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1、GPA系统（发变组保护）系统介绍,目 录,1、GPA系统介绍 2、保护配置及出口介绍 3、GPA系统直流电源配置 4、CT极性 5、发电机差动保护原理 6、变压器差动保护原理 7、3#机组热试降压变差动保护动作原因分析 8、失磁保护原理 9、失步保护 10、逆功率保护 11、95%定子接地保护（基波） 12、 100%定子接地保护（三次谐波） 13、突加电压保护 14、GPA系统调试,1、GPA系统介绍,GPA系统又称发变组保护，主要保护发电机、主变、降压变A/B、励磁变以及24kV母线等一次设备。 当这些被保护设备发生故障时，GPA系统立即跳开相关断路器将故障设备隔离开来，防止设备进一步损坏
2、，确保系统安全运行。,大部分发电机保护动作后跳开发电机DL,主变、降压变带厂用电运行。,大部分变压器保护动作后跳开发电机DL和1DL、2DL, 厂用电切换到辅助变运行。,2、保护原理、配置及出口介绍,GPA系统电气量保护双重化配置，两套保护原理完全相同。 两套保护有不同的CT、PT，有独立的控制电源。 第一套保护启动第一跳闸回路，第二套保护启动第二跳闸回路。 非电量保护同时启动第一、第二跳闸回路。,电气量保护有独立的CT、PT回路（发电机保护）,主变保护,出口压板名称 008BO-A：GEW410JA/420JA跳圈I 008BO-B：GEW410JA/420JA跳圈I 008BO-E：GEW
3、410JA/420JA跳圈I,出口压板名称 009BO-D：GEW410JA/420JA跳圈II 009BO-C：GEW410JA/420JA跳圈II 011BO-E：GEW410JA/420JA跳圈II,GPA系统出口方式：,全停I: 跳开500kV断路器、发电机出口断路器、灭磁开关、关闭主汽门 全停II: 跳开发电机出口断路器、灭磁开关、关闭主汽门 程序跳闸：关闭主汽门 跳500kV断路器：跳开500kV断路器 跳灭磁开关、关闭主汽门：灭磁开关、关闭主汽门 大多数发电机保护启动“全停II” 大多数变压器保护启动“全停I”,发电机保护介绍,主保护：差动保护、95%定子接地保护、发电机过电压
4、这3个保护动作后瞬间启动“全停II”。 后备保护：发电机定子电流过负荷，负序电流过负荷、过激磁、低频、过频、复压过流、失磁、失步、逆功率、突加电压、发电机DL失灵、定子断水等保护。,失灵保护：发电机保护动作而DL拒跳，启动“全停I”。,变压器保护介绍,主变主保护：变压器差动、零序差动、重瓦斯。 这3个保护动作后瞬间启动全停I 主变后备保护：复压过流、零序过流、过激磁等。 降压变主保护：降压变差动、重瓦斯、有载瓦斯。 降压变后备保护：分支过流、高压侧负序过流、分支低频、分支低电压等。 注：变压器通风启动， 启动值0.7Pu，即当变压器负荷大于0.7倍额定电流时，将启动风机，同时发信。 当启动大电
5、机时，由于启动电流为56倍的电机额定电流，大于通风启动值。GPA装置有如下信号灯亮：通风启动、current、phase A、phase B、phase C，不影响运行。,核电站2个特殊的保护,LBA失压： LBA是重要的直流控制电源，LBA失电后电站无法正常运行，必须通过GPA启动全停I,跳开相关断路器。3个LBA失压接点来自LBA系统的3个配电盘,冷却剂泵转速低,冷却剂泵又称主泵，每台机组有3个主泵，用于驱动冷却剂在一回路内流动，将堆芯中的热量传给蒸汽发生器。如果运行过程中出现转速低，必须通过GPA系统跳开500kV断路器，电站进入孤岛运行（发电机带厂用电）。,3、GPA系统直流电源配置,
