一种核电机组并网运行时的定子接地保护方法与流程

本发明涉及一种核电机组并网运行时的定子接地保护方法，属于电力系统自动化控制领域。

背景技术：

核电机组具有单机容量大，造价昂贵，所以要求继电保护灵敏快速地切除故障，以保障核电机组的安全稳定运行。根据国标GB 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，“对于100 MW及以上容量的发电机变压器组装设数字式保护时，除非电量保护外，应双重化配置”。采用双重化原则配置的发电机保护，一般A套配置基波零序电压+3次谐波零序电压原理定子接地保护，B套配置注入式定子接地保护。

对于某些大型核电机组，考虑到核电站存在长期倒送电运行工况，为限制此运行方式下接地重燃弧过电压，主变低压侧多经配电变接地，副边并联有电阻，再加上发电机中性点经接地变接地就有2个接地点，如浙江方家山、福建福清核电站，具体一次接线如图1所示。

核电机组并网运行前后，注入式定子接地保护检测到的电阻值是不一样的，并网前检测到的是定子绕组对地电阻值，而并网后检测到的是定子绕组对地电阻值与主变低压侧接地电阻的并联值。其次，并网后注入式定子接地保护除了感受到注入的20 Hz信号外，还有发电机本体产生的50 Hz及150 Hz信号。如下面文献提到的某1000 M W级核电机组在并网前后，注入低频信号相角发生明显的偏移，并网前相角为270度，并网后相角突变到280度，导致正常情况下的电阻值大幅下降，缩小了接地电阻的测量范围，影响保护正常运行。

陈佳胜,张琦雪,郭自刚等. 核电机组注入式定子接地保护若干问题探讨[J],2016,10:172-175。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于根据以上背景提供一种核电机组并网运行时的定子接地保护方法，该方法采用工频零序电流差动保护，具有快速、灵敏的特点。

本发明一种核电机组并网运行时的定子接地保护方法采用的技术方案：并网正常运行发电机定子上没有零序故障源，所以不会产生零序差流；当并网后如果发电机定子上发生单点接地故障，在图1所示的核电机组一次系统中是会产生零序差流的，所以可以采用零序电流差动保护。

本发明进一步的技术方案：零序电流差动保护采用判据如下：

（1）

其中 表示零序电流差动电流， 表示零序电流制动电流，k表示制动系数， 零序电流差流启动值。

本发明进一步的技术方案：式（1）中的差动电流和制动电流计算方法如下

（2）

其中表示发电机机端零序电流， 表示发电机中线点零序电流。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

充分利用核电机组在正常运行时的2个接地点，发生机组定子接地后产生零序故障源，此时本发明提出的一种核电机组并网运行时的定子接地保护方法利用零序电流差动保护，将不受电压互感器断线影响，可以快速、灵敏地动作，避免了现有发电机组定子接地保护在这种情形下的不利情况。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1核电机组一次接线系统图；

图2核电机组定子接地故障零序网络图。

具体实施方式

对于某些大型核电机组，考虑到核电站存在长期倒送电运行工况，为限制此运行方式下接地重燃弧过电压，主变低压侧多经配电变接地，副边并联有电阻，再加上发电机中性点经接地变接地就有2个接地点，如浙江方家山、福建福清核电站，具体一次接线如图1所示。

具体实施方式：发电机组发生定子单点接地故障时，核电机组定子接地故障零序网络如图2，n为发电机中性点侧配电变压器的变比，Rn为该配电变压器低压侧的电阻值，为接地点处零序电压，Z0s为接地点至中性点处等效零序阻抗，Z0g1为接地点至发电机端处等效零序阻抗，Z0g1为发电机端处至主变低压侧经配电变接地点处等效零序阻抗，表示发电机机端零序电流， 表示发电机中线点零序电流。

此时，本发明一种核电机组并网运行时的定子接地保护方法采用判据如式（1），重列如下：

（1）

其中表示零序电流差动电流；表示零序电流制动电流；k表示制动系数； 零序电流差流启动值，按躲过不平衡电流设置。

式（1）中的差动电流和制动电流计算方法如下

（2）

其中表示发电机机端零序电流，表示发电机中线点零序电流。

根据图2，

（3）

（4）

从式（5）和式（6）可以看出，正常并网运行时没有零序故障源，即为0，从而差流为零，可靠不动作；当发生定子单点接地时，零序电流差动电流和零序电流制动电流数值上接近相等，由于制动系数k小于1，所以快速动作。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。