4 存在的问题
4.1励磁电压变化引起的误差
西门子发电机保护装置7UM6225虽然采集了发电机的励磁电压,但是并未引入方波注入式转子接地保护参与接地电阻的计算,因此测量误差△RG=一直存在。此误差与接地点的位置和一个注入周期内励磁电压的变化量有关,接地点越靠近转子绕组两端,励磁电压变化越剧烈,则误差越大,这对启停较为频繁的燃气发电机较为不利。此缺陷也导致保护装置7UM6225无法检测到接地点位置。电厂使用发电机保护装置内置的西门子通用逻辑编程平台CFC,通过判断励磁电压的变化率是否超出设定值来闭锁转子接地保护的跳闸出口,防止启动阶段保护误动作导致发电机跳闸。
4.2转子轴电压吸收引起的误差
现场调试过程中,通过调试工具DIGIS实时监测注入方波的频率、电压、回路电流和接地电阻值,发现接地电阻误差超过了允许的10%误差范围。检查转子绕组回路,发现进口励磁系统内部配置有转子轴电压吸收装置,其等效为在转子绕组两端各并联了一个2μF电容。西门子发电机保护装置7UM6225允许的转子绕组对地等效电容范围为0. 15~3μF,实际转子绕组对地等效电容已达到4. 2μF。考虑到轴电压吸收装置的重要性,不宜退出,方波注入频率太低又影响保护的跳闸时限,且本保护实际误差范围在保护运行中可以接受,最终将注入方波频率改为1. 0Hz,保护继续投跳。
4.3转子绕组接地保护双重化的建议
受转子过电压吸收装置的影响,在调试过程中发现第二套转子接地保护(工频注入法)无法正确测量接地电阻的阻值。此保护仅出口于报警,正常情况下退运。方波控制单元7XT7100装置配置两套变送器接口,可同时与两套西门子发电机保护7UM6225配合工作,因此第二套发电机保护装置也可配置方波注入转子接地保护功能,与第一套保护装置使用同一方波控制单元7XT7100,从而实现保护的双重化。
5 结束语
本文使用一阶电路的经典三要素法分析了西门子方波注入电路的原理,发现部分著作计算出现的错误,并结合电厂的保护调试加以验证。交接试验规程并未强制规定发电机转子绕组的耐压试验,为取得转子绕组的对地等效电容值,电厂必须对发电机试验方案提出特殊要求,但相较于转子绕组对地等效电容,轴电压吸收回路对方波注入的暂态过程更大。受保护固有逻辑的限制,西门子的转子绕组两端方波注入式保护在机组启停机或强励阶段应加强监视。西门子的保护装置可靠性较高,两套发电机保护装置使用同一套方波控制单元,可实现转子接地保护双重化,给转子接地保护的双重化配置方案提供一个新的选择。