發(fā)變組繼電保護(hù)原理及動(dòng)作過程

1、發(fā)變組繼電保護(hù)原理及動(dòng)作過程一、發(fā)變組繼電保護(hù)配置的基本要求： 發(fā)變組繼電保護(hù)繼電保護(hù)配置 過程中必須滿足四性（即：可靠性、選擇性、速動(dòng)性及靈敏性）的要 求，必須保證在各種發(fā)電機(jī)異常或故障情況下正確的發(fā)信或出口動(dòng) 作。根據(jù) GB14285的規(guī)定，按照故障或異常運(yùn)行方式性質(zhì)不同，機(jī)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(hù)的出口方式有以下幾 種：1全停：斷開發(fā)電機(jī) - 變壓器組斷路器、滅磁，關(guān)閉原動(dòng)機(jī)主汽門， 啟動(dòng)快切斷開廠分支斷路器。2降低勵(lì)磁。3減出力。4程序跳閘：先關(guān)主汽門，待逆功率保護(hù)動(dòng)作后斷開主斷路器并滅磁。5信號(hào)：發(fā)出聲光信號(hào)。二、我公司發(fā)變組保護(hù)配置情況介紹： 我公司發(fā)變組保

2、護(hù)每臺(tái)機(jī)共有三面屏柜，分別為發(fā)變組保護(hù)A 柜、B柜、C柜，A柜及 B 柜為冗余設(shè)計(jì)，兩面柜的保護(hù)配置完全相同，都 是發(fā)變組的電氣量保護(hù)； C柜為主變和高廠變的非電量保護(hù)。 發(fā)變組電氣量保護(hù)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(hù)：發(fā)電機(jī)差動(dòng)、主變壓器 差動(dòng)、發(fā)變組差動(dòng)、高廠變差動(dòng)、勵(lì)磁變差動(dòng)、發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)、定 子接地2定子繞組及變壓器繞組內(nèi)部故障后備保護(hù)：發(fā)電機(jī)對(duì)稱過負(fù)荷、發(fā)電機(jī)不對(duì)稱過負(fù)荷、低阻抗、高廠變復(fù)壓過流、勵(lì)磁變過流、勵(lì)磁 繞組過負(fù)荷。3轉(zhuǎn)子接地保護(hù)4發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)5發(fā)電機(jī)失步保護(hù)6發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù)：發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)頻率異常保護(hù)、 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)、發(fā)電

3、機(jī)程跳逆功率保護(hù)、啟停機(jī)保護(hù)、斷口閃絡(luò) 保護(hù)、發(fā)電機(jī)斷水、發(fā)電機(jī)熱工。7主變（間隙）零序保護(hù)8廠用電后備保護(hù)：廠變分支過流、分支限時(shí)速斷、分支零序過流。 9斷路器失靈啟動(dòng)變壓器非電量保護(hù)：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(hù)簡(jiǎn)紹1差動(dòng)保護(hù)：包括發(fā)電機(jī)差動(dòng)、發(fā)變組差動(dòng)、主變差動(dòng)、廠變差動(dòng)、 勵(lì)磁變差動(dòng)。 我司保護(hù)裝置的差動(dòng)保護(hù)采用比率制動(dòng)式保護(hù)， 以各側(cè)電流差為動(dòng)作電流，三側(cè)電流最大值或兩側(cè)電流平均值做為制動(dòng)電流。回路示意圖及制動(dòng)特性圖如下：差動(dòng)保護(hù)屬于嚴(yán)重內(nèi)部故障，動(dòng)作于全停。2發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)：我公司發(fā)電機(jī)只引出

4、 3 個(gè)端子，中性點(diǎn)也 只可能有 3 個(gè)引出端，對(duì)于定子繞組的匝間短路無法配置裂相橫差保 護(hù)和零序電流型橫差保護(hù)。 因此采用縱向基波零序電壓保護(hù)。 縱向基 波零序電壓保護(hù)用于保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路或開焊故障， 實(shí)際 上此保護(hù)也反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)相間短路。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不直接接地， 所以發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間、 匝間短路 表現(xiàn)為機(jī)端三相對(duì)中性點(diǎn)的不平衡， 即對(duì)中性點(diǎn)而言機(jī)端出現(xiàn)縱向零 序電壓 3U0； 為了防止外部短路時(shí)誤動(dòng)作，一般會(huì)增設(shè)故障分量 負(fù)序方向元件， 當(dāng)外部短路時(shí)負(fù)序方向由系統(tǒng)流入發(fā)電機(jī)， 內(nèi)部短路 時(shí)負(fù)序方向由發(fā)電機(jī)流入系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)屬于嚴(yán)重內(nèi)部故障，動(dòng)作于全停。 3發(fā)電機(jī)定子接地保

