發電機主中引出線保護選型及結構布置

李　雷，石　陽

(1哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040；2哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱150040)

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發電機主中引出線保護選型及結構布置

李雷1，石陽2

(1哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040；2哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱150040)

摘要主要針對錦屏一級發電機的主中引出線保護方案選型進行詳細說明，根據分析和計算對保護方案的最佳方案進行選型。并且根據電站機坑的實際尺寸進行結構上的詳細布置。

關鍵詞主中引出線；保護選型；結構布置

0引言

為確保錦屏一級電站發電機的安全運行，必須正確選擇其主保護配置方案。為了避免工作中方案選擇的盲目性，一定要了解發電機實際短路的條件和特征，進而計算各種主保護方案的靈敏度，為方案的取舍做出正確的選擇。

錦屏一級發電機采用整數槽(q=4)波繞組(定子繞組節距為y1=14、y2=10)，42極，定子槽數為504，每相6分支，每分支28槽。發電機額定參數為：PN=647.5MW，UN=20kV，IN=20207.3A，cosφN=0.925，If0=1823.6A,IfN=3169A。

1保護方案的選型

根據對錦屏電站發電機定子繞組接線展開圖的分析，該發電機定子繞組實際可能發生的內部短路如表1和表2所示。

定子槽內上、下層線棒間短路共504種(等于定子槽數)。通過對同槽故障的分析，發現：同相同分支匝間短路234種，占46.43%；同相不同分支匝間短路18種，占3.57%；相間短路252種，占50%。

定子繞組端部交叉處短路共11088種。通過對端部交叉故障(簡稱為端部故障)的分析，同相同分支匝間短路252種，占2.27%；同相不同分支匝間短路3024種，占27.27%；相間短路7812種，占70.45%。

錦屏一級發電機實際可能發生的端部故障數取決于定子線圈數目和節距大小；根據該發電機的繞組接線圖，每一線圈均可與23×2=46個線圈由于端部接觸而發生短路,這取決于定子線圈的合成節距大小。

錦屏一級發電機的504個線圈, 每一線圈均可與44個線圈由于端部接觸而發生短路。因此總共可能發生504×44/2=11088種端部故障，與表2的統計結果完全一致。

根據不同保護方案的對比分析,對于錦屏機組決定采用將每相的1、3、5分支接在一起，形成中性點O1；再將每相的2、4、6分支接在一起，形成中性點O2。在O1～O2之間接一個電流互感器TA0，并在每相的1、3、5分支組和2、4、6分支組上裝設分支電流互感器TA1～TA6，且有機端相電流互感器TA7～TA9，以構成一套零序電流型橫差、一套完全裂相橫差和兩套不完全縱差保護,如圖1所示。

在錦屏一級實際可能發生的11592種內部短路中，流過中性點連線的短路電流在1.78倍額定電流以上(36000A以上，對應的零序電流型橫差保護的靈敏系數為35.63以上)的故障，所占比率不大于8.23%，89.36%的故障發生時流過中性點連線的短路電流在1515.5～36000A之間，還有2.41%的故障發生時流過中性點連線的短路電流不足以使零序電流型橫差保護動作。

基于上述錦屏一級內部短路時中性點連線電流的大小及其分布特點，確定零序電流型橫差保護用TA的型號為5P30、變比為1200/1A。

對于發電機機端和中性點側分支TA的選型，根據已頒布執行的GB/T14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》和DL/T866—2004《電流互感器和電壓互感器選擇及計算導則》中明確規定： “330kV及以上系統保護、高壓側為330kV及以上的變壓器和300MW及以上的發電機變壓器組差動保護用電流互感器宜采用TPY電流互感器”。

所以，對于單機容量為647.5MW的錦屏一級發電機，其機端和中性點側分支電流互感器均應采用TPY級。根據以上原則及發電機額定參數，錦屏一級發電機機端電流互感器選擇TPY-10VA，變比為30000/1A；發電機中性點側各分支電流互感器選擇TPY-10VA，變比為15000/1A。

2結構形式的布置

根據保護方案的選取，銅環引出線的中性點側布置為6個引出端，按順時針順序分別為W12，V12，U12，W22，V22，U22。根據機坑的形狀及空間的限制，將連接銅排及電流互感器的支撐布置，如圖2所示。

為了將來機組運行維護和檢修的方便，在銅環的出口側設置了銅編織軟連接線，方便互感器檢修更換。互感器和銅排的支撐結構采用材料為非磁性型鋼結構，并對機坑混凝土進行了復合鋼板的磁屏蔽保護措施，避免將來機組運行時影響機坑混凝土的強度。

3結語

通過對錦屏發電機中性點側保護方案的分析、計算和選型，最終選擇了一套最佳的保護配置方案。目前機組的運行狀態良好。本文對后續類似機組的保護方案選型和結構設計具有一定的參考價值。

參考文獻

[1] 錦屏一級發電機內部故障主保護配置方案報告.

[2]梁金波.發電機定子繞組安裝工藝.防爆電機，2014.1.

[3]徐俊紅.發電機定子鐵心結構及裝配質量的控制.防爆電機，2013.1.

[4]翟志順.水輪發電機導水機構裝配工藝研究.防爆電機，2011.4.

[5]宋洪占，張硯明.水輪發電機推力軸承推力瓦、托盤或托瓦的變形分析與計算.防爆電機，2011.6.

ProtectionTypeSelectionandStructuralArrangementofMainNeutralLeadofGenerator

Li Lei and Shi Yang

(1.HarbinElectricMachineryCompanyLimited,Harbin150040,China；2.HarbinElectricPowerEquipmentCo.,Ltd.,Harbin150040,China)

AbstractThispaperdescribesprotectiontypeselectionofmainneutralleadofJinpingprimarygeneratorindetail.Theoptimalprotectiondecisionisselectedthroughanalysisandcalculation.Anddetailedstructuralarrangementiscarriedoutaccordingtoactualsizeofgeneratorpitofpowerstation.

KeywordsMainneutrallead；protectiontypeselection；structuralarrangement

DOI:10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.03.15

中圖分類號：TM303

文獻標識碼：B

文章編號：1008-7281(2016)03-0048-003

作者簡介：李雷男1982年生；畢業于沈陽工業大學電機專業，主要從事大型水輪發電機結構設計工作.

收稿日期：2016-01-14