[發(fā)明專利]一種核電機組并網(wǎng)運行時的定子接地保護方法

在審

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• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106655098A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 曾鐵軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南華大學
• 主分類號: H02H7/06
• 分類號: H02H7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核電機組并網(wǎng)運行時的定子接地保護方法，屬于電力系統(tǒng)自動化控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

核電機組具有單機容量大，造價昂貴，所以要求繼電保護靈敏快速地切除故障，以保障核電機組的安全穩(wěn)定運行。根據(jù)國標GB 14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，“對于100 MW及以上容量的發(fā)電機變壓器組裝設數(shù)字式保護時，除非電量保護外，應雙重化配置”。采用雙重化原則配置的發(fā)電機保護，一般A套配置基波零序電壓+3次諧波零序電壓原理定子接地保護，B套配置注入式定子接地保護。

對于某些大型核電機組，考慮到核電站存在長期倒送電運行工況，為限制此運行方式下接地重燃弧過電壓，主變低壓側(cè)多經(jīng)配電變接地，副邊并聯(lián)有電阻，再加上發(fā)電機中性點經(jīng)接地變接地就有2個接地點，如浙江方家山、福建福清核電站，具體一次接線如圖1所示。

核電機組并網(wǎng)運行前后，注入式定子接地保護檢測到的電阻值是不一樣的，并網(wǎng)前檢測到的是定子繞組對地電阻值，而并網(wǎng)后檢測到的是定子繞組對地電阻值與主變低壓側(cè)接地電阻的并聯(lián)值。其次，并網(wǎng)后注入式定子接地保護除了感受到注入的20 Hz信號外，還有發(fā)電機本體產(chǎn)生的50 Hz及150 Hz信號。如下面文獻提到的某1000 M W級核電機組在并網(wǎng)前后，注入低頻信號相角發(fā)生明顯的偏移，并網(wǎng)前相角為270度，并網(wǎng)后相角突變到280度，導致正常情況下的電阻值大幅下降，縮小了接地電阻的測量范圍，影響保護正常運行。

陳佳勝,張琦雪,郭自剛等. 核電機組注入式定子接地保護若干問題探討[J],2016,10:172-175。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于根據(jù)以上背景提供一種核電機組并網(wǎng)運行時的定子接地保護方法，該方法采用工頻零序電流差動保護，具有快速、靈敏的特點。

本發(fā)明一種核電機組并網(wǎng)運行時的定子接地保護方法采用的技術(shù)方案：并網(wǎng)正常運行發(fā)電機定子上沒有零序故障源，所以不會產(chǎn)生零序差流；當并網(wǎng)后如果發(fā)電機定子上發(fā)生單點接地故障，在圖1所示的核電機組一次系統(tǒng)中是會產(chǎn)生零序差流的，所以可以采用零序電流差動保護。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：零序電流差動保護采用判據(jù)如下：

（1）

其中 表示零序電流差動電流， 表示零序電流制動電流，k表示制動系數(shù)， 零序電流差流啟動值。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：式（1）中的差動電流和制動電流計算方法如下

（2）

其中表示發(fā)電機機端零序電流， 表示發(fā)電機中線點零序電流。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點：

充分利用核電機組在正常運行時的2個接地點，發(fā)生機組定子接地后產(chǎn)生零序故障源，此時本發(fā)明提出的一種核電機組并網(wǎng)運行時的定子接地保護方法利用零序電流差動保護，將不受電壓互感器斷線影響，可以快速、靈敏地動作，避免了現(xiàn)有發(fā)電機組定子接地保護在這種情形下的不利情況。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：

圖1核電機組一次接線系統(tǒng)圖；

圖2核電機組定子接地故障零序網(wǎng)絡圖。

具體實施方式

對于某些大型核電機組，考慮到核電站存在長期倒送電運行工況，為限制此運行方式下接地重燃弧過電壓，主變低壓側(cè)多經(jīng)配電變接地，副邊并聯(lián)有電阻，再加上發(fā)電機中性點經(jīng)接地變接地就有2個接地點，如浙江方家山、福建福清核電站，具體一次接線如圖1所示。

具體實施方式：發(fā)電機組發(fā)生定子單點接地故障時，核電機組定子接地故障零序網(wǎng)絡如圖2，n為發(fā)電機中性點側(cè)配電變壓器的變比，Rn為該配電變壓器低壓側(cè)的電阻值，為接地點處零序電壓，Z0s為接地點至中性點處等效零序阻抗，Z0g1為接地點至發(fā)電機端處等效零序阻抗，Z0g1為發(fā)電機端處至主變低壓側(cè)經(jīng)配電變接地點處等效零序阻抗，表示發(fā)電機機端零序電流， 表示發(fā)電機中線點零序電流。

此時，本發(fā)明一種核電機組并網(wǎng)運行時的定子接地保護方法采用判據(jù)如式（1），重列如下：

（1）

其中表示零序電流差動電流；表示零序電流制動電流；k表示制動系數(shù)；零序電流差流啟動值，按躲過不平衡電流設置。

式（1）中的差動電流和制動電流計算方法如下

（2）

其中表示發(fā)電機機端零序電流，表示發(fā)電機中線點零序電流。

根據(jù)圖2，

（3）

（4）