海上石油平台电力系统中发电机继电保护研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇海上石油平台电力系统中发电机继电保护研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘要】我国海洋石油工业的起步仅始于上个世纪五十年代，随着几十年技术力量的飞速发展，我国海洋石油事业的规模也逐步壮大，海上油气田电力系统的供电范围也在逐步的扩大，这就对从事海洋事业的电气设计人员在进行电力系统的设计时要求更加的严格，文章对海上石油平台电力系统中发电机继电保护措施做出了研究。
【关键词】海上石油平台电力系统发电机继电保护研究
中图分类号：F550.72文献标识码： A 文章编号：
随着我国经济的发展，能源需求不断增加，海底石油开采具有越来越重要的地位。为了保证正常的海底石油开采、输送和平台上的日常生活所需，海上石油平台电力系统的安全、可靠运行是十分重要的。继电保护作为电网的安全卫士，所承担的责任更为重大。合理的继电保护配置及整定方案，不仅可以使全系统中各种继电保护有机协调地配合并正确地发挥作用，还可以提高电网运行的安全性、可靠性，降低由事故引发损失。
一、海上石油平台电力系统发电机的保护特点
对于海上石油平台电力系统，发电机是海上生产和生活的唯一电源，其接入电网又呈辐射状，不存在陆网中双侧电源或环网供电的情况，发电机一旦发生故障，所有的平台和船体都将停产，因此对发电机的保护是非常重要的。
发电机的不正常运行状态主要有：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。
继电保护基本要求
1、选择性。保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
2、速动性。快速地切除故障可以提供电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下工作的时间，以及降低故障元件的损坏程度。
3、灵敏性。对于保护装置规定的保护范围内无论故障点的位置、故障类型都能敏锐感觉，正确反应。
4、速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护，充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸的时间等方面人手来提高速动性。
合理的继电保护整定方案，不仅可以使全系统中各种继电保护有机协调地配合并正确地发挥作用，还可以提高电网运行的安全性、可靠性，降低由事故引发损失，因此这一课题的研究对海上石油平台电力系统的安全可靠运行进而对国民经济建设将具有重要意义。
继电保护内容
1、电流速断保护。这是按照被保护设备或线路未端可能出现的最大短路电流或变压器二次侧发生三相短路电流而整定的，速断保护动作。理论上电流束灾民保护没有时限，即以零秒及以下时限动作来切断断路器的，过电流保护和电流速断保护常配合使用，以作为设备或线路的主保护和相邻线路的备用保护。
2、定时限过电流保护。在正常运行中，被保护线路上流过最大负荷电流时，电流继电器不应动作，而本线线路发生故障时，电流继电器应可靠动作，定时限过电流保护由电流继电器，时间继电器和信号继电器三元件组成，定时限过电流保护的动作时间与短路电流的大小无关，动作时间是恒定的。
四、海上石油平台电力系统发电机保护整定计算
1、具有双斜率的比例制动式差动保护。海上石油平台电力系统考虑到发电机两端电流互感器不同型，可能出现CT饱和，采用具有双斜率的比例制动式差动保护，其差动电流和制动电流如下式：
上式中: —发电机输出CT的相电流；—发电机中性点端CT的相电流。其制动特性如图2。当故障电流很小(小于2倍发电机额定电流)时，保护灵敏度设定较高，斜率取0.1；而当故障电流较大时(大于2倍发电机额定电流)，斜率取0.2。因为随着外部短路电流的增大和非周期暂态电流的影响，电流互感器误差会变大，不平衡电流亦将变大。
2、负序过流保护。两段式原理的设置也是一种保护方式，这种负序过流保护的整定值选取也有一定的原则，主要参考如下：（1）能够允许负序电流在短时间内选取。这是保护跳闸部分时，根据其整定值来作参考的。（2）根据发电机长期允许的负序电流值，和系统能够承受的最大负荷的不平衡电流值两者来选定何时要对过负荷的告警部分，发出警报并躲开。
3、发电机过电压保护。如果在开车前会因为操作不当而发生故障或是由于自动电压自动调整时调整不当而引起的过电压。这样会造成过电压数值升高，而导致转子旋转速度不正常的情况发生。所以，设置发电机过电压的保护是非常有必要的操作。设置发电机过电压保护使电压超过一定范围时就迅速切断主开关，防止故障产生。
4、失磁保护。发电机的失磁故障是指发电机的励磁突然消失或部分消失。这样会使发电机向系统输送的有功功率减小；机端电压降低，甚至使系统电压崩溃，破坏稳定运行；机组本身因受机械力的冲击而产生振动和局部温升过高的威胁。海上石油平台电力系统根据发电机失磁后机端阻抗的变化轨迹，采用最大灵敏角为-90度。的具有偏移特性的方向阻抗继电器来构成发电机的失磁保护。失磁后发电机的机端阻抗最终的轨迹一定进入如下图所示的异步边界阻抗圆内。
频率保护。在电力系统发生故障期间，系统频率必须限制在允许的范围内，以免损坏机组。因为海上石油平台电力系统是个小系统，系统容量较小，发生系统振荡的几率比陆地电网要大得多，故对频率的要求比陆地电网要严格许多。目前国内外对频率保护的定值尚没有统一的规定，其经验值如下表。
6、接地保护。为了保证人身安全，海上石油平台电力系统中发电机的外壳是接地的，因此定子绕组因绝缘破坏而引起单相接地就比较普遍。工作在发电机电压母线上的发电机，当定子绕组发生单相接地时，有电流流过故障点，其值决定于发电机的定子绕组的接地电容电流和发电机有电联系的电网接地电容电流。当接地电流比较大，能在故障点引起电弧时，将使绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，并且也容易发展成相问短路，造成更大的危害。我国规定，当接地电流等于或大于5A时，应装设动作于跳闸的接地保护，当接地电流小于5A时，一般装设动作于信号的接地保护。海上石油平台电力系统采用高阻接地来限制接地电流，其接地电流一般都不大，故其接地保护只动作于信号。
对发电机定子绕组的单相接地故障，接地保护应符合发电机定子绕组的单相接地故障电流的允许值，该允许值一般取制造厂的规定值。当无法找到规定值时，可以参照下表。
发电机定子绕组单相接地故障电流允许值
我国海上油气田电力系统的供电范围也在逐步的扩大，特别是海上平台及其他海上生产设施常年处于特殊的海洋环境中，不仅要经受各种恶劣气候和风浪的袭击，还要经受海水的强烈腐蚀，因此，海上油气田开发工程电力系统设计的技术性能指标的合理性、可靠性、规范性就显得尤为重要。
参考文献：
[1] 沈全荣，严伟. 主设备继电保护技术的现状与发展[J]. 电力设备，2006，（02）：40-45
[2] 李阳坡，顾雪平，刘艳. 电力系统黑启动过程中线路继电保护的配置与整定[J]. 电力系统自动化，2006，（07）：89-92+107
[3] 叶纪刚，郑嘉. 紫坪铺电站电气设备继电保护设计[J]. 四川水力发电，2006，（01）：68-70
[4] 沈冰珂，王为福. 西霞院水电站发电机及变压器继电保护设计[J]. 水电自动化与大坝监测，2007，（05）：47-49
[5] 熊小伏，陈飞，周家启，沈智健. 计及不同保护配置方案的继电保护系统可靠性[J]. 电力系统自动化，2008，（14）：21-24