大型汽轮发电机新型中性点引出方式的研究-中国电机工程学会.PDFVIP

2005 第十届全国保护和控制学术研讨会 型汽轮发电机新型中性点引出方式的研究 林，王祥珩，孙宇光，王维俭 (清华大学电机系, 北京 100084) 摘要：为给大型汽轮发电机提供功能全面的主保护，提出了一种新型的中性点引出方式及主保护 方案。汽轮发电机绝大多数中性点侧引出3 个端子，通常只装设完全纵差保护，因而不能保护绕 组匝间短路；中性点侧引出4 或6 个端子并装设分支TA ，能够大大提高主保护方案的性能，却 又带来电机设计制造的难度。为了解决上述矛盾，本文首次提出 A、B 相的 2 分支单独引出 并装设分支TA ，再 A1、B1、C1 和C2 分支接在一起形成中性点侧 3 个引出端子并装设TA ； 然后以两台300MW 汽轮发电机为例，在全面的内部故障仿真计算的基础上对新型主保护方案的 灵敏度进行了校核，发现其性能显著优于传统的发电机中性点引出方式及保护方案的配置，并且 该方案相比于中性点侧引出4 或6 个端子的方案，对发电机的结构改动要求相对较低，更易于在 工程上实现。 关键词：大型汽轮发电机；中性点引出方式；内部故障；灵敏度 0 引言 大型汽轮发电机定子绕组内部故障危害严重。现有的汽轮发电机绝大多数中性点侧只引出3 个端子（如 图 1 所示），只能装设完全纵差保护，但该保护仅能反应汽轮发电机定子绕组的相间短路，对匝间短路和 [1-2] 分支开焊故障均不能动作 。而我国继电保护技术规程已明确规定大型汽轮发电机需装设定子绕组相间和 [3] 匝间短路保护，运行经验也已表明大型汽轮发电机匝间短路确有发生 ，不装匝间短路保护将是发电机安 全运行的一大隐患。 1 增加汽轮发电机中性点侧引出端子数的讨论 参考文献[4]在全面的内部故障仿真计算的基础上，对2 台300MW 汽轮发电机的主保护配置方案进行 了定量化设计，研究结果表明在发电机中性点侧引出4 个或6 个出线端子并装设分支TA （如图2 和图3 所 示），采用零序电流型横差保护＋不完全纵差保护或裂相横差保护＋不完全纵差保护的主保护配置方案 大大提高保护方案的性能。 A B C TA4 TA5 TA6 1 2 全 纵 TPY 差 保 护 TA1 TA2 TA3 图1 汽轮发电机传统的出线方式和保护配置 508 桂林等 大型汽轮发电机新型中性点引出方式的研究 但是，对于发电机设计制造而言，即使只增加 1 个引出端子，都要在出线结构上做重大改动 （如图4 [5] 所示）。经电机设计人员分析有以下几种方案可供选择 ：一是加长出线罩，二是加宽出线罩；三是在机座 上方增加一个出线罩。但是方案一受到电机外形尺寸和300MW 及以上的汽轮发电机必须采用TPY 型TA （外 径 1000mm 左右）的制约；方案二 必降低端盖轴承的支撑刚度，将使临界转速降低和减小稳定性；方案 三受到常用汽轮发