發(fā)變組繼電保護原理及動作過程

1、發(fā)變組繼電保護原理及動作過程一、發(fā)變組繼電保護配置的基本要求： 發(fā)變組繼電保護繼電保護配置 過程中必須滿足四性（即：可靠性、選擇性、速動性及靈敏性）的要 求，必須保證在各種發(fā)電機異?；蚬收锨闆r下正確的發(fā)信或出口動 作。根據(jù) GB14285的規(guī)定，按照故障或異常運行方式性質(zhì)不同，機組 熱力系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的條件， 我公司發(fā)變組保護的出口方式有以下幾 種：1全停：斷開發(fā)電機 - 變壓器組斷路器、滅磁，關(guān)閉原動機主汽門， 啟動快切斷開廠分支斷路器。2降低勵磁。3減出力。4程序跳閘：先關(guān)主汽門，待逆功率保護動作后斷開主斷路器并滅磁。5信號：發(fā)出聲光信號。二、我公司發(fā)變組保護配置情況介紹： 我公司發(fā)變組保

2、護每臺機共有三面屏柜，分別為發(fā)變組保護A 柜、B柜、C柜，A柜及 B 柜為冗余設(shè)計，兩面柜的保護配置完全相同，都 是發(fā)變組的電氣量保護； C柜為主變和高廠變的非電量保護。 發(fā)變組電氣量保護配置有以下幾種類型： 1定子繞組及變壓器繞組內(nèi)部故障主保護：發(fā)電機差動、主變壓器 差動、發(fā)變組差動、高廠變差動、勵磁變差動、發(fā)電機匝間保護、定 子接地2定子繞組及變壓器繞組內(nèi)部故障后備保護：發(fā)電機對稱過負荷、發(fā)電機不對稱過負荷、低阻抗、高廠變復(fù)壓過流、勵磁變過流、勵磁 繞組過負荷。3轉(zhuǎn)子接地保護4發(fā)電機失磁保護5發(fā)電機失步保護6發(fā)電機異常運行保護：發(fā)電機過勵磁保護、發(fā)電機頻率異常保護、 發(fā)電機逆功率保護、發(fā)電

3、機程跳逆功率保護、啟停機保護、斷口閃絡(luò) 保護、發(fā)電機斷水、發(fā)電機熱工。7主變（間隙）零序保護8廠用電后備保護：廠變分支過流、分支限時速斷、分支零序過流。 9斷路器失靈啟動變壓器非電量保護：1 變壓器重瓦斯2 變壓器輕瓦斯3 變壓器壓力釋放4 變壓器油溫異常5 變壓器油位異常6 變壓器冷卻器全停三、重要保護簡紹1差動保護：包括發(fā)電機差動、發(fā)變組差動、主變差動、廠變差動、 勵磁變差動。 我司保護裝置的差動保護采用比率制動式保護， 以各側(cè)電流差為動作電流，三側(cè)電流最大值或兩側(cè)電流平均值做為制動電流。回路示意圖及制動特性圖如下：差動保護屬于嚴重內(nèi)部故障，動作于全停。2發(fā)電機匝間保護：我公司發(fā)電機只引出

4、 3 個端子，中性點也 只可能有 3 個引出端，對于定子繞組的匝間短路無法配置裂相橫差保 護和零序電流型橫差保護。 因此采用縱向基波零序電壓保護。 縱向基 波零序電壓保護用于保護發(fā)電機定子繞組匝間短路或開焊故障， 實際 上此保護也反應(yīng)發(fā)電機內(nèi)相間短路。因為發(fā)電機中性點不直接接地， 所以發(fā)電機內(nèi)部相間、 匝間短路 表現(xiàn)為機端三相對中性點的不平衡， 即對中性點而言機端出現(xiàn)縱向零 序電壓 3U0； 為了防止外部短路時誤動作，一般會增設(shè)故障分量 負序方向元件， 當(dāng)外部短路時負序方向由系統(tǒng)流入發(fā)電機， 內(nèi)部短路 時負序方向由發(fā)電機流入系統(tǒng)。發(fā)電機匝間保護屬于嚴重內(nèi)部故障，動作于全停。 3發(fā)電機定子接地保

