1、發變組繼電保護原理及動作過程一、發變組繼電保護配置的基本要求： 發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，必須保證在各種發電機異常或故障情況下正確的發信或出口動 作。根據 GB14285的規定，按照故障或異常運行方式性質不同，機組 熱力系統和調節系統的條件， 我公司發變組保護的出口方式有以下幾 種：1全停：斷開發電機 - 變壓器組斷路器、滅磁，關閉原動機主汽門， 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：發出聲光信號。二、我公司發變組保護配置情況介紹： 我公司發變組保

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

3、機程跳逆功率保護、啟停機保護、斷口閃絡 保護、發電機斷水、發電機熱工。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：包括發電機差動、發變組差動、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， 以各側電流差為動作電流，三側電流最大值或兩側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部故障，動作于全停。2發電機匝間保護：我公司發電機只引出

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電機定子繞組匝間短路或開焊故障， 實際 上此保護也反應發電機內相間短路。因為發電機中性點不直接接地， 所以發電機內部相間、 匝間短路 表現為機端三相對中性點的不平衡， 即對中性點而言機端出現縱向零 序電壓 3U0； 為了防止外部短路時誤動作，一般會增設故障分量 負序方向元件， 當外部短路時負序方向由系統流入發電機， 內部短路 時負序方向由發電機流入系統。發電機匝間保護屬于嚴重內部故障，動作于全停。 3發電機定子接地保

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) 是發電機 最常見的一種故障， 大中型發電機定子繞組中性點不接地或經高阻抗設 A 相距中性點處單相接地 發電機中性點將發生位移，產生 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）當金屬性接地故障點位于靠近中性點的半個繞組區域內（0.5 ）時, U 3N 絕對值小于 U3T絕對

6、值；當金屬性接地故障點靠近機端 時正好相反，此時和正常狀態難以區分；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，表現越靈敏；當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（ 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，動作于發信。 保護動作后， 經檢查確定，應向省調申請停機處理， 以避免事故擴大。3發電機對稱過負荷： 發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 為 37.5 ，動作于程跳。4發電機不對稱過負荷：電力系統發生不對稱短路，或三相負 荷不對稱時， 將有負序電流過發電機的定子繞組， 并在發電機中產生 相對于轉子以兩倍同步轉速旋轉的磁場，從而在轉子中產生倍頻電 流。倍頻電流在流過轉子表層時， 將在護環與轉子本體之間和槽楔與槽壁之間等接觸面上形成過熱點，將轉子燒傷，還將形成局部高溫， 導致轉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- 變組的后備保護。 動作于全停。6轉子接地保護：發電機轉子一點接地故障是發電機常見的故 障形式之一， 兩點接地故障也時有發生， 一點接地故障對發電機并不 造成危害，但若再相繼發生第二點接地故障， 則部分轉子繞組被短路， 可能燒傷轉子本體，振動加劇，甚至可能發生軸系和汽輪機磁化，使 機組修復困難、 延長停機時間。 我公司在轉子一點接地保護動作發出 信號后，應立即轉移負荷，實現平穩停機檢修。兩點接地保護 2.5 秒 動作于停機。7發電機失磁保護：失磁保護，有時也稱為低勵保護。低勵， 表示發電機的勵磁電流低于靜穩極限所對應的勵磁電流， 與正常欠

9、勵 運行和完全失磁不同；失磁，表示發電機完全失去勵磁。發電機低勵 或失磁是常見的故障形式， 特別是大型機組， 勵磁系統的環節比較多， 增加了發生低勵和失磁的機會。主要判據如下： 1）系統側主判據 高壓母線三相同時低電壓繼電器。 本判據主要用于防止由發電機低勵失磁故障引發無功儲備不足的系統電壓崩潰，造成大面積停電。2 ）發電機側主判據：a ）靜穩極限勵磁低電壓判據；b ）靜穩極限阻抗判據。動作情況：靜穩極限阻抗判據延時 1.5 秒動作于切換廠用電 靜穩極限阻抗判據與靜穩極限勵磁低電壓判據延時 3 秒出口程 跳。8發電機失步保護：采用機端阻抗雙透鏡原理構成，滑極次數為 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致定子鐵芯工作 磁密增大，反復過勵磁，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， 降低設備的使用壽命。 當發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。我公司按發電機過勵磁能力整定。 發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 累加依據發電機容許低頻累加能力整定。過頻段、低頻段出口發信， 低頻累加出口程跳。11 過電壓保護：對于 200MW及 以

11、上大型汽輪發電機，由于運行 實踐中，出現危及絕緣安全的過電壓是比較常見的現象， 一般都裝設 有過電壓保護。經 0.5 秒延時動作于全停。12 發電機逆功率和程跳逆功率保護：與電力系統并列運行的發 電機，由于各種原因而停止供給原動機能量時， 將從系統吸取能量變 為電動機運行，驅動原動機運轉。汽輪機在其主汽門關閉后，轉子和 葉片的旋轉會引起風損， 風損與轉子葉輪直徑和葉片長度有關， 所以 在汽輪機的排氣端風損最大； 風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，由風損造成的熱量不能被帶走，會 使汽輪機葉片過熱以致損

12、壞。逆功率保護延時 120s 出口全停，程跳 逆功率（逆功率與主汽門關閉）延時 1s 出口全停。13 啟停機保護：啟停機時發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：動作判據為斷路器斷開與負序電流，延時 2秒動作于滅磁，發電機并網后退出該保護。15 發電機斷水保護：發電機冷卻水斷水時動作，動作出口程跳。16 發電機熱工保護：熱工保護汽機跳閘時動作，出口于程跳。17 勵磁繞組過負荷：又稱轉子過負荷，根據發電機轉子過負荷 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 2.5 秒動作于 全停。20 主變零序過流：一段發信，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 6KV 斷