6、1st Protec Loss of Control Supply （发电机保护控制电源失电报警）,2nd Protection Loss of Control Supply （变压器保护及非电量保护控制电源失电报警）,4、 CT/PT的极性介绍,CT: 又称电流互感器，将一次的大电流通过固定的变比转换为二次小电流。CT的二次电流一般为1A和5A。变比如2000/1、32000/5、3000/1。 PT：又称电压互感器，将一次的高电压通过固定的变比转换为二次低电压。PT的二次电压固定为100V（线电压）。变比如500/0.1 kV、24/0.1 kV、6.6/0.1 kV。 CT 的极性与差动
7、保护有关，CT、PT的极性关系与逆功率、失磁、失步等保护有关。,CT、PT极性示意图,CT：一次电流从P1进P2出，二次电流从S1出S2进 PT: A、a是极性端,发电机CT极性及名牌,GPA系统CT一次安装图.pdf,500kV PT名牌,5、发电机差动保护原理,G60差动保护极性定义：外部故障为正极性，即发电机正常运行或区外故障时，发电机两侧电流从X端流入保护装置。 差动电流： 制动电流： 区内故障时： 差动电流： 制动电流：,发电机正常运行、区外故障及区内故障电流示意图,6、变压器差动保护,主变接线方式：Y/D-11 高压侧UA指向12点，低压侧Ua指向11点,主变高压侧电流相位补偿,主
8、变正常运行时，主变高压侧电流滞后低压侧电流30，因此差动电流不为0。T60保护将对高压侧电流进行相位补偿，补偿后电流幅值保持不变，而相位同低压侧相同。,T60保护极性要求,T60 保护极性要求：变压器内部故障为正极性，即变压器内部故障时，各侧电流从X端流入保护装置。,T60保护电流幅值补偿,高压侧电流进行相位补偿，保证高低压侧电流相位相同； 根据各侧CT裕度确定基准侧； 变压器高压侧额定电流1320A, CT变比2000/1, 高压侧CT裕度1.515； 变压器低压侧额定电流28867A, CT变比32000/5, 高压侧CT裕度1.11； 低压侧裕度小，因此低压侧为基准侧 T60根据变压器变
9、比和各侧CT变比自动对高压侧电流补偿，保证变压器正常运行时，差动电流为0.,7、降压变差动保护动作原因分析,2010年2月9日，3#机组热试，合0GEW410JA时，降压变差动保护B相动作，再次合闸时差动保护C相再次动作； 变压器空载合闸时，励磁涌流很大，有时达到额定电流的45倍，励磁涌流为单侧电流，差动保护会误动； 励磁涌流中含有二次谐波分量，一般用二次谐波比值（二次谐波与基波之比）闭锁差动保护；当谐波值超过定值时闭锁差动保护； 继电保护规程规定：二次谐波比值15%20%； 岭澳二期主变定值15%，降压变A/B定值20%。,第一次合闸：,KKO数据（从合闸到差动保护动作期间二次谐波比值）,G
10、PA数据（从合闸到差动保护动作期间二次谐波比值）,注意：KKO数据与GPA数据相差很大,第二次合闸：,KKO数据（从合闸到差动保护动作期间二次谐波比值）,GPA数据（从合闸到差动保护动作期间二次谐波比值）,注意：KKO数据与GPA数据相差很大,为何同一电流，KKO和GPA测得的二次谐波值相差很大？,两次合闸，KKO中每一相二次谐波比值大于定值20%，差动保护不应该动作； 第一次合闸，GPA测得的B相谐波比值12%13%，小于定值20%，B相差动保护正确动作； 第二次合闸，GPA测得的C相谐波比值4%5%，小于定值20%，C相差动保护正确动作； 是KKO数据正确还是GPA数据正确，差动保护是否误
11、动？,降压变接线发生：Y/D-1,高压侧UA指向12点，低压侧Ua指向1点,降压变高压侧电流相位补偿,降压变正常运行时，高压侧电流领先低压侧电流30，因此差动电流不为0。T35保护将对高压侧电流进行相位补偿，补偿后电流幅值保持不变，而相位同低压侧相同。,计算GPA装置二次谐波理论值,根据KKO波形某一时刻的瞬时值和有效值计算出同一时刻每相基波电流和二次谐波电流的幅值和相位； 根据降压变高压侧相位补偿公式计算出补偿后基波电流和二次谐波电流的幅值；,第一次合闸基波电流和二次谐波电流,第二次合闸补偿前和补偿后基波电流,第二次合闸基波电流和二次谐波电流,变压器空载合闸差动保护误动预防措施,降压变差动保