5、護(hù)：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(jī) 最常見的一種故障， 大中型發(fā)電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗設(shè) A 相距中性點(diǎn)處單相接地 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)將發(fā)生位移，產(chǎn)生 零序電壓。故障點(diǎn)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(hù)定子的 90%，動(dòng)作為全停2）三次諧波電壓動(dòng)作原理：a）汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)， 機(jī)端三次諧波電壓 U3T小于中性點(diǎn)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(diǎn)位于靠近中性點(diǎn)的半個(gè)繞組區(qū)域內(nèi)（0.5 ）時(shí), U 3N 絕對(duì)值小于 U3T絕對(duì)

6、值；當(dāng)金屬性接地故障點(diǎn)靠近機(jī)端 時(shí)正好相反，此時(shí)和正常狀態(tài)難以區(qū)分；c）接地點(diǎn)越靠近中性點(diǎn)，比較三次諧波絕對(duì)值得接地保護(hù)能動(dòng)作的 過渡電阻越大，表現(xiàn)越靈敏；當(dāng)接地點(diǎn)位于繞組中心（ =0.5 ）時(shí)， 保護(hù)能動(dòng)作的過渡電阻為 0；接地點(diǎn)靠近機(jī)端一側(cè)（ 0.5 ），則金 屬性接地也不能動(dòng)作。我公司保護(hù)方案基波零序過電壓保護(hù)與三次諧波電壓保護(hù)共同組成 100%單相接地保護(hù)。三次諧波電壓保護(hù)由動(dòng)作接近于中性點(diǎn)， 故障電流小，動(dòng)作于發(fā)信。 保護(hù)動(dòng)作后， 經(jīng)檢查確定，應(yīng)向省調(diào)申請(qǐng)停機(jī)處理， 以避免事故擴(kuò)大。3發(fā)電機(jī)對(duì)稱過負(fù)荷： 發(fā)電機(jī)對(duì)稱過負(fù)荷分為定時(shí)限和反時(shí)限， 定時(shí)限啟動(dòng)為 1.15 倍額定電流，動(dòng)作于

7、減負(fù)荷。反時(shí)限過負(fù)荷常數(shù) 為 37.5 ，動(dòng)作于程跳。4發(fā)電機(jī)不對(duì)稱過負(fù)荷：電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路，或三相負(fù) 荷不對(duì)稱時(shí)， 將有負(fù)序電流過發(fā)電機(jī)的定子繞組， 并在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生 相對(duì)于轉(zhuǎn)子以兩倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，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(shí)， 將在護(hù)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(diǎn)，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(qiáng)度下降，危機(jī)機(jī)組的安全。 不對(duì)稱定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序 電流 I 2下能可靠返回的條件整定，動(dòng)作于信號(hào)不對(duì)稱過負(fù)荷反時(shí)限保護(hù)的動(dòng)作特性， 由制造廠家提供的轉(zhuǎn)子表 層允許的負(fù)序過負(fù)荷能力確定。

8、動(dòng)作于全停。5低阻抗保護(hù)：與線路阻抗保護(hù)配合， 作為發(fā)- 變組的后備保護(hù)。 動(dòng)作于全停。6轉(zhuǎn)子接地保護(hù)：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障是發(fā)電機(jī)常見的故 障形式之一， 兩點(diǎn)接地故障也時(shí)有發(fā)生， 一點(diǎn)接地故障對(duì)發(fā)電機(jī)并不 造成危害，但若再相繼發(fā)生第二點(diǎn)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(dòng)加劇，甚至可能發(fā)生軸系和汽輪機(jī)磁化，使 機(jī)組修復(fù)困難、 延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間。 我公司在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)出 信號(hào)后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)移負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停機(jī)檢修。兩點(diǎn)接地保護(hù) 2.5 秒 動(dòng)作于停機(jī)。7發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)：失磁保護(hù)，有時(shí)也稱為低勵(lì)保護(hù)。低勵(lì)， 表示發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流低于靜穩(wěn)極限所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流， 與正常欠

