发电机定子绕组内部故障保护方案的动模试验比较(1)

0　引言

　　当前，发电机内部故障计算对发电机保护的运行、整定、开发研制起着越来越重要的指导作用，对重大工程(如三峡水电站)的发电机选型、保护方案^［1］的选择有重要的参考价值。根据已发表的一些发电机内部故障计算数据、结果，针对许多文章讨论提到的以及大家所熟悉的完全纵差保护、不完全纵差保护、单元件横差保护、裂相差动保护和纵向零序电压保护等方案，在动模机组上进行了试验比较：一是验证由发电机内部故障计算得出的一些结论；二是寻求比较实用的新判据、新方案，以提高发电机内部匝间故障保护的灵敏度，完善发电机内部故障保护配置方案。

1　动模模型

1.1　发电机—变压器及系统接线图
　　动模试验的发电机—变压器及系统接线图如图1所示。

Fig.1　Physical model of a generator internal fault test

1.2　参数
　　被试验的模拟发电机为双Y叠绕组、三对极凸极发电机，额定容量为30 kVA，机端额定电压为400 V，额定电流为43.2 A，机端、中性点电流互感器(TA)的变比均为30∶5，横差TA的变比为10∶5，故发电机机端二次额定电流为I_e=7.22 A，中性点侧每分支二次额定电流为I_e1=3.61 A。变压器为YN，d11三相变压器组，额定容量为45 kVA。
1.3　故障点K说明
　　动模试验时发电机内部设置了发电机故障点K，符号定义如下：A11，A12，A13，A14，A15分别为发电机A相第1分支离中性点2.5%，5%，10%，20%，40%的抽头位置；A21，A22，A23，A24，A25分别为发电机A相第2分支离中性点2.5%，5%，10%，20%，40%的抽头位置；B11，B12，B13，B14，B15分别为发电机B相第1分支离中性点2.5%，5%，10%，20%，40%的抽头位置。
　　故障点设置选了几种典型的故障类型，如同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路、不同相分支间短路、机端两相短路、机端三相短路等。

2　试验判据

　　动模试验时不但试验了几种常用保护方案，并对几种新方案进行了试验。
　　各种保护的定值整定按照整定导则^［2］所示方法进行，如完全纵差保护、不完全纵差保护和裂相差动保护定值均整定为0.1倍的额定电流，比率制动系数为0.3；横差保护、纵向零序电压保护的定值整定在保证区外故障、系统振荡时不误动时，区内故障能够灵敏动作。
2.1　完全纵差保护(方案一)
　　当

(1)

　　当

(2)

其中　I_T为发电机机端电流；I_N为发电机中性点电流；I_cdzd1为完全纵差保护差动电流定值，整定0.1I_e=0.72 A；K_b11为比率制动系数，整定为0.3。