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1、某电厂发变组保护讲义发变组保护装置介绍n发变组保护按三块屏配置，A、B屏配置两 套RCS-985A，C屏配置非电量保护装置。nRCS-985A型保护，适用于标准的发变组单 元主接线形式，即两圈主变、发电机容量 大于100MW、一台高厂变、励磁变。纵差保护n纵差保护是比较被保护设备各引出端电流 大小和相位的一种保护，能够正确区分区 内、区外故障，不需要和其他原件的保护 配合，可以无延时地切除区内各种故障， 是发电机、变压器、母线等设备的主保护 。n我厂配备的几种纵差保护：发电机差动保 护、主变差动保护、高厂变差动保护。n线路和升压站侧有短引线保护、线路纵差 保护。比率差动保护的动作特性比率差动原
2、理n比率差动的动作特性采用变斜率制动曲线 ，可以实现区内不拒动，区外不误动。n采用较小的启动电流，保证区内故障的灵 敏度。n区外故障时，利用制动原理，可以躲过暂 态不平衡电流，防止保护误动。发电机差动保护n作用：为发电机定子绕组及其引出线的相 间短路的主保护。n实现方式：采用比率差动原理。另有差动 速断保护。n引出端和保护范围：发电机中性点CT和机 端CT各引出两组，分别至发变组保护A柜和 B柜，构成双套保护。n出口方式：全停。主变差动保护n作用：为主变套管、引出线和变压器内部 绕组短路或接地的主保护。n实现方式：除了比率差动和差动速断外， 另有励磁涌流闭锁。n引出端和保护范围：发电机机端侧、
3、高厂 变高压侧、5010和5011间隔。n出口方式：全停。变压器差动保护的励磁涌流闭锁n双套保护需要有不同的原理，因此在励磁 涌流闭锁原理方面，一套保护采用谐波制 动原理，即采用三相差流中二次谐波与基 波的比值作为励磁涌流闭锁判据。n另一套保护可以采用三相差流中的波形判 别方式。内部故障时，各侧电流经CT变换 后，差流基本上是工频正弦波。而在励磁 涌流中有大量的谐波分量存在，波形是间 断不对称的。高厂变差动保护n作用：为厂变套管、引出线和变压器内部 绕组短路或接地的主保护。n高厂变差动保护的引出端和保护范围：厂 变高压侧，6KV A分支和B分支。n出口方式：全停。发电机匝间保护n作用：发电机定
4、子绕组的匝间短路、分支 开焊的主保护。n我厂匝间保护采用纵向零序电压原理，也 就是采用专用PT测量发电机三个相电压不 对称而生成的零序电压 。n出口方式：全停。发电机定子接地保护n作用：保护定子绕组单相接地故障。n由基波零序电压保护和三次谐波电压保护 联合组成100%定子接地保护。n基波零序电压保护方向由发电机机端向发 电机中性点，保护范围约85-95%。n三次谐波电压保护发电机中性点25%左右 的定子接地。发电机定子接地保护n出口方式：基波零序电压保护出口方式为 全停，三次谐波电压保护动作于信号。n基波零序电压保护在主变高压侧单相接地 时不应动作。n需要注意点：发电机升压前必须把中性点 地刀
5、投入，否则会有三次谐波动作信号。发电机后备保护n我厂采用发电机复合电压过流保护作为发 电机、变压器故障的后备。n保护出口为全停。发电机转子接地保护n作用：反映发电机转子对大轴绝缘电阻的 下降，设有一点接地保护和两点接地保护 两种。n转子一点接地保护动作于报警。n转子一点接地保护动作后，经延时自动投 入转子两点接地保护。n我厂转子接地保护设置在励磁装置内。发电机定子过负荷保护n作用：反映发电机因过负荷或外部故障会 引起定子绕组过电流。过电流的过程，实 际也是发电机热积累过程。n保护分为定时限和反时限两部分。n当定子电流超过反时限下限整定值时，反 时限部分启动，并进行累积。热累积值大 于定值即出口
