发电机过电流及接地故障保护对称成份-Mipaper.PDFVIP

發電機過電流及接地故障保謢 本章中,我們將探討一些發生於發電機系統之故障狀況及對應每一情況需使用何種電驛做保 謢.並說明每一電驛有關其在單一或多個電力構成系統中之用途.對應各種不同情況,將有很 多電驛可以做保謢使用. 其主要保謢使不造成發電機及其原動機損壞. 其同時並做外部電源 系統及其供電設備之保謢. 我們必需衡量去加裝一專門電驛以保謢發電機不受損所增加之成本. 也許有人認為發電機損 壞其並無啥麼大不了,因其僅佔設備投資中之一極小百分率. 唯,必需考慮到當無法維持運轉 及負載供應時之衝擊影響.要知道當無法持續運轉及生產時,其損失將比發電機組來得多.對 於百萬瓦額定之機組而言,其並無一決定之標準. 對稱成份 在討論主要話題之前,先說明幾個對於所有電驛回路均成立之基本觀念. 要分析三相電源系 統中之電流對稱成份時,其牽涉到數學技術. 雖然我們不做細節討論,但了解其大概將會很有 幫助,因為許多電驛都是設計去偵測對稱之相序成份. 於三相電源中,其由三個不同之成份組成; 即正序,負序,及零序. 於平衡之三相電源,其各相 電流及電壓均相等並各相隔 120度以及相序為 123. 於此情況,其電流如圖1所示全部為正相 序. 圖1: 平衡之三相系統 如為不平衡負載或發生故障時,其將含有負序,零序及正序電流. 其負序成份如圖2 所示. 可 看到其電流為等距間隔120度及大小相等但相序為321. 負序電流對於旋轉機械會造成損害. 於平衡之系統,正常不會出現這些電流,必須使用電驛去偵測這些不良之電流去採取適當措 施. 圖2:負序電流成份 -1- 最後一個電流成份為零序電流.於Y 接系統中,我們常稱此電流成份為接地或中性點電流.圖 3 表示零序電流成份,其彼此間為同相及大小均相等. 電驛使用接地保謢措施測量零序電流. 於平衡之系統,其電流全部為正序電流. 當系統有不平衡時,則全部三個相序電流成份均會存 在. 圖3:零序電流 儀表變比器 大多數之保謢電驛其為偵測電力系統之電流,電壓之一或兩者. 通常會使用電位及電流變比 器去隔離電力線路之高電壓及同時供應電驛一值其比例縮小於電路值以使電驛可以做成極小 及減低成本.標準之儀表變比器其有一相同之二次輸出,如此電驛可以做成標準.大部份的美 國保謢電驛其連續額定為接受5 安培及 120伏60 周. 而歐洲版本則為額定1安培及 120伏 50 周. 儀表變比器其重要性高於保謢電驛. 如儀表變比器未給予正確輸入,則電驛即不能正確檢出. 很不幸的,於故障發生時,其最困難點即為維持精確度去反映一次側之實際波形使提供精確的 二次側信號給電驛. 故一個好的儀表變比器等級要比一個好的保謢電驛等級重要. 圖4 舉一簡單變比器之圖形做說明. 圖中之變比器為使用黑點去表示變比器之極性. 即如輸 入為交流信號,其黑點之意思為當變比器之一次電壓極性記號處為正極時,其二次極性記號處 之電壓也將為正極. 圖4:簡單變比器 一電位變比器,有時或稱電壓變比器,為設計去將分電電路之一次電壓轉變降低成大小120伏 左右之二次電壓,如此才可供應給電驛及電表回路使用. 其經常以PT 及VT 做代號. 每一變比器有其固定之轉換比.例如,一分電回路之VT 其為使用於一次額定7200伏及二次為 120伏. 則其操作電壓名稱為7200 比120,或說成60 比1. (60:1)表示其匝數比. VT 之銘板也註明其伏-安額定. 表示此VT 可以接受而不會影響其精度之負載量或稱負擔. 於檢測回路中之每一電表或電驛都會多少增加VT 所需提供之負擔.如VT 提供過多之負擔時, 則其電壓降低以及VT 之熱積量都將超過所允許範圍. -2- 電流變比器為用來將一次側之大電流值轉換成電驛及電表可使用之範圍. 電流變比器之標稱 比值為其一次側電流和二次側電流之比值. 或稱其為CT 之最大連續電流額定. 例如,標稱比 值為1200:5表示其一次側有1200安培時,則其二次側將為5安培.這也是該比流器之最大連 續額定值. 電流變比器之等級為電驛工程師所面臨之最重要考慮之一. 如我們所知,於正常電流值時,CT 之性能將非常精確. 但