三峡电厂发电机保护运行特性分析与改进方案研究

论文摘要

三峡电厂采用单机容量700MW的大型水电机组,左右岸电站26台机总装机容量为18200MW,是整个华中电网乃至全国电网的中枢点,更是我国电力系统迈向全国联网的关键点。三峡发输电系统作为跨大区电网的连接枢纽点,电站机组的安全运行直接影响整个电力系统的安全,大型水电机组保护的拒动或误动都将对系统安全运行造成十分严重的后果。因此,研究可靠性高、适应性强的大型水轮发电机组保护系统具有非常重要的理论和工程价值。本文基于三峡电厂机组保护应用及实际运行中出现的问题,对大机组微机保护进行了综合分析,并研究了技术改进措施。首先分析了当前发变组微机保护的特点,结合SIMENS机组保护,对微机发变组保护模块化技术进行了研究。针对三峡机组定子5分支的结构特点,论证发电机主保护配置完全纵差保护、裂相保护和中性点不平衡电流保护的组合是合理的,定子分支结构应优先选择中性点不平衡电流保护。分析了主保护的双重化配置的可靠性,针对大型发电机的特点,讨论了三峡机组后备及异常运行保护配置的合理性。根据三峡发电机组的特点,进行大型水轮发电机组逆功率保护运行分析研究,通过水轮发电机组逆功率保护在三峡电厂的应用,及三峡机组逆功率保护动作过程的分析,论证大型水轮发电机组加装逆功率保护是非常必要的。根据三峡水轮发电机及调速器的特点提出了逆功率保护由逆功率继电器启动、动作出口不需要加闭锁条件,定值分两段整定,经短延时出口的可行性方案。根据三峡机组转子接地保护的应用完善过程,论证了大型水电机组选择注入式转子接地保护是比较合理的。并且通过外加注入电源的改进,解决了在机组启励升压前转子励磁回路无接地保护和绝缘监视的问题。结合三峡左岸电站VGS机组出现的多分支发电机电流互感器(简称TA)温升过高,导致裂相横差保护动作停机的情况,分析了多分支发电机电流互感器配置对主保护的影响,并根据现场实践结果得出结论,即多分支发电机电流互感器安装在发电机外部是比较合理的。最后对大型水轮发电机组轴电流保护进行分析,论证加装轴电流保护对水轮发电机组的轴瓦免受电腐蚀是非常必要的,通过目前三峡轴电流保护应用情况,提出在大轴加装轴电流互感器检测轴电流的方案。论证了机组相关非电量保护如机组过速保护、水内冷机组纯水系统保护等对机组安全运行的重要性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外发变组微机保护的理论研究
• 1.2.1 国内外发变组微机保护的发展过程
• 1.2.2 微机发变组保护的理论研究
• 1.2.3 数字式发变组保护的热点问题探讨
• 1.3 论文的主要工作
• 2 三峡发电机保护配置和方案研究
• 2.1 三峡机组发电机保护简介
• 2.1.1 三峡工程简介
• 2.1.2 发电机保护的双重化
• 2.1.3 三峡VGS机组SIEMENS发变组保护的配置
• 2.2 三峡发电机主保护配置分析
• 2.2.1 三峡左岸电站机组的主保护选择
• 2.2.2 SIMENS发电机主保护运行特点
• 2.2.3 发电机主保护配置分析
• 2.3 三峡发电机后备保护配置
• 2.3.1 负序电流保护
• 2.3.2 低压过流保护
• 2.3.3 低阻抗保护
• 2.3.4 失灵保护
• 2.4 三峡发电机异常运行保护配置
• 2.4.1 定子接地保护
• 2.4.2 转子接地保护
• 2.4.3 逆功率保护
• 2.4.4 失磁保护
• 2.4.5 失步保护
• 2.4.6 过电压保护
• 2.4.7 过激磁保护
• 2.4.8 定子过负荷保护
• 2.5 非电量保护
• 2.6 小结
• 3 机组逆功率保护的应用研究
• 3.1 大型水电机组安装逆功率保护的必要性和保护原理
• 3.1.1 逆功率运行对大型水轮机的危害
• 3.1.2 逆功率保护的原理、动作特性和技术指标
• 3.2 三峡电厂安装逆功率保护的原因
• 3.2.1 二滩电站对于逆功率保护的尝试
• 3.2.2 三峡电厂安装逆功率保护的原因
• 3.3 三峡机组逆功率保护的定值整定和改进分析
• 3.3.1 三峡机组逆功率保护的整定
• 3.3.2 逆功率保护特性的试验研究
• 3.3.3 逆功率保护动作出口方式的改进
• 3.4 小结
• 4 三峡机组转子接地保护的改进
• 4.1 转子接地保护概述
• 4.1.1 发电机转子接地的原因
• 4.1.2 转子接地的危害
• 4.1.3 转子接地保护的分类
• 4.2 三峡电厂应用过的几种转子接地保护装置分析
• 4.2.1 SIEMENS 1.5Hz叠加方波电压式转子一点接地保护
• 4.2.2 ABB 12.5Hz注入式转子一点接地保护
• 4.2.3 ABB YWX111-11型电桥式转子一点接地保护
• 4.2.4 许继的乒乓式开关切换原理转子一点接地保护
• 4.2.5 三峡机组目前应用的2种转子接地保护的性能对比
• 4.3 转子一点接地保护在三峡机组上的应用与改进
• 4.3.1 ALSTOM机组转子接地保护的改进
• 4.3.2 三峡电厂对转子接地保护注入源和保护出口方式的改进
• 4.4 小结
• 5 多分支发电机中性点电流互感器安装位置的探讨
• 5.1 中性点电流互感器发热造成保护误动
• 5.2 中性点电流互感器过热的原因分析
• 5.2.1 针对中性点电流互感器过热采取的临时处理措施
• 5.2.2 中性点电流互感器过热原因分析
• 5.2.3 三峡电厂解决中性点电流互感器温度过高的改进措施
• 5.3 大型水电机组中性点电流互感器安装位置的探讨
• 5.4 小结
• 6 三峡机组轴电流和非电量保护的应用分析
• 6.1 三峡机组轴电流保护的应用分析
• 6.1.1 轴电压和轴电流
• 6.1.2 三峡电厂轴电流保护的应用及改进
• 6.2 非电量保护分析
• 6.3 小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献