《{设备管理}发电厂设备的继电保护讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{设备管理}发电厂设备的继电保护讲义（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第11章 发电厂设备的继电保护311.1 发电机故障、不正常状态和运行方式311.1.1 发电机的故障311.1.2 发电机不正常运行状态411.2 变压器故障、不正常状态和运行方式511.2.1 变压器不正常运行状态511.3 金陵电厂保护配置611.3.1 发电机保护1111.3.2 微机型主变保护装置配置要求、1411.3.3 微机型主变本体保护1511.3.4 微机型高压厂变保护装置1511.3.5 停机备用变压器保护1611.3.6 微机型停机备用变压器本体保护（G柜）1711.3.7 厂用电系统保护1711.4 保护原理1711.4.1 RCS-985系列差动保护1711.4.2
2、工频变化量比率差动保护2111.4.3 后备保护2311.4.3.1 阻抗保护2311.4.3.2 复合电压闭锁过流2411.4.3.3 复合电压闭锁方向过流2511.4.3.4 零序方向过流保护2611.4.3.5 发电机复合电压过流保护2711.4.4 发电机匝间保护2811.4.4.1 发电机高灵敏横差保护2811.4.4.2 纵向零序电压保护2811.4.4.3 一次断线闭锁判据2911.4.4.4 工频变化量匝间保护2911.4.5 发电机定子接地保护3011.4.5.1 零序电压定子接地保护3011.4.5.2 三次谐波电压比率定子接地保护3011.4.5.3 三次谐波电压差动定子
3、接地保护3011.4.5.4 断线闭锁原理3011.4.6 外加电源式发电机定子接地保护3111.4.6.1 接地电阻定子接地判据3211.4.6.2 接地电流定子接地判据3211.4.6.3 外加电源回路故障闭锁原理3211.4.6.4 外加电源式定子接地保护出口逻辑3311.4.7 发电机转子接地保护3311.4.7.1 转子一点接地保护3311.4.7.2 转子两点接地保护3411.4.7.3 转子接地保护出口逻辑3411.4.8 发电机定子过负荷保护3411.4.8.1 定时限定子过负荷保护3411.4.8.2 定时限定子过负荷出口逻辑3511.4.8.3 反时限定子过负荷保护3511
4、.4.8.4 反时限定子过负荷出口逻辑3611.4.9 发电机失磁保护3611.4.9.1 失磁保护原理3611.4.9.2 失磁保护出口逻辑3711.4.10 其他保护3911.5 厂用电保护4111.5.1 厂用电源的保护4111.5.2 WDZ-410保护原理4311.5.3 WDZ-440EX保护原理4611.5.4 400v厂用电保护5111.6 故障录波装置5211.7 微机小电流系统接地选线装置5211.7.1 小接地电流系统概述5311.7.2 本装置选线原理5311.8 继电保护的故障处理5411.8.1 微机保护及自动装置运行5411.8.2 微机保护装置故障处理5511.
