基于斷口兩側電壓相量差的發電機機端斷路器非全相保護

陳 俊, 李華忠, 徐青山, 桂 林, 王 光, 鐘守平

(1. 東南大學電氣工程學院， 江蘇省南京市 210096； 2. 南京南瑞繼保電氣有限公司, 江蘇省南京市 211102; 3. 清華大學電機工程與應用電子技術系, 北京市 100084)

0 引言

抽水蓄能機組和燃氣輪機組具有啟停頻繁、斷路器分合操作次數多的特點,因此發生斷路器非全相故障的概率大大增加。2012年1月31日,某蓄能水電廠A廠的3號發電機并網時,由于發電機機端斷路器(GCB)連桿斷裂導致A相未合上,在機組并網20 s后,3號主變壓器低壓側零序過壓保護動作,跳開了系統500 kV側開關、3號與4號主變壓器及3號發電機,擴大了事故范圍。

傳統斷路器非全相保護[1-4]通過斷路器三相不一致接點位置、零序電流或負序電流來判斷斷路器的非全相運行狀態。對于三相聯動結構的機端斷路器,由于無法提供三相不一致接點位置[5-6],并且并網初期負序電流和零序電流較小,因此傳統保護功能無法快速檢測出該故障。在較低的負序電流水平下,負序過負荷保護要較長時間才能動作[7-9],但是由于負序旋轉磁場造成的發電機劇烈震動和轉子表層發熱,可能危及發電機的安全[10-11]。文獻[12]提出了一種基于機端零序電壓和定子繞組負序電流的非全相運行保護方案,同樣需要提供斷路器三相不一致接點,無法適用于機端斷路器。文獻[13]提出采用斷口兩側基波零序電壓相角差識別機端斷路器非全相故障,該方法相比以往傳統保護有明顯優勢,但是由于機組結構設計、制造工藝及運行工況等影響因素,機組正常運行時往往存在一定的基波零序電壓分量,因此定值整定時需考慮躲過該不平衡基波零序電壓,以提高保護判據的可靠性。……