高壓發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)及相關(guān)穩(wěn)定性問(wèn)題研究.pdf

1、材料科學(xué)與制造技術(shù)的進(jìn)步拓展了高壓交聯(lián)聚乙烯(Cross Linked Poly Ethylene，XLPE)電纜的應(yīng)用領(lǐng)域，促成了高壓發(fā)電機(jī)（Powerformer）的發(fā)明，這是發(fā)電技術(shù)發(fā)展史上的一次顯著變革。高壓發(fā)電機(jī)能夠直接與高壓母線相連，與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相比，高壓發(fā)電機(jī)有望提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，提高能量轉(zhuǎn)換效率，減少電廠占地面積。而高壓發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)問(wèn)題的解決和相關(guān)穩(wěn)定性問(wèn)題的深入研究將推動(dòng)這種新型發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步和推廣。論文針對(duì)上

2、述問(wèn)題開(kāi)展研究，具體工作如下：
　　 高壓發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)中處于重要地位，其定子繞組單相接地故障保護(hù)需滿足高靈敏度、覆蓋100%定子區(qū)域的要求。論文基于高壓發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障仿真模型，分析了高壓發(fā)電機(jī)發(fā)生定子繞組單相接地故障時(shí)的電氣特性，提出了一種基于零序能量的高壓發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)新原理。該保護(hù)原理利用高壓發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓和零序電流獲得零序功率和零序能量，通過(guò)分析能量方向檢測(cè)接地故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的區(qū)分。

3、>　　 為了減小發(fā)電機(jī)的體積，高壓發(fā)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用分級(jí)絕緣方式，中性點(diǎn)側(cè)的絕緣強(qiáng)度相對(duì)機(jī)端較弱。當(dāng)其運(yùn)行在非全相異常工況時(shí)，中性點(diǎn)將承受很高的過(guò)電壓，絕緣受到嚴(yán)重威脅。論文在分析高壓發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行狀態(tài)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于高壓發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓和定子繞組負(fù)序電流、并借助斷路器輔助觸點(diǎn)信息進(jìn)行判斷的高壓發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行保護(hù)方案，并通過(guò)PSCAD/EMTDC建立系統(tǒng)模型，對(duì)方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　 高壓發(fā)電機(jī)與

4、高壓母線直連，當(dāng)多臺(tái)高壓發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，若其中一臺(tái)發(fā)生勵(lì)磁系統(tǒng)故障導(dǎo)致過(guò)電壓，利用簡(jiǎn)單的過(guò)電壓保護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)選擇性動(dòng)作。論文利用發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和無(wú)功功率輸出之間的關(guān)系，提出了一種改進(jìn)的并列運(yùn)行高壓發(fā)電機(jī)過(guò)電壓保護(hù)方案。該保護(hù)方案除檢測(cè)過(guò)電壓故障外，還通過(guò)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率輸出的變化量識(shí)別引發(fā)過(guò)電壓的根源。采用補(bǔ)償系數(shù)修正保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，保證對(duì)母線過(guò)電壓影響最大的發(fā)電機(jī)能最先被切除，該保護(hù)方案的應(yīng)用領(lǐng)域并不局限于高壓發(fā)電機(jī)，亦可為直接并列運(yùn)行

5、的普通發(fā)電機(jī)提供選擇性過(guò)電壓保護(hù)。
　　 論文研究了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)高壓側(cè)電壓控制（HSVC）原理，基于此對(duì)HSVC提高電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的能力進(jìn)行分析。由于高壓發(fā)電機(jī)能夠直接與高壓母線相連，無(wú)需增設(shè)HSVC模塊即可很方便地控制高壓母線的電壓。論文采用高壓發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)電壓控制，利用電力系統(tǒng)綜合程序（PSASP）建立單機(jī)-無(wú)窮大系統(tǒng)及改進(jìn)的EPRI-7節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，通過(guò)與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)AVR和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)HSVC勵(lì)磁控制的比較，分析了高壓