9、勵(lì) 運(yùn)行和完全失磁不同；失磁，表示發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)低勵(lì) 或失磁是常見的故障形式， 特別是大型機(jī)組， 勵(lì)磁系統(tǒng)的環(huán)節(jié)比較多， 增加了發(fā)生低勵(lì)和失磁的機(jī)會(huì)。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(shí)低電壓繼電器。 本判據(jù)主要用于防止由發(fā)電機(jī)低勵(lì)失磁故障引發(fā)無功儲(chǔ)備不足的系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。2 ）發(fā)電機(jī)側(cè)主判據(jù)：a ）靜穩(wěn)極限勵(lì)磁低電壓判據(jù)；b ）靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)。動(dòng)作情況：靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)延時(shí) 1.5 秒動(dòng)作于切換廠用電 靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)與靜穩(wěn)極限勵(lì)磁低電壓判據(jù)延時(shí) 3 秒出口程 跳。8發(fā)電機(jī)失步保護(hù)：采用機(jī)端阻抗雙透鏡原理構(gòu)成，滑極次數(shù)為 2，延時(shí) 1 秒出口程跳。9

10、 過勵(lì)磁保護(hù)：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(lì)磁，將因過熱而使絕緣老化、使繞組的絕緣強(qiáng)度 和機(jī)械性能惡化， 降低設(shè)備的使用壽命。 當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器之間無 斷路器而共用一套過勵(lì)磁保護(hù)時(shí)， 其整定值按過勵(lì)磁能力較低的要求 整定。我公司按發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁能力整定。 發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁保護(hù)有定時(shí)限 及反時(shí)限兩種，動(dòng)作原理為電壓標(biāo)么值與頻率標(biāo)么值的比值大于定值 動(dòng)作。定時(shí)限動(dòng)作于減勵(lì)磁，反時(shí)限動(dòng)作于程跳。10 頻率異常保護(hù)：包括過頻段、低頻段及低頻累加保護(hù)，低頻 累加依據(jù)發(fā)電機(jī)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(hù)：對(duì)于 200MW及 以

11、上大型汽輪發(fā)電機(jī)，由于運(yùn)行 實(shí)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(hù)。經(jīng) 0.5 秒延時(shí)動(dòng)作于全停。12 發(fā)電機(jī)逆功率和程跳逆功率保護(hù)：與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的發(fā) 電機(jī)，由于各種原因而停止供給原動(dòng)機(jī)能量時(shí)， 將從系統(tǒng)吸取能量變 為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)在其主汽門關(guān)閉后，轉(zhuǎn)子和 葉片的旋轉(zhuǎn)會(huì)引起風(fēng)損， 風(fēng)損與轉(zhuǎn)子葉輪直徑和葉片長(zhǎng)度有關(guān)， 所以 在汽輪機(jī)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(jī) 組失去真空，使排除蒸汽的密度增大，風(fēng)損將劇烈增加。因?yàn)槟婀β?運(yùn)行時(shí)，沒有蒸汽流通過汽輪機(jī)，由風(fēng)損造成的熱量不能被帶走，會(huì) 使汽輪機(jī)葉片過熱以致?lián)p

12、壞。逆功率保護(hù)延時(shí) 120s 出口全停，程跳 逆功率（逆功率與主汽門關(guān)閉）延時(shí) 1s 出口全停。13 啟停機(jī)保護(hù)：?jiǎn)⑼C(jī)時(shí)發(fā)生定子接地動(dòng)作于滅磁。由于不加 三次諧波過濾，動(dòng)作比定子接地保護(hù)靈敏。正常啟機(jī)后退出。14 斷路器斷口閃絡(luò)：動(dòng)作判據(jù)為斷路器斷開與負(fù)序電流，延時(shí) 2秒動(dòng)作于滅磁，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后退出該保護(hù)。15 發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)：發(fā)電機(jī)冷卻水?dāng)嗨畷r(shí)動(dòng)作，動(dòng)作出口程跳。16 發(fā)電機(jī)熱工保護(hù)：熱工保護(hù)汽機(jī)跳閘時(shí)動(dòng)作，出口于程跳。17 勵(lì)磁繞組過負(fù)荷：又稱轉(zhuǎn)子過負(fù)荷，根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷 能力整定，動(dòng)作方式有定時(shí)限及反時(shí)限，定時(shí)限 3 秒出口減勵(lì)磁，反 時(shí)限出口程跳。18 高廠變復(fù)壓過流：延時(shí) 2.1 秒動(dòng)作于全停。19 勵(lì)磁變過流：躲過勵(lì)磁變通過的強(qiáng)勵(lì)電流，經(jīng) 2.5 秒動(dòng)作于 全停。20 主變零序過流：一段發(fā)信，二段延時(shí) 6 秒出口全停。21 分支限時(shí)速斷、分支過流、分支零序過流出口于本側(cè) 6KV 斷