水電站發變組保護原理及配置介紹,機組相關保護原理,2,變壓器相關保護原理,3,保護配置情況介紹,1,主要內容,一.保護配置情況介紹,保護概述,水電站采用南瑞RCS985系列保護裝置的水輪發電機組、主變壓器、勵磁變和高廠變的保護，配置有5面保護屏，其中包括：兩面發電機保護屏，兩面主變壓器電量保護屏和一面主變壓器非電量保護屏。,二.機組保護原理,不完全縱差保護縱差保護能靈敏反應相間短路;但不反應匝間短路。定子繞組發生匝間短路和分支開焊故障幾率雖比相間短路小,但可能發生，不完全縱差保護可以正確反應。此外不完全縱差保護還可以靈敏反應相間短路故障。,不完全縱差保護接線圖,不完全縱差保護設置有差動速斷、比率差動兩種，兩者關系見圖,思考：為什么不設置完全縱差保護？,參考文獻清華大學劉俊宏、王維儉、王祥珩發電機不完全縱差保護清華大學王維儉,徐振宇,王祥珩再論發電機不完全縱差保護的設計,匝間保護原理對于定子繞組為雙Y接線且中性點具有四個或六個引出線的發電機，保護裝置反應發電機兩中性點連線上的電流，從而反應發電機的內部匝間、內部相間短路和分支開焊故障。,匝間保護,匝間保護,發電機復壓閉鎖過電流保護用于發電機外部相間短路的后備保護。一般包括三個元件：1、低壓元件；2、負序電壓元件；3、過流元件，桐子林采用經負序電壓和相間低電壓的復壓閉鎖。電力系統出現故障時常伴隨的現象是電流的增大和電壓的降低，過流保護就是通過系統故障時電流的急劇增大來實現的。但是由于大型設備、機械的起動也會造成電流的瞬間增大，有可能造成保護的誤動，為了防止其誤動，在保護中增加低電壓元件，將PT電壓引入保護裝置中，構成低電壓閉鎖過流，只有在“電流的增大和電壓的降低”這兩個條件同時滿足時才出口跳閘，從而可區分過負荷和過流，提高了過流保護的靈敏度。,定子接地保護,A套：基波零序電壓95%+三次諧波電壓型發電機100%定子接地保護保護發電機定子及其引線的單相接地。由反映基波保護范圍在發電機機端90%左右的零序過電壓保護和通過比較發電機中性點的三次諧波電壓和發電機機端產生的三次諧波電壓來保護定子繞組余下的10%,從而構成對定子繞組的100%保護。B套：外加電源定子接地保護保護由定子接地保護注入電源裝置提供20HZ的低頻電源，將低頻電壓電流信號注入到發電機定子繞組中，保護裝置通過檢測注入的低頻電壓、電流，計算出接地故障的過渡電阻阻值，實現檢測定子繞組100%范圍內的接地故障。保護設置有兩段，高定值報警，低定值跳閘。保護動作于跳閘。,基波零序電壓為什么只能保護95%,離發電機中性點越近，零序電壓越小離發電機中性點越遠，零序電壓越大在實際中，零序電壓整定值一般大于5V，因此離中性點近的5%區域無法進行保護。,外加低頻電源式發電機定子接地保護,定子過負荷保護（反時限），也可稱為對稱過負荷保護只設置反時限保護：動作時間隨短路電流的增大而自動減小的保護。,負序過負荷保護（反時限），也可稱為發電機轉子表層過負荷保護檢測中性點電流互感器三相電流，反應由于發電機不對稱負荷、非全相運行及外部不對稱短路產生的負序電流導致轉子表層過熱的故障。,兩種過負荷保護的區別定子過負荷反應發電機對稱類型故障負序過負荷反應發電機不對稱類型故障,失磁保護失磁保護反應發電機勵磁回路故障引起的發電機異常運行。主要是判斷機組的阻抗是否超過靜穩阻抗圓和異步阻抗圓。失磁保護I段延時1.8S報警失磁保護II段延時1.8S跳閘、滅磁、啟動失靈失磁保護III段延時1S跳閘、滅磁、啟動失靈,失步保護失步保護反應發電機失步振蕩引起的異步運行。,過電壓保護,發電機過勵磁保護,兩種過負荷保護的區別定子過負荷反應發電機對稱類型故障負序過負荷反應發電機不對稱類型故障,兩種過負荷保護的區別定子過負荷反應發電機對稱類型故障負序過負荷反應發電機不對稱類型故障,發電機意外充電保護用于當發電機在盤車或啟停機過程未并網的情況下，發電機的斷路器意外合閘，突然加上電壓的保護。