶金轴承【作 者】于忱
【作者单位】宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司,宁夏青铜峡751607电子数据系统
【正文语种】中 文
【中图分类】TM561
1 问题的提出
宁夏大唐国际大坝发电公司5号机组单机容量为600MW，发变组为单元接线，发电机出口电压为22kV,经主变压器升压至750kV后直接输入宁夏750kV电网，接线如图1所示。2009年3月13日0时13分，5号机组假同期试验工作结束后，将7511断路器转热备用，准备机组并网的操作中，先合上了75111隔离开关，随后再合75112隔离开关时，由于7511C相断路器绝缘拉杆拉脱导致断路器分闸位置不到位（虽然断路器主断口分开，而电阻断口处于合
位置），造成5号发电机误上电保护、断路器闪络保护、5711大贺I线线路保护的零序Ⅳ段保护、CSC-121A装置充电保护动作；同时由CSC-121A断路器保护装置失灵保护启动，失灵保护动作跳相邻开关的出口送到线路I套和线路II套保护，通过线路保护装置的的远跳通道，将5711大贺I线对侧断路器切除，大贺I线失电。在这次事故中，虽然是线路保护装置的的远跳通道将故障切除。但是，发电机误上电保护和断路器闪络保护在保护发动机方面起到了相当作用。因此，有必要对发电机误上电保护和断路器闪络保护的必要性进行分析。
2 发电机误上电的表现形式
所谓发电机误上电是指发电机在不满足并网条件时，机组单相、两相或三相并入系统。它包括以下几点。
（1）机组未加励磁时误合闸。如在发电机转子静止、盘车、汽轮机启动前暖机或转子冲转加速过程中。 （2）发电机并网前或刚从系统断开后，高压断路器或机端出口断路器发生单相或两相闪络。
（3）发电机非同期合闸，包括频率尚未达到允许值时断路器误合及频率己接近额定值时以较大的合闸角并网。
（4）误操作、绝缘不良及控制设备误动作是导致误上电事故的主要原因。
2.1 未加励磁时的误合闸
目前大多发变组都采用单元接线，因此在发电机未加励磁时，励磁开关断开，发电机定子三相电流为零，机端电压也为零。此时如果主变压器的高压侧断路器误合闸，电流将通过变压器流向发电机，在发电机定子中将流过很大电流，尤其当转子静止时误合闸的瞬间，转差为1，发电机等效阻抗最小，发电机定子电流最大。此时，流入发电机定子的电流或机端旋转磁场在转子表面感应出的电流，将使发电机以异步电动机方式运行。 当发电机由厂用电系统误上电时，由于厂用变压器的阻抗比较大，发电机定子中的电流不大，造成的影响也相对较小。
发生误合闸后，转子表面的热量迅速积聚。机组容量越大，转子承受过热能力相对越小，所以大型发电机的转子更容易达到热积累极限而损坏。在发电机异步启动过程中，转子大
轴上的叶片将产生较大振动，尤其是汽轮机叶片如在自然频率处停留时间过长，机械共振极易导致材料疲劳，严重时叶片或拉金出现断裂。
2.2 断路器断口闪络
长春密刺
误上电保护中的断路器断口闪络保护一般考虑单相和两相闪络，不考虑三相闪络。发电机在启停过程的相当长一段时间里，仅靠断路器与系统隔离，断路器断口可能因承受2倍的峰值电压而发生闪络。
发生闪络后，发电机定子中将流过很大的负序电流，产生相对转子约2倍的同步转速旋转磁场，进而在发电机转子表层产生倍频电流，直接威胁转子的安全。闪络时还将产生冲击转矩作用于发电机上。另外，闪络将进一步破坏断路器触头间的绝缘，损坏断路器。
2.3 发电机非同期合闸
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如果合闸瞬间发电机频率已接近或等于系统频率，而断路器两端电压相位差较大，则合闸瞬间将产生很大的合闸电流。在断路器两端电压正好反相（即两端电压相位角差为180°时）且都为峰值时合闸电流最大；在两端电压相位角差为120°时冲击转矩最大。如果发电
机在频率较低时合闸，则发电机与系统间不仅存在较大的频率差，机端电压和系统电压间幅值也有很大差异，角度差合格的可能性也极小。同期合闸的3个条件很可能都不满足，至少也有2个条件不满足，定子中将产生巨大的冲击电流。由于转子转速与同步转速间存在较大差异，定子电流将在转子表面感应出频率差电流，导致转子表面局部温升。如果热积累时间过长，同样也会损坏转子。非同期合闸对发电机组产生的巨大冲击还将缩短发电机的使用寿命，严重时将直接损坏大轴。另外，非同期合闸对系统的冲击也不容忽视。
3 误上电保护装置的逻辑分析
发电机误上电的可能有2种情况：第一种是发电机励磁开关未合时误上电，而汽轮机起机过程的绝大部分时间，励磁开关都是未合的；第二种情况是励磁开关合上后误上电。发电机盘车或转子静止时突然并入电网，定子电流（正序）在气隙产生旋转磁场会在转子本体中感应工频或者接近工频的电流，其影响与发电机并网运行时定子负序电流相似，会造成转子过热损伤，机组容量越大，相对承受过热的能力越弱。目前，我国330kV、500kV、750kV系统中广泛采用的3/2断路器接线也增加了误上电的机率。因此，对于大型发电机应装设误上电保护。DGT801B误上电保护及断路器闪络保护的逻辑如图2。
在发电机误上电保护装置中，是利用励磁开关、断路器辅助接点、定子电流、低阻抗判据来判断发电机是正常并网还是误上电的。另外，利用定子负序电流判断并网前断路器某相断口是否闪络。有些保护装置在配置方案中，还将误上电保护分成2个阶段。第一阶段，是从开机到合励磁开关期间，由于无励磁，发电机不可能进行并网操作，因此只要发现发电机断路器合闸和定子有电流，则可判断为误上电。第二阶段，是从合上励磁开关到并网期间，是用阻抗元件来区分是正常并网还是误上电的。误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。保护的输入量有，发电机或主变压器高压侧电流互感器的二次三相电流及主变压器接入系统母线电压互感器的二次三相电压。当主断路器断开时，如果发电机中出现负序电流，则判断为断路器断口处闪络，此时，经延时出口去启动失灵保护。在发电机盘车或升速过程中，励磁开关在断开位置，若发电机中有电流，则判断为误合断路器开关造成误上电，此时，将发出跳闸指令。
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