6、。n出口方式：定时限动作于信号，反时限动 作于全停或程跳。发电机负序过负荷保护n作用：反映发电机不对称过负荷、非全相 运行和外部不对称故障引起的负序过电流 。n负序过电流的危害：当电力系统发生不对 称短路或者三相负荷不对称时，发电机定 子绕组中就有负序电流。该负序电流产生 反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转 速，因此在转子中出现100HZ的倍频电流， 它会使转子端部、护环内表面等电流密度 很大的部位过热，造成转子的局部灼伤。发电机负序过负荷保护n负序过负荷保护，反映了发电机转子表层 过热的状况。n保护分为定时限和反时限两部分。n出口方式：定时限动作于信号，反时限动 作于全停或程跳。发电机低励
7、失磁保护n作用：为防止大型发电机低励或失去励磁 后，从系统中吸收大量无功而对系统产生 不利影响。n失磁后发电机电磁转矩将小于原动机的转 矩，转子加速，发电机功角增大超过稳定 极限时，发电机与系统失去同步。n四个危害：1、系统无功产生缺额；2、破 坏系统稳定；3、有功输出减少；4、差频 电流造成附加损耗，转子及励磁回路过热 。发电机低励失磁保护n保护判据：异步圆、定子阻抗原件，转子 低电压，无功反向。n保护出口：一般分为信号段和程跳段。失步保护n大型发电机同步电抗参数一般比系统电抗要大得 多，发生系统振荡时振荡中心往往落在发变组侧 。当发电机失步振荡造成异步运行时，发电机转 速和机端电压难以稳定
8、，厂用机械不能正常工作 。n失步振荡电流幅值很大，在较长时间内会反复出 现，机组遭受力和热损伤，大轴会受损，缩短运 行寿命。n失步保护只能在失步振荡时动作，应能区分短路 与振荡，稳定振荡和失步振荡。n透镜原理，利用一电抗线分辨为区外或区内失步 ，通过计算滑极次数，出口于全停或程跳。发电机过电压保护n作用：防止因突然甩去全部负荷后引起发 电机定子绕组过电压，破坏定子绝缘。n大型发电机转动惯量相对较小，在甩负荷 时即使调速和调压系统完全正常，转速仍 将上升，过电压可能在1.3倍额定以上持续 几秒钟。而发电机的工频耐压试验水平为 1.3倍额定持续1分钟。n过电压保护一般延时0.5S，动作于全停或程
9、跳。过励磁保护n作用：防止发电机、变压器因过励磁引起 的危害。n过励磁的两个因素：频率降低或电压升高 。n过励磁将因过热而使绝缘老化，降低设备 使用寿命。大型发变组系统由于额定工作 磁密本来就接近饱和，过励磁能力较低。n分定时限和反时限两部分，定时限发信号 ，反时限全停或程跳。逆功率、程序逆功率保护n当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作 关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时 ，发电机失去原动力变成电动机运行，从 电力系统吸收有功功率。这种工况对发电 机并无危害，但由于鼓风损耗，汽轮机尾 部叶片有可能过热而损坏，故大型机组要 装设逆功率保护，用于保护汽轮机。逆功率、程序逆功率保护n一些设定为程跳
10、的保护动作后，先关主汽 门，出现逆功率时主汽门必然已经关闭， 此时程序逆功率保护动作，将断路器跳闸 。n程跳可避免因主汽门未关而断路器先断开 （甩负荷）引起汽轮机“飞车”。n程序逆功率保护动作于全停。n逆功率保护短延时动作于信号，两分钟后 动作于跳闸。频率异常保护n大型汽轮发电机允许长期运行的频率范围 为48.5-50.5Hz。n汽轮机的叶片有一自振频率，如果发电机 频率升高或降低到一定程度，叶片将发生 谐振，使材料疲劳，达到材料不允许的限 度时，叶片将断裂，造成严重事故。材料 的疲劳是不可逆的积累过程。n出口：投信号。误上电保护n由误合闸保护和断路器闪络保护组成。n误合闸保护的三种情况：1、
