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各种微机发电机差动保护原理

各种微机发电机差动保护原理

点击数:7923 次   录入时间:03-04 11:36:20   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘

  在流过CT的电流小于CT的额定电流的情况下,CT的误差非常小,差动保护只要躲过很小的不平衡电流即可,在曲线①上表现为没有制动的一部分。当CT电流超过额定电流并增加时,CT的误差也开始增加,由于两侧CT误差不一致而导致的不平衡电流也将增加,因此从拐点开始,曲线表现出制动特性,以克服不平衡电流的增加。根据原理分析可以知道,拐点电流宜取CT的额定电流。这样既能保证保护灵敏度,也能保证可靠性,因为实际上

CT要在电流超过额定电流一定倍数时才开始出现较大误差。

Ires.0=Ict.n

(4)

其中 Ict.n 为发电机差动CT的二次额定电流。
  有时为了保护更可靠,Ires.0 也可按发电机的额定电流Ign 来整定。

Ires.0=Ign/na

(5)

其中 na为CT变比。
  显然(5)式仅是为了考虑安全性的因素。因为(5)整定的数值一般都比(4)小。因此,对机组是安全的。但灵敏度也相应地受到一些影响。
  (2) 制动曲线的斜率Ks
  制动系数和斜率是两个完全不同的概念。
  斜率Ks 就是图1中直线BC的斜率。要确定Ks,显然只要确定B和C点的坐标即可。现在B点的坐标已经求出为(Ires.0,Ipickup),下面我们来求C点坐标。
  D点是在区外发生故障时流过发电机最大的短路电流所形成的最大不平衡差流Iunb.max

Iunb.max=KapKccKerIk.max(3)/na

(6)

  C点应保证差动保护在区外最严重的情况下不误动,因此C点的差电流Iop.max

Iop.max=KrelIunb.max
KrelKapKccKerIk.max(3)/na

(7)

  C点坐标为(Imax,Iop.max),因此

Ks=(Iop.max-Ipickup)/(Imax-Ires.0)

(8)

  需要说明的是,在传统式保护上经常用到制动系数Kz 的概念,

Kz=Iop.max/Imax

(9)

  从数学意义上Ks 和Kz 是完全不能等同的两个概念,并且Ks 始终大于Kz 。它们之间的关系为

Ks=Kz[1+(Ires.0-Ipickup/Kz)/(Imax-Ires.0)]

(10)

  应用时,应具体问题具体分析,不可简单地取Ks=Kz
  根据式(10),如取Ires.0=1, Ipickup=0.1~0.3,Imax=5~8,则当Kz=0.2~0.3时有Ks=0.25~0.35。

3 标积制动式微机差动保护
3.1 原理
  
为了提高差动保护的灵敏度,提出了标积制动式微机差动保护原理,即将比率制动原理中和制动量改进成标积制动量(INITcosθ)。这一方案的最大优点就是在不降低差动保护可靠性的前提下,大大地提高差动保护的灵敏度。

IN-ITKbzINITcosθ

(11)

其中 θ为IN和IT之间的夹角;INITcosθ为标积量;Kbz为标积制动系数。
  下面分两种情况将标积制动原理和比率制动原理作一比较。
  (1) 区外发生短路
  在区外发生短路时,有IN=IT,因此制动量分别为

  
比率制动原理:IN+IT/2=IN     (12)
  标积制动原理:6b.gif (497 字节)    (13)

  将式(12),(13)分别代入式(1),(11)后作比较,可以看出两者完全一样。因此可以得出结论,标积制动原理和比率制动原理在区外故障时具有相同的可靠性。简单地说,就是标积制动原理包含了比率制动原理的优点。
  (2) 区内发生短路
  由分析可知,比率制动原理的制动量总是正值。而标积制动原理制动量当θ>90 °时,就变成了负值。负值的制动量在数学上就是动作量,更有助于保护动作。所以,从这一点上看,标积制动原理反应区内短路故障的灵敏度比比率制动原理更高。
  标积制动原理和比率制动原理有何关系呢?
  从数学上分析可知,标积原理和比率原理是相互可推导的。
  重写(1),(11)式如下:

IN-IT≥KzIN+IT/2

(14)

IN-IT2KbzINITcosθ

(15)

  Kz和Kbz之间的关系为6c.gif (616 字节)

(16)

  现证明如下:
  选择IN刚好与x轴重合(见图2),IT和IN相量夹角为θ,IT在x和y轴上投影分别为ITx和ITy。其他相量见图。

0602.gif (1434 字节)

图2 两相量和、差示意图

  则有:INITcosθ=ITxIN
  而

IN-IT2-IN+IT2=
I
Ty2+(IN-ITx)2-[ITy2+(IN+ITx)2]=
-4INITx
=-4INITcosθ

  将上式整理后得

6d.gif (1152 字节)

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