林卓

摘 要：20Hz低頻注入式定子接地保護可以反映發(fā)電機100%的定子繞組單相接地，且不受發(fā)電機特性、運行工況、故障位置的影響，同時還能實時監(jiān)測發(fā)電機定子絕緣水平，可以較好地彌補95%基波定子接地保護的不足，因此越來越多的大型電廠廣泛應(yīng)用20Hz注入式定子接地保護。

本文就某電廠20Hz低頻注入式接地保護的調(diào)試過程，簡要闡述了低頻接地保護的原理、邏輯、定值整定以及現(xiàn)場調(diào)試校驗方法，驗證了低頻注入式定子接地保護較其他接地保護的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：注入式;保護;接地

1 20Hz定子接地保護原理

我廠注入式定子接地保護采用南瑞繼保的外加電源注入式接地保護裝置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，注入中性點變壓器負(fù)載電阻Rn兩端（也可從機端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)電機保護裝置RCS-985G，構(gòu)成低頻注入式定子接地保護回路。

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

裝置上電后，方波電源裝置將產(chǎn)生一個幅值約為25V的方波電壓。帯通濾波器將方波信號轉(zhuǎn)成為低頻正弦波信號，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等效電路圖，RB為帶通濾波器在低頻時的等效電阻，可以保護低頻信號發(fā)生器在機端接地時不受大電流的沖擊。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，這兩個量都將引入保護裝置RCS-985G。

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

2 20Hz定子接地保護邏輯

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

低頻保護包括一個報警段和一個跳閘段，這兩段均可設(shè)置時間。其中，接地電阻檢測與故障的接地點無關(guān)，可以反映100%定子繞組接地故障，可以用于報警和跳閘，高定值段用于報警，低定值段作用于延時跳閘;接地電流檢測靈敏度較高，能夠反映距機端80-90%的定子繞組接地故障，該檢測只配置跳閘功能。對于接地電阻檢測，在機組頻率嚴(yán)重偏離額定值時（起機或停機過程中），會產(chǎn)生零序電壓信號，引起測量誤差和保護誤動，因此此時需要閉鎖接地電阻檢測功能，而接地電流判據(jù)則不受此影響。

3 20Hz定子接地保護調(diào)試

3.1 測量通道模擬量檢查

（1）拆除Ugo，Igo外部接線，對應(yīng)端子號為第二套保護211BN13/14和212BN36/37;

（2）合上發(fā)電機第二套保護裝置1GPA002AR控制電源;

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

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

（5）在Ugo，Igo內(nèi)通道上加工頻電壓、電流信號，電壓5V、電流100mA，檢查裝置中對應(yīng)的零序電壓、零序電流應(yīng)與輸入信號相對應(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)下的保護調(diào)試

3.2.1 相角校正試驗

發(fā)電機未運行狀態(tài)下，更改試驗接線，測量負(fù)載電阻兩端的負(fù)載電壓和電流。

（1）將正常試驗接線調(diào)整為相角校正試驗接線;

（2）拆掉中性點接地變端子箱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）讀取此時的相角，則相角補償定值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 阻抗補償試驗

（1）模擬發(fā)電機中性點金屬性接地故障，用試驗線短接接地;

（2）閉合保護裝置電源，投入相應(yīng)控制字;

（3）分別讀取測量電阻、電抗二次值，作為補償值，補償后的電阻值應(yīng)接近于零;同時應(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

（1）模擬中性點對地經(jīng)過電阻接地;

（2）閉合裝置1GPA002AR控制電源;

（3）投入保護控制字“測量電阻報警投入”和“測量電阻跳閘投入”;

（4）從裝置中讀取測量接地電阻的一次值，與實際電阻比較后，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際一次阻值，RE.SEC為保護裝置測量到的接地電阻的二次阻值。調(diào)整折算系數(shù)后，裝置測量一次值應(yīng)與實際電阻阻值相對應(yīng)。

（5）調(diào)節(jié)接地電阻阻值，使其達(dá)到報警定值5k歐姆，則經(jīng)過設(shè)定延時1.5s后保護出口報警;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0.5s后保護出口跳閘;

（6）斷開裝置電源、恢復(fù)控制字。

4 結(jié)束語

外加20Hz注入式定子接地保護運行狀況良好，與三次諧波原理相比，優(yōu)勢明顯。保護裝置采用的是外部注入的20Hz低頻交流電壓，與發(fā)電機保護RCS配合，構(gòu)成一套完整的外加電源定子接地保護，可以監(jiān)測定子繞組的所有接地故障，且不受接地故障時產(chǎn)生的工頻零序電壓的影響;此外，20Hz外加電源保護裝置采用了以進(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，同時通過設(shè)置串并聯(lián)電阻補償，使測量結(jié)果更加精準(zhǔn)，靈敏性也隨之提高，作為發(fā)電機接地保護三次諧波的補充保護，在各類大型發(fā)電廠中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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