5、護：1)基波零序電壓定子繞組的單相接地 (定子繞組與鐵芯間的絕緣破壞) 是發(fā)電機 最常見的一種故障， 大中型發(fā)電機定子繞組中性點不接地或經(jīng)高阻抗設(shè) A 相距中性點處單相接地 發(fā)電機中性點將發(fā)生位移，產(chǎn)生 零序電壓。故障點零序電壓為 Udo( ) 1/3(UdA UdB U dA)EA我公司基波定子接地定值為 10V，保護定子的 90%，動作為全停2）三次諧波電壓動作原理：a）汽輪發(fā)電機正常運行時， 機端三次諧波電壓 U3T小于中性點三次諧 波電壓 U3N，兩者雖在大小上不相等，但相位完全一致；b）當(dāng)金屬性接地故障點位于靠近中性點的半個繞組區(qū)域內(nèi)（0.5 ）時, U 3N 絕對值小于 U3T絕對

6、值；當(dāng)金屬性接地故障點靠近機端 時正好相反，此時和正常狀態(tài)難以區(qū)分；c）接地點越靠近中性點，比較三次諧波絕對值得接地保護能動作的 過渡電阻越大，表現(xiàn)越靈敏；當(dāng)接地點位于繞組中心（ =0.5 ）時， 保護能動作的過渡電阻為 0；接地點靠近機端一側(cè)（ 0.5 ），則金 屬性接地也不能動作。我公司保護方案基波零序過電壓保護與三次諧波電壓保護共同組成 100%單相接地保護。三次諧波電壓保護由動作接近于中性點， 故障電流小，動作于發(fā)信。 保護動作后， 經(jīng)檢查確定，應(yīng)向省調(diào)申請停機處理， 以避免事故擴大。3發(fā)電機對稱過負荷： 發(fā)電機對稱過負荷分為定時限和反時限， 定時限啟動為 1.15 倍額定電流，動作于

7、減負荷。反時限過負荷常數(shù) 為 37.5 ，動作于程跳。4發(fā)電機不對稱過負荷：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路，或三相負 荷不對稱時， 將有負序電流過發(fā)電機的定子繞組， 并在發(fā)電機中產(chǎn)生 相對于轉(zhuǎn)子以兩倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場，從而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生倍頻電 流。倍頻電流在流過轉(zhuǎn)子表層時， 將在護環(huán)與轉(zhuǎn)子本體之間和槽楔與槽壁之間等接觸面上形成過熱點，將轉(zhuǎn)子燒傷，還將形成局部高溫， 導(dǎo)致轉(zhuǎn)子表層金屬材料的強度下降，危機機組的安全。 不對稱定時限過負荷保護的動作電流按發(fā)電機長期允許的負序 電流 I 2下能可靠返回的條件整定，動作于信號不對稱過負荷反時限保護的動作特性， 由制造廠家提供的轉(zhuǎn)子表 層允許的負序過負荷能力確定。

8、動作于全停。5低阻抗保護：與線路阻抗保護配合， 作為發(fā)- 變組的后備保護。 動作于全停。6轉(zhuǎn)子接地保護：發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障是發(fā)電機常見的故 障形式之一， 兩點接地故障也時有發(fā)生， 一點接地故障對發(fā)電機并不 造成危害，但若再相繼發(fā)生第二點接地故障， 則部分轉(zhuǎn)子繞組被短路， 可能燒傷轉(zhuǎn)子本體，振動加劇，甚至可能發(fā)生軸系和汽輪機磁化，使 機組修復(fù)困難、 延長停機時間。 我公司在轉(zhuǎn)子一點接地保護動作發(fā)出 信號后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)移負荷，實現(xiàn)平穩(wěn)停機檢修。兩點接地保護 2.5 秒 動作于停機。7發(fā)電機失磁保護：失磁保護，有時也稱為低勵保護。低勵， 表示發(fā)電機的勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流， 與正常欠

