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逆功率保护的运行问题及其对策

发布时间：2011/3/11 阅读次数：1134 字体大小: 【小】【中】【大】

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逆功率保护的运行问题及其对策

逆功率保护的配置是为了避免由于各种原因导致失去原动力，发电机变为电动机运行而造成汽轮机叶片或燃气轮机齿轮损坏的事故。另外，在大型火力发电机组中，多采用逆功率元件与主汽门关闭信号构成程序跳闸逆功率保护，以防止机组带负荷解列引起汽轮机超速飞车事故。

并网运行的发电机失去原动力而变为同步电动机运行时，从电网吸收有功功率，机端三相电压及三相电流均仍是对称的，只是功率因数角发生了改变，属典型的对称故障。但是由于各种原因，以往的逆功率保护元件多取单相或相间电流、电压来实现，存在较大的原理缺陷，不对称故障时有使其误动的可能。本文就妈湾发电总厂的一次事故对逆功率保护误动原因进行分析讨论，并提出防误动措施。

：16：00，妈湾发电总厂300MW3号机组主变高压侧出线C相电缆头发生爆炸接地事故，3号发变组差动保护动作，故障切除时间为72ms。同时，妈湾发电总厂300MW 5，6号机组程跳逆功率保护，逆功率元件动作报警。

妈湾发电总厂6台300MW机组均采用单元式接线，主变组别为YN，d11，主变高压侧接220kV系统。5，6号机组均配置WFB-100微机型发变组成套保护装置，逆功率元件取机端AC相电压和电流。由于故障为外部单相接地故障，因此程跳逆功率保护，逆功率元件动作报警明显为误动。

保护原理：逆功率保护反映发电机从系统吸收有功功率的大小。电压取自发电机机端PT；电流取自发电机机端CT。保护按0°接线，接人和。

很明显，当发电机出现有功功率倒送时，保护动作。该保护原理能正确反映发电机变为电动机运行的异常工况。但是，该保护在发电机外部C相接地故障时会误动作。

通过定性分析可以看出，在YN，d11变压器高压侧C相接地故障时，电压超前电流的角度进入逆功率保护动作灵敏区，逆功率保护必然误动作。

妈湾发电总厂1～4号机配置JCFB-303型集成电路发变组保护装置，逆功率元件(NG-1)取机端BC相电压和A相电流，保护按90°接线，最大灵敏角为90°，功率因数角动作范围约170°。

通过分析可证明，在变压器高压侧(包括220kV系统)A相接地故障时，逆功率元件(NG-1)同样会误动。只是该处逆功率保护带延时出口，系统A相接地故障时保护切除故障时间很短，逆功率保护未到动作时限，即靠延时避免了误动。该逆功率保护同样存在明显的原理缺陷。

目前国内生产的发变组微机保护装置，如南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-985系列发电机变压器成套保护装置、国电南京自动化股份有限公司生产的DGT —801系列数字式发电机变压器组保护装置等，逆功率保护输入量均为机端三相电压和三相电流，通过计算来判断，较好地解决了以上逆功率保护的原理缺陷。

其算法原理是：用3个对应相的电压与电流正序相量积的和来计算功率，且以发电机输出有功功率为正。

××cosΦ×× cosΦ××cosΦ

根据电力系统故障分析对称分量法理论可知，在发电机外部任何故障情况下，对应每相的正序电压总是超前正序电流，超前角为等效阻抗角，即发电机输出有功功率。因此对于发电机正常运行及外部任何故障，该计算结果均为正；只有在发电机从系统吸收有功作为电动机运行时(不考虑发电机内部故障)，该计算结果才为负值，从而启动逆功率保护。

在现场运行中，由于PT或CT二次断线而造成逆功率保护误动的事故时有发生，用正序相量积的和来计算功率的算法，完全可以避免该类事故。逆功率保护中不必设置PT和CT二次断线闭锁装置。

另外，也有采用“瞬时三相计算法”。即用3个对应相的瞬时电压与电流相量积的和来计算功率，然后取一定周波(一般为1s内)的平均值来判断发电机是否出现逆功率。由于该方法需要一定的延时，与快速保护的要求不匹配，该方法在现代微机保护中已很少采用，多应用于微机功率测量表计中。

为彻底防止逆功率保护误动，应采用新的逆功率保护原理。但对目前存在缺陷的逆功率保护应采取以下措施：

若逆功率保护带有延时，且可以躲过发电机外部故障时，在保证延时回路可靠的情况下，可以继续运行，待有条件时更换。

(2)采用逆功率元件与主汽门关闭信号构成程序跳闸逆功率保护的，逆功率元件应加一个小的延时，可取200～300ms。该延时应不影响程序跳闸逆功率保护的性能，以防止主汽门关闭信号不可靠的情况下，发电机外部故障时程序跳闸逆功率保护的误动。

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