保護具備鑒別同期并網或非同期合閘功能。發電機投入運行后保護應能可靠退出，解列后投入保護功能。,發電機逆功率保護用于防止機組導葉誤關閉而GCB未跳閘時，發電機轉為電動機運行狀態下異常振動損壞發電機。逆功率動作定值為-5%*150MW=-7.5MW，延時5S發信，延時10S動作,發電機頻率保護發電機頻率異常保護配置有低頻和高頻保護，水電站低頻保護（49.5Hz），動作于報警；高頻保護（55Hz，過速110%），延時5S跳閘。動作后果：跳GCB、跳FCB、啟動GCB失靈。注意：不啟動停機。,發電機起停機保護反映發電機啟動和停機過程中的定子接地及相間短路故障。對于定子接地故障，配置零序過電壓啟停機保護；對發電機的相間故障，配置發電機差流啟停機保護。,外部輸入跳閘信號,軸電流保護發電機軸電流密度超過允許值，發電機轉軸軸頸的滑動表面和軸瓦就會被損壞。只用于報警。,勵磁系統故障送保護跳閘信號有：兩套調節器控制電源全部消失、兩套調節器同時報“同步相序故障、脈沖計數故障、脈沖回讀故障、AD采樣故障、3個功率柜同時熔斷器熔斷”任何一個信號均作為勵磁系統嚴重故障，并將信號送保護系統跳發電機出口斷路器GCB和滅磁開關FCB。,轉子接地保護：由勵磁系統乒乓式、注入式兩套轉子接地保護送跳閘信號至機組保護。,滅磁開關聯調GCB滅磁開關偷跳信號送保護系統聯跳發電機出口斷路器GCB。,轉子接地保護,注入式發電機轉子接地保護特點：采用自適應有源切換技術，在未加勵磁電壓的情況下也能監視轉子絕緣，在轉子繞組上任一點接地時，保護的靈敏度高且一致。,原理：注入電源從轉子繞組的正負兩端與大軸之間注入，注入電源的頻率可根據轉子繞組對地電容的大小進行調整，實時求解轉子對地絕緣電阻值，注入電壓由保護裝置自產，保護反映發電機轉子對大軸絕緣電阻的下降。對于雙端注入方式，可準確測量轉子一點接地位置。,雙端注入式轉子接地保護原理,Rx為測量回路電阻，Ry為注入大功率電阻，Us為注入電源模塊，Rg為轉子繞組對大軸的絕緣電阻。,切換采樣轉子一點接地保護轉子接地保護可采用切換采樣原理（乒乓式），切換圖中S1、S2電子開關，得到相應的回路方程，通過求解方程，可以得到轉子接地電阻Rg，接地位置。一點接地設有兩段動作值，靈敏段動作于報警，普通段可動作于信號也可動作于跳閘。,勵磁變后備保護設有兩段過流保護，過流I段無延時動作，過流II段延時0.5S動作。,勵磁變反時限過負荷保護,思考：發電機出口PT故障或斷線，如何處理？,二.主變保護配置,主變差動保護設有差動速斷、比率差動、工頻變化量比率差動,主變復壓過流保護,主變接地后備保護：零序過流保護作為主變壓器中性點接地運行時的后備保護。設有兩段兩時限零序過流保護。,零序電流I、II段的第一段動作均未跳220kV母聯開關第二段才跳主變高壓側開關、GCB、FCB，停機等為什么這樣設置？,原因：零序電流保護范圍較廣，兩段母線上發生單相接地故障，零序保護均會動作，未減少停電范圍所以先跳母聯開關。以#3主變為例，主變掛在II母上，假設II母上有故障，先跳母聯開關后，故障未切除，由第二段繼續跳主變高壓側開關、GCB等切除故障假設故障發生則I母上，則故障切除，主變仍可繼續運行。,主變間隙后備保護主變中性點間隙在擊穿過程中，零序過流和零序過壓交替出現，設置該保護作為主變壓器中性點不接地或經間隙接地運行時的后備保護。,只采用了零序過壓和零序過流一時限零序零序過壓一時限動作于跳高壓側開關、GCB、FCB等，不停機零序過流一時限動作于跳高壓側開關、GCB、FCB、停機等,主變過