9、勵 運行和完全失磁不同；失磁，表示發(fā)電機完全失去勵磁。發(fā)電機低勵 或失磁是常見的故障形式， 特別是大型機組， 勵磁系統(tǒng)的環(huán)節(jié)比較多， 增加了發(fā)生低勵和失磁的機會。主要判據(jù)如下： 1）系統(tǒng)側(cè)主判據(jù) 高壓母線三相同時低電壓繼電器。 本判據(jù)主要用于防止由發(fā)電機低勵失磁故障引發(fā)無功儲備不足的系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。2 ）發(fā)電機側(cè)主判據(jù)：a ）靜穩(wěn)極限勵磁低電壓判據(jù)；b ）靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)。動作情況：靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)延時 1.5 秒動作于切換廠用電 靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)與靜穩(wěn)極限勵磁低電壓判據(jù)延時 3 秒出口程 跳。8發(fā)電機失步保護：采用機端阻抗雙透鏡原理構(gòu)成，滑極次數(shù)為 2，延時 1 秒出口程跳。9

10、 過勵磁保護：電壓的升高和頻率的降低均可導(dǎo)致定子鐵芯工作 磁密增大，反復(fù)過勵磁，將因過熱而使絕緣老化、使繞組的絕緣強度 和機械性能惡化， 降低設(shè)備的使用壽命。 當(dāng)發(fā)電機與主變壓器之間無 斷路器而共用一套過勵磁保護時， 其整定值按過勵磁能力較低的要求 整定。我公司按發(fā)電機過勵磁能力整定。 發(fā)電機過勵磁保護有定時限 及反時限兩種，動作原理為電壓標么值與頻率標么值的比值大于定值 動作。定時限動作于減勵磁，反時限動作于程跳。10 頻率異常保護：包括過頻段、低頻段及低頻累加保護，低頻 累加依據(jù)發(fā)電機容許低頻累加能力整定。過頻段、低頻段出口發(fā)信， 低頻累加出口程跳。11 過電壓保護：對于 200MW及 以

11、上大型汽輪發(fā)電機，由于運行 實踐中，出現(xiàn)危及絕緣安全的過電壓是比較常見的現(xiàn)象， 一般都裝設(shè) 有過電壓保護。經(jīng) 0.5 秒延時動作于全停。12 發(fā)電機逆功率和程跳逆功率保護：與電力系統(tǒng)并列運行的發(fā) 電機，由于各種原因而停止供給原動機能量時， 將從系統(tǒng)吸取能量變 為電動機運行，驅(qū)動原動機運轉(zhuǎn)。汽輪機在其主汽門關(guān)閉后，轉(zhuǎn)子和 葉片的旋轉(zhuǎn)會引起風(fēng)損， 風(fēng)損與轉(zhuǎn)子葉輪直徑和葉片長度有關(guān)， 所以 在汽輪機的排氣端風(fēng)損最大； 風(fēng)損還與周圍蒸汽密度成正比， 一旦機 組失去真空，使排除蒸汽的密度增大，風(fēng)損將劇烈增加。因為逆功率 運行時，沒有蒸汽流通過汽輪機，由風(fēng)損造成的熱量不能被帶走，會 使汽輪機葉片過熱以致?lián)p

12、壞。逆功率保護延時 120s 出口全停，程跳 逆功率（逆功率與主汽門關(guān)閉）延時 1s 出口全停。13 啟停機保護：啟停機時發(fā)生定子接地動作于滅磁。由于不加 三次諧波過濾，動作比定子接地保護靈敏。正常啟機后退出。14 斷路器斷口閃絡(luò)：動作判據(jù)為斷路器斷開與負序電流，延時 2秒動作于滅磁，發(fā)電機并網(wǎng)后退出該保護。15 發(fā)電機斷水保護：發(fā)電機冷卻水?dāng)嗨畷r動作，動作出口程跳。16 發(fā)電機熱工保護：熱工保護汽機跳閘時動作，出口于程跳。17 勵磁繞組過負荷：又稱轉(zhuǎn)子過負荷，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷 能力整定，動作方式有定時限及反時限，定時限 3 秒出口減勵磁，反 時限出口程跳。18 高廠變復(fù)壓過流：延時 2.1 秒動作于全停。19 勵磁變過流：躲過勵磁變通過的強勵電流，經(jīng) 2.5 秒動作于 全停。20 主變零序過流：一段發(fā)信，二段延時 6 秒出口全停。21 分支限時速斷、分支過流、分支零序過流出口于本側(cè) 6KV 斷