5、8.3 对于微机保护投用/停用要求5611.8.4 保护异常处理5711.8.5 500 kV系统保护投运操作57第11章 发电厂设备的继电保护11.1 发电机故障、不正常状态和运行方式发电机是电力系统中最主要的设备，特别是大容量机组大量应用后，如何保障发电机在在电力系统中的安全运行就相当重要。由于大容量机组一般采用直接冷却技术，体积和质量并不随容量成比例增大，从而使得大型发电机各参数与中小型发电机已大不相同，因此故障和不正常运行时的特性也与中小型机组有了较大差异，给保护带来复杂性。11.1.1 发电机的故障1、定子绕组的相间短路发电机定子绕组发生相间短路若不及时切除，将烧毁整个发电机组，引起
6、极为严重的后果，必须有二套或两套以上的快速保护反应此类故障。对于相间短路，国内外均装设纵联差动保护装置，瞬时动作于全停。2、定子绕组匝间短路发电机定子绕组发生匝间短路会在短路环内产生很大的电流，国内外都有因匝间短路烧伤甚至烧毁发电机组的报道。因此发生定子绕组匝间短路应快速将发电机切除。发电机定子绕组发生匝间短路会在短路环内产生很大电流。由于工作原理不同，发电机纵差保护将不能反应。目前为止，反应发电机定子匝间短路的保护有：单元件横差保护、负序功率方向保纵向零序电压保护和转子二次谐波电流保护。大型发电机组由于技术上和经济上的考虑，三相绕组中性点侧只引出三个端子，没有条件装设高灵敏横差保护。负序功率
7、方向保护的灵敏度受系统和发电机负序电抗变化影响较大；纵向零序电压保护需要单独装设全绝缘的电压互感器，容易受电压互感器断线等的影响，误动率高；转子二次谐波电流保护必须增设负序功率方向闭锁，整定计算复杂。这几类匝间保护运行效果很差（误动情况严重），因而其应用都受到了限制。3、定子单相接地定子单相接地并不属于短路性故障，但由于以下几个方面的原因，对单相接地故障却要求灵敏又可靠地反应：1）很多大容量机组中性点都是经高阻接地；2）电容电流会灼伤故障点的铁芯；3）绝大部分短路都是首先由于单相接地没有及时进行处理发展而成；4）接地时非接地相电压升高，影响绝缘。定子绕组的单相接地（定子绕组与铁芯间的绝缘破坏）
8、是发电机最常见的一种故障，定子故障接地电流超过一定值就可能造成发电机定子铁芯烧坏，而且发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆，大型发电机在系统中的地位重要，铁芯制造工艺复杂、造价昂贵，检修困难，所以对于大型发电机的定子接地电流大小和保护性能提出了严格的要求。在我国，为了确保大型发电机的安全，不使单相接地故障发展成相间故障或匝间短路，使单相接地故障处不产生电弧或者使接地电弧瞬间熄灭，这个不产生电弧的最大接地电流被定义为发电机单相接地的安全电流。其值与发电机额定电压有关，18kV及以上发电机接地电流允许值为1A。发电机的中性点接地方式与定子接地保护的构成密切相关，同时中性点接地方式与单相接地
9、故障电流、定子绕组过电压等问题有关。大型发电机中性点接地方式和定子接地保护应该满足三个基本要求，即：1）故障点电流不应超过安全电流，否则保护应动作于跳闸。2）保护动作区覆盖整个定子绕组；有100%保护区，保护区内任一点接地故障应有足够高的灵敏度。3）暂态过电压数值较小，不威胁发电机的安全运行。大型发电机中性点采用何种接地方式，国内一直存在着是采用消弧线圈还是采用高阻接地争议。建议采用消弧线圈接地者，认为可以将接地电流限制在安全接地电流以下，熄灭电弧防止故障发展，从而可以争取时间使发电机负荷平稳转移后停机，减小对电网的冲击。而实际上我国就曾有过发电机接地电流虽小于安全电流，长时间运行最终还是发展
10、成相间短路的教训。中性点经配电变压器高阻接地方式是国际上与变压器接成单元的大中型发电机中性点最广泛采用的一种接地方式，设计发电机中性点经配电变压器接地，主要是为了降低发电机定子绕组的过电压（不超2.6倍的额定相电压），极大地减少发生谐振的可能性，保护发电机的绝缘不受损。但是发电机单相容量的增大，一般使三相定子绕组对地电容增加，相应的单相接地电容电流也增大，另外，发电机中性点经配电变压器高阻接地必然导致单相接地故障电流的增大，其数值美、日、法、瑞士等国以控制在15A以下为标准，这些国家认为在此电流下持续510min，定子铁芯只受轻微损伤。为保证大型发电机的安全，中性点经配电变压器高阻接地的600
