2.2 负序过电流
发电机转子由于负序电流而发热是众所周知的现象。发电机有很特殊的热量限制且涉及到不平衡电流,当负序电流成份出现时,发电机应有一个持续和短时工作的额定值。

公式:K=I
22t 定义发电机短时负序电流产生的热量
其中 K=发电机厂家依据发电机尺寸和设计制定的常数
I2=负序电流
t=时间(S) 当I2>临界值(最小250 ms,最大值由设定值定义。)
SR489有一确定时间(definite time)报警和反时限过流曲线分闸,以防止负序电流而引起的转子发热。负序电流临界值是发电机FLA(额定值)的百分数,发电机FLA=发电机额定kVA√3发电机额定线电压。负序过电流最大时间设定了一个最大时间,这个最大时间是分闸之前负序电流超过临界值能持续的最大时间。复位时间提供了一个由原来的不平衡状态下的热储存,这是一个从分闸到临界值的线性复位时间。或分闸就动作。复位时间是从分闸开始的线性复位时间且设定值要符合被保护设备的冷却特性。频率在5~90 Hz范围,V/Hz的检测很精确。设定值小于1.00时,保护只适用于特殊发电机,例如短路测试设备。
V/Hz保护特性有三类曲线对应着3个公式。
曲线3#: 当V/F>PICKUP时
T=D/{[V/F)/VNOM/FS×PICKUP]0.5-1}
其中:T=分闸时间S;D=延时设定值;V=Vab的RMS测量值;F=Vab的频率;VNOM=发电机电压设定值;FS=发电机频率设定值; PICKUP=V/Hz临界设定值
注:V/Hz每个单元都计算;V/Hz=(线电压/额定线电压)/(频率/额定频率)
本系统V/Hz保护设置如下:
V/Hz报警:未闭锁
报警继电器:R5
报警值:1.17
报警延时:3 S
报警事件:开
V/Hz分闸:闭锁
分闸继电器:R2
分闸值:1.34
分闸延时:1.5 S
V/Hz曲线复位时间:1.4 S
V/Hz分闸保护曲线:1#曲线,1线
2.3 失磁
SR489通过Y接法发电机上的一个阻抗元件可以检测失磁状态。当阻抗值持续下降到阻圆周内且持续时间达到预定的延时时间,则分闸就动作(分闸功能已使用)。用户可以给圆周1#和/或圆周2#使能以调整它们的系统的保护功能。较大的圆周直径应设置给发电机的同步阻抗,xd和圆周偏移量应设置给发电机瞬态阻抗xd′/2。一般地,较小的圆周(直径为0.7 xd,偏移量为xd′/2)设置给最小时值。如果电压监测使能及发电机电压大于VOLTAGELEVEL设定点的临界值,则该功能被封锁。分闸功能由最小电流0.05×CT监测。但是,如果VT熔断器故障或发电机解列,该功能则被封锁。
公式:ZIOE=VAB/IA-IB=MIOE<QIOE
其中:ZIOE:失磁次级阻抗
MIOE<QIOE:次级阻抗相量(大小本系统原无此保护,现设置如下:)
负序报警:未闭锁
报警继电器:R5
负序报警值:5%FLA
负序报警延时:10 S
负序报警事件:开
负序O/C分闸:关闭
2.4 相差动
SR489百分差动保护是双斜率特性。使得当故障电流很小时,保护灵敏度设定较高,而当故障电流较大时(大于2×CT),CT产生误差动作信号。最小临界设定是根据运行电流而设置的一个最小临界值的绝对值。延时时间依要求而定,以使得保护快速响应,但要躲过常规干扰。

公式: I运行>K×I限定
I运行=IA-Ia
I运行={|IA|+|Ia|}/2
其中:I运行=运行电流
I限定=限定电流
K=差动保护的特性斜率(IR<2CT,用斜率1;IR<2CT,用斜率2)
IA=输出CT的相电流
Ia=中性点端CT的相电流
B相、C相差动保护方法同上。
本系统差动保护设置如下:
相差动分闸:闭锁
分闸继电器:R1
差动分闸最小临界值:0.05
差动分闸斜率1:10%
差动分闸斜率2:20%
差动分闸延时:10周
2.5 逆功率
