发电机负序反时限过流保护的误动分析

我国200MW发电机组继电保护的正确动作率一直不高，其中发电机负序反时限过流保护尤为如此。据统计，东北、天津、江苏、浙江等地某些机组的负序反时限过流保护都曾发生过误动。为了避免麻烦，不少电厂干脆将该保护停用，这显然是不安全的。因此有必要找出误动原因，使该保护能够正常投入运行。

1 误动情况简介

发电机负序反时限过流保护的误动行为主要有2种：在系统正常运行时发生误动；在输电线路发生不对称故障时发生误动。对于后者，曾发生如下情况：某台机组本身正常，其负序反时限保护动作值为0.14p.u.，A值等于6，自动励磁调节装置投入运行，在升压站一条短出线上Ⅱ段范围内发生两相短路故障时，由于该线路的全线速动保护因故未投，故电厂侧断路器以Ⅱ段时限切除故障。线路故障切除后，系统本应恢复正常运行，可是该机组的负序反时限过流保护也相继动作出口，将机组解列。事后，有关人员对保护装置及其二次回路进行了严格检查，未发现任何问题，说明保护的上述动作行为纯属误动。

2 负序反时限保护动作特性的固有缺陷

我国200MW机组大都配备整流型保护，负序电流滤过器为LH-KH型，反时限延时由2对RC充电回路实现。继电器动作特性的固有缺陷主要表现如下。

(1)在大短路电流下，由于A值小，继电器动作时间短，不能很好地与输电线路保护配合。主变压器高压侧出口处发生两相短路时，负序电流一般为2p.u.左右。考虑到非周期分量和自动调节励磁装置快速强励的影响，实际值要大于2p.u.，具体数值随实际情况而定，这里不妨估算为2.8p.u.，则对应的动作时间为0.75s左右，这个时间与短线路Ⅱ段保护配合还勉强可以。另一方面，线路以Ⅱ段时限切除故障，I2t不超过发电机允许的A值，因此机组也是安全的。然而由于裕度不大，如果故障切除时有干扰，继电器就很容易误动。

(2)继电器的动作电流小，A值又小，从这个意义上讲，大机组的负序反时限过流保护要比中等型号机组灵敏得多。在小干扰下，继电器很容易充电。由于模拟转子散热的放电回路时间常数高达100s左右，充电速度大于放电速度，这样即使是在间隙性干扰下，继电器也可能发生误动。

3 导致保护误动的因素

以上述误动机组为例，短出线Ⅱ段发生两相短路，全线速动保护因故未投。由于线路短，Ⅱ段范围内发生两相短路时负序电流为1.93p.u.，故障存在时间为0.6s。由于负序电流滤过器中的电抗变压器对非周期分量不敏感，故设非周期分量系数为1.15。此外，由于强励有一个过渡过程，不可能一下子升到顶值，作保守估计，取强励倍数为1.3。这样I22t＝5。换言之，在线路故障切除时刻，发电机负序反时限保护还来不及出口，但裕度已经有限。

如果故障切除后，负序电流滤过器没有输出，则继电器通过模拟转子散热的放电回路慢慢放电而恢复。众所周知，恢复电压在主变压器及高压厂用变压器中均要产生励磁涌流，其中还夹带有厂用负荷启动电流。若继电器调整良好，负序电流滤过器只有在三相对称正序电流情况下才没有输出，其他情况下均要产生程度不同的输出。很显然，励磁涌流不符合三相对称正序的条件，当它流过负序电流滤过器时必然产生输出电压。因使继电器开始动作充电的电压很小，所以励磁涌流产生的电压以很大的概率使继电器内部的充电回路在故障切除后继续充电，直到跳闸。实验室试验和仿真计算充分证明了这一点。

实际上，线路故障以Ⅱ段时限切除毕竟很少。但分析表明，即使线路故障由快速保护切除，在一定的条件下，负序反时限保护也有可能误动。此外，自动励磁调节装置的自激振荡和一次设备的铁磁谐振等因素造成的间隙性励磁涌流，也有可能使继电器因具有充电快放电慢的特性而误动。

4 结束语

(1)200MW以上的大型发电机组负序反时限保护还有缺陷，需要从理论和实践上进一步加以研究。

(2)应努力维护发电厂出口输电线路特别是短线路的全线速动保护，确保在任何情况下均能保证线路故障快速切除。

(3)应精心调试自动励磁调节装置，放大器放大倍数的整定要合适，以保证装置不因外界干扰而发生自激振荡。

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