12、护二次正确动作表明：降低二次谐波制动值不能防止差动保护动作； 增加“单相闭锁三相”功能； 变压器首次合闸，闭锁方式：单相闭锁单相，差动保护动作后，检查KKO、GPA波形确认变压器内部没有故障时将闭锁方式改为：单相闭锁三相； 变压器正常运行闭锁方式：单相闭锁单相； 实际运用：2010-4-21 4#主变第一次送电差动保护动作，确认变压器内部没有故障后更改闭锁方式，随后连续5次冲击合闸成功。,8、 失磁保护,失磁的原因： 大型机组励磁系统环节很多，某一环节出现故障造成励磁电流下降或磁场开关跳闸，都会引起发电机失磁。 失磁的后果： 不能发出无功功率还要从系统吸收无功造成机端电压下降； 转子和定子磁场
13、间出现速度差引起转子局部过热； 引起发电机震荡,GPA系统如何判断发电机失磁？,GPA系统是根据发电机机端电压、和发电机中性点电流的关系（机端阻抗）来判断发电机是否失磁；发电机正常运行时机端阻抗在第一象限，失磁后机端阻抗逐渐从第一象限过度到第四象限。,发电机系统示意图,图1：发电机一次系统示意图； 图2：等效矢量图 Xd：发电机电抗， Xs：变压器及系统电抗， I：发电机电流 E0：发电机电势， U：发电机机端线电压， Ux：系统线电压 P、Q：发电机机端测量到的有功和无功，Px、Qx：发电机输送到系统的有功和无功 ：发电机功角， ：系统电压领先发电机电流的角度,机端阻抗及等有功圆,机端阻抗
14、等有功圆,发电机向系统送出的有功、无功,发电机向系统送出的有功,发电机向系统送出的无功,当090之间运行时，机组是稳定的，机组受到小的扰动自动会恢复到稳定状态。,发电机有功和无功公式,静稳边界圆,当=90时，发电机发出的有功最大，机组进入稳定边界；,有功：,无功：,机端阻抗：,静稳边界圆上的机端阻抗,3#机组失磁阻抗圆及静稳边界圆,3#机组参数 Xs=2.44 , Xd=23.5 静稳边界圆方程：,失磁保护定值： 圆1：圆心8.31,半径6.01，方程： 圆2：圆心14.05,半径11.75，方程:,3#机组失磁阻抗圆及静稳边界圆,失磁保护动作后，将根据机组出力、机端电压及系统电压情况经过不同
15、的延时启动“程序跳闸”关闭主汽门，然后正向低功率继电器动作后跳开发电机出口断路器。,GE失磁保护与西门子失磁保护的区别,3LHQ失磁保护阻抗轨迹,9、失步保护（GE）,发电机失步是指发电机与系统失去同步运行，一般是由发电机失磁或系统有扰动引起的。发电机失步后，发电机电势与系统电势的之间的相位差由0到360之间变化，当相位差为180时，震荡电流的幅值接近发电机端三相短路时的短路电流。 后果：定子绕组过热、端部遭受机械损伤 转子中产生感应电流、大轴机械损伤 系统解列甚至系统崩溃,机端测量阻抗,机端电压：,机端测量阻抗：,为EG领先EX的角度 注：EG，表示发电机电势矢量值；EX，表示系统电势矢量值
16、；,机端测量阻抗轨迹,Z1为系统及变压器阻抗，Z2为发电机电抗,岭澳二期失磁保护的3个阻抗圆,10、逆功率保护,当主汽门关闭时，发电机将进入逆功率运行，逆功率运行对发电机影响不大，但会引起汽轮机叶片强烈震动甚至断裂，当GPA判断发电机已经逆功率运行将断开发电机出口断路器和灭磁开关。,GE功率方向继电器原理,P为发电机有功,RCA为整定角度,Smin为整定功率,Q为发电机无功,岭澳二期逆功率及正向低功率定值,11、 95%定子接地保护（基波）,该保护能保护发电机出口端到中性点侧大约95%的定子绕组。该保护动作后跳开发电机出口断路器。,12、 100%定子接地保护（三次谐波）,岭澳二期100%定子接地保护为三次谐波式保护，它只能保护发电机中性点附近5%的定子绕组，不能保护发电机整个绕组。该保护动作后只发信。,13、突加电压保护,突加电压保护是防止发电机在停机状态时误合上发电机出口断路器，发电机变成电动机运行，将烧