如果该功能已使能,若三相功率总和持续超过反方向临界值(-MW)且持续时间达到预定的延时时间,则报警或分闸就会动作。这个值设定在发电机额定有功功率的每个单元(额定有功功率MW是由额定视在功率MVA和额定功率因数计算出来的)。如果发电机是由电源系统而不是原动力加速,那么逆功率功能要从起动开始闭锁一段时间。闭锁时间设置为0表示无论发电机是并网还是解列,只要能测量到电流和电压,逆功率保护就会起作用。如果VT类型设为“NONE”或VT熔断器熔断,则逆功率保护功能就失去作用。
功率测量的最小值是由此及2%额定CT原级的相CT最小值决定的,如果逆功率的临界值设定得比这个值要小,那么一但相电流超过2%关断值,则分闸或报警就会发生。要当心在设定值设得很低时,尤其是发电机上有大型无功负载情况下,逆功率检测元件不能提供可靠的指示。在这种情况下,低超前功率检测更可靠。
本系统逆功率保护设置为:
从并网开始封闭逆功率保护时间:1S
逆功率报警:未闭锁
报警继电器:R5
报警值(-MW):0.03额定有功功率
报警延时:10 S
报警事件:开
逆功率分闸:闭锁
分闸继电器:R1
分闸值(-MW):0.05额定有功功率
分闸延时:10 S
2.6 过励磁(V/Hz)
V/Hz保护用于发电机和单元互感器保护,一但Vab的大小和频率能够测量到,该保护就起作用。报警就按确定时间(definte time)或某条曲线实现。一但Vab的V/Hz的值持续超过临界值且持续时间超过预先设定的时间,报警和相角)
所有的继电器都是依据次级阻抗,把原边阻抗值转变为次级阻抗值,公式如下:
Z次级=Z原边×CT变比/VT变比
其中:Z原边=原边阻抗值
CT变比=设定的CT变比,若CT变比为1 200∶5,则值为240。
VT变比=设定的VT变比,若VT变比为100∶1,则值为100。
本系统失磁保护设置如下:
电压监视:YES
电压值:0.8 额定电压
圆周1分闸:闭锁
分闸继电器:R1
圆周1直径:34.6
圆周1偏移:2.5
圆周1分闸延时:2 S
圆周2分闸:关闭
3 改造运用中的注意事项
(1)所有SR489特性都是标准的,没有选择。订货时须指定相电流互感器CT的次级参数,同时还要确定控制电源和模拟输出量的范围。
(2)实际改造中,要注意电流互感器CT、电压互感器VT的同铭端,仔细参照SR489典型接线图接线,不得接错。否则会出现相位差动、逆功率等的动作,导致并网失败。
(3)要注意原发电机系统的中性点接地方式是否与SR489典型接线图的要求的一致。否则,故障时接地保护不起作用,可能还会损坏发电机。我厂的余热发电机中性点接地系统与SR489典型接线方式不同,故保留了原系统的电磁式接地保护继电器。 (4)SR489设定时必须按要求指定报警和分闸的输出继电器,不要出错。否则该报警的却引起了分闸解列,该分闸解列的却报警而不解列,不是引起误动作就是拒动,导致发电机不能正常工作或损坏。
(5)设定报警、分闸的参数需参照原系统电磁式保护继电器的整定值范围进行,不要随意缩小或增大。否则不该保护动作时却动作,该动作时却不动作,影响发电机正常运行。
(6)可以根据实际情况尽量利用SR489的其它功能,运用原系统中没有的保护和监测,提高SR489的利用率。如顺序跳闸、低超前功率是一般发电机系统中没有的保护功能。
4 运用效果
SR489发电机管理继电器在在线调试中共跳闸动作过4次,电流相差动1次,VT熔断器2次,逆功率1次。自正式投入运行以来,由于进入透平的蒸汽量突然减少和发电机负荷调整下降过快,出现了3次逆功率、1次低超前功率,均能迅速报警并跳闸解列,有效地保护了发电机。在实际运用中通过观察跟踪发现,SR489发电机管理继电器保护功能齐全,敏度极高,监测数据准确,反应迅速,设定、调整、检测、维护方便,互换性灵活,性能价格比高,是替代发电机控制保护测量系统中那些传统的、单功能的、电磁式保护继电器和测量仪表的最佳产品,还能完善一般发电机系统中没有的一些保护、监测功能,可以在老发电机系统的技术改造中和新建的发电机系统中推广使用。