11、MW机组必须使定子接地保护动作于发电机故障停机。4、失磁由于励磁设备故障、励磁绕组短路等会引发失磁（全失磁和部分失磁），使发电机进入异步运行，对系统和发电机的安全运行都会有很大的影响。大机组要求及时准确地监测出失磁故障。5、转子一点、二点接地故障。大型发电机组的励磁电压高，如采用双水内冷时，励磁绕组对地绝缘水平低，当励磁回路一点接地时，由于没有电流通过故障点，可以继续运行。如果再出现另一点接地时，将造成短路，可能烧坏绕组和转子。由于转子的磁通对称性遭到破坏，将引起发电机组剧烈的振动，并使汽轮机磁化，故要求励磁绕组一点接地时发信号，两点接地时停机。11.1.2 发电机不正常运行状态由于发电机是旋
12、转设备，一些不正常的运行状态将会严重威胁发电机的运行安全，因此对以下状态的处理也同样必须及时，准确。1、 定子负序过流。发电机承受负序过流的能力非常弱，很小的负序电流流经定子绕组，就可能会引起转子铁芯的严重过热，甚至烧损发电机的铁芯、槽楔和护环。大机组一般都配置两套反应负序过流的保护。2、 定子对称电流。当外部发生对称三相短路时，会引起发电机定子过热，因此应有反映对称过流的保护。3、 过负荷当发电机过负荷时，应及时报警。4、 过电压由于励磁等原因引起过电压时，会影响发电机的绝缘寿命，因此必须有反映过电压的保护5、 过励磁当电压升高、频率降低时，可引起发电机和主变压器过励磁，从而使发电机过热而损
13、坏，需装设反应过励磁的保护。6、 频率异常发电机在非额定频率下运行，可能会引起共振，使发电机疲劳损伤，应配置频率异常保护7、 发电机与系统之间失步当发电机与系统之间失步时，巨大的交换功率使发电机无法承受而损坏，应配有监测失步的保护装置。8、 误上电由于大容量机组出现一般采取3/2接线，在发电机并网前误合发电机断路器的几率增大，国外又由于误合闸而导致发电机损伤的报道。9、 启停机故障发电机组在没有给励磁前，有可能发生了绝缘破环的故障，若能在并网之前及时检测，就可以避免更大的事故发生。对于大型发电机组，具有启停机故障检测功能对发电机组的安全将十分有利。10、逆功率发电机组在运行中，从系统中吸收有功
14、时，则会引起汽轮发电机的鼓风损失而引起汽轮机发热损坏。11.2 变压器故障、不正常状态和运行方式根据我国的实际情况，变压器和发电机与高压输电线路元件相比，故障几率比较小，但其故障后对电力系统和发电厂的正常生产影响很大。对于超大容量三相一体式主变，本身结构复杂、造价昂贵、运输检修困难，如果发生故障不能及时却除，将会造成电网冲击、变压器的严重损坏，不仅给电厂造成巨大的经济损失，而且在很长时间内给电网造成巨大的负荷缺口压力。我公司装设了发电机出口装设开关，它的好处是，在发电机停机状态下可以通过主变压器倒送厂用电，省却了厂用电倒闸操作，省却了启动变压器，全厂只设1台分裂变作为启动备用变压器供机组安全停
15、机用。这样就对主变压器和厂高变保护的安全性提出了很高的要求，任何一个变压器保护误跳闸将直接导致机组停机和厂用失压。1、相间短路这是变压器最严重的故障类型。它包括变压器箱体内部的相间短路和引出线（从套管出口到电流互感器之间的电气一次引出线）的相间短路。由于相间短路给电网造成巨大冲击，会严重地烧损变压器本体设备，严重时使得变压器整体报废，因此，当变压器发生这种类型的故障时，要求瞬时切除故障。2、接地（或对铁芯）短路显然这种短路故障只会发生在中性点接地的系统一侧。对这种故障的处理方式和相间短路故障是相同的，但同时要考虑接地短路发生在中性点附近时的灵敏度。3、匝间或层间短路对于大型变压器，为改善其冲击过电压性能，广泛采用新型结构和工艺，匝间短路问题显得比较突出。当短路匝数少，保护对其反应灵敏度又不足时，在短路环内的大电流往往会引起铁芯的严重烧损。如何选择和配置灵敏的匝间短路保护，对大型变压器就显得比较重要。4、铁芯局部发热和烧损由于变压器内部电磁场分布不均匀、制造工艺水平差、绕组绝缘水平下降、铁芯绝缘损坏、铁芯两点接地等因素，会使铁芯局部发热和烧损，继而引发更严重的相间