11、发电机盘车时，未加 励磁，断路器误合，造成发电机异步启动；2、发 电机起停过程中，已加励磁，但频率低于定值， 断路器误合；3、发电机起停过程中，频率大于定 值，断路器误合或非同期。n盘车状态下，若系统三相工频电压突然加在机端 ，定子电流将很大，转子长时间留过差频电流会 被烧伤。突然误合闸引起转子急剧加速，由于汽 机可能润滑油压不高，也会烧瓦。误上电保护n发电机非同期合闸时，如果断路器两侧电 势相差180，非同期合闸电 流最大，跳闸 容易断路器损坏。所以本保护分两段出口 。n误合闸保护I段出口跳其他开关，此时主变 高压侧电 流大于开关允许电 流。n误合闸保护II段对应 跳出口开关、跳其他 开关。
12、误上电保护n发电机在并网过程中，当断路器两侧电压 方向为180时，断口容易发生闪络 ，不仅 造成断路器损坏，还将对发电 机产生冲击 转矩和负序电流。为机组安全，应设 置断 路器闪络 保护。n误上电保护出口：全停。n注意点：误上电保护在发电 机停机时投入 ，并网后退出。启停机保护n作用：反映发电机在启动或停机过程中的 相间故障或定子接地故障。n启停机的两个特点：1、启停机过程中定子 电压频率很低；2、发电机未并网。所以该 保护受到低频和断路器位置接点闭锁。n保护动作于灭磁。n注意点：励磁升压前将保护投入，并网后 退出。励磁绕组过负荷保护n作用：反映励磁绕组的平均发热情况。n也分为定时限和反时限两
13、部分。n定时限发信号，反时限动作于程跳。励磁变保护n励磁变差动保护由于低压侧与励磁整流装 置相连，波形容易畸变，不利于差动保护 正确运行，因此现在已经基本不设。n我厂采用励磁变励磁变过流保护，保护分 两段，第一段为速断保护，第二段为励磁 变过流保护，都动作于全停。主变后备保护n我厂已经设置发电机相间后备保护，不再 采用主变相间后备保护（复压闭锁过流） 。n主变接地后备保护为两段两时限零序过流 保护，作为主变中性点接地运行时的后备 保护。n主变异常运行保护有过负荷报警。n主变设有启动风冷。n注意点：零序保护定值由调度下发。高厂变后备保护n高厂变高压侧后备保护为两段经低压侧分 支复压闭锁的过流保护
14、，动作为全停。n高厂变异常运行保护有过负荷报警。n高厂变设有启动风冷。高厂变分支后备保护n分支后备保护均分为A分支和B分支。n我厂的分支复压过流保护按定值不经复合 电压闭锁，所以动作定值较大。n出口为跳本分支，闭锁切换本分支厂用。n分支零序保护为两段，一段经延时跳本分 支，闭锁切换本分支厂用，二段全停或程 跳。TA断线nTA断线反映：n1、各侧三相电流回路TA断线，当3I0大于 一设定值时，延时10S发信号。n2、差流大于门槛值后延时10S发信号，不 闭锁差动保护。n3、差动保护TA断线。TV断线nTV断线反映：n1、各侧三相电压回路TV断线：正序电压小 于18V，且任一相有一定电流或负序电压
15、大 于8V。n2、发电机机端电压平衡：发电机接入两组 PT，比较两组PT的相间电压、正序电压是 否一致，有一定差值即发信号。非电量保护n主变风冷全停：风冷全停后1小时出口停机 ，如果在风冷全停过程中，主变油温上升 到75 及以上，则20分钟即需出口。n主变重瓦斯和高厂变重瓦斯也动作于全停 。n动作于信号的变压器非电量保护有：主、 厂变轻瓦斯；主、厂变压力释放；主、厂 变油位异常；主、厂变油温高和超高；主 、厂变绕温高和超高；励磁变温度高和超 高。非电量保护n其它非电量保护：发电机断水保护、励磁 系统故障、发电机紧急跳闸、线路保护联 跳。保护出口方式n跳5011第一、二跳闸线圈；n跳5010第一、二跳闸线圈；n跳灭磁开关；n关主汽门；n跳厂用A、B分支；n启动A、B分支厂用切换；n闭锁A、B分支厂用切换。装置运行状态n“运行”灯，绿色，灯亮表示装置正常运行。n“TV断线”灯，黄色，灯亮表示TV异常或断 线。n“TA断线”灯，黄色，灯亮表示TA异常或断 线，或差流异常。n“报警”灯，黄色，灯亮表示有保护报警信号 。n“跳闸”灯，红色，保护动作并出口时亮且保 持。即使保护返回，也需将保护复归后才 熄灭。
