发变组保护,2 0 1 4 年 08 月,于海英,1、发变组电气量配置两套北京四方的CSC-300保护装置，分别布置在发变组保护A柜、B柜，A、B柜所采集的电气模拟信号，开关信号均相互独立，保护出口方式也相互独立，A、B柜可独立运行 2、发变组非电气量保护配置一套北京四方的CSC-336C保护装置，布置在发变组保护C柜中发变组保护概述,一、发电机差动保护 1、保护原理 发电机纵差保护作为发电机内部相间短路故障的主保护，采用比率制动斜率纵差保护 式中：I dz、I zd 分别为差动电流和制动电流，KID为比率制动斜率，I B 为拐点电流值，ICD 为差动电流起始值纵差最小动作电流：1.7A；纵差拐点电流定值：3.2A；纵差特性斜率：0.5，CT二次额定值为5A，发电机额定二次电流3.5A）2、保护范围：发电机中性点CT、发电机出口CT之间部分发电机相间短路故障的主保护 3、动作时限：0S 4、动作结果：全停,发电机电气量保护配置,二、发电机匝间短路保护 1、保护原理：我厂采用负序方向闭锁纵向零压匝间保护发电机发生匝间短路时机端专用 TV（采用全绝缘，且该TV 一次侧中性点通过高压电缆与发电机中性点相连接）的开口三角绕组两端会产生零序电压，利用这一特点可构成纵向 零序电压的内部短路保护。
保护判据为：3U0 ＞UZJ 其中，3U0为机端专用 TV 的开口三角零序电压的基波分量，UZJ 为纵向零序电压定值保护延时动作出口 为防止外部故障和电压互感器二次回路异常时纵向零序电压元件误动，增设稳态量负序方向元件作为闭锁元件（负序方向元件可选择机端TA 或中性点TA），内部匝间故障时，负序功率由发电机流向系统当发电机未并网时，由于无负序电流，此时以负序电压作为闭锁元件当发电机机端专用TV 一次回路异常时，闭锁纵向零序电压判据为了防止负序方向元件所用的TA 断线或机端TV 断线时，负序方向元件失去作用，此时发生匝间故障时可能闭锁匝间保护，为此投入一段高定值段，不经负序方向闭锁，经延时出口高定值段的纵向零压和延时都可整定 2、保护范围：发电机A、B、C相匝间短路故障 3、保护定值：纵向零压定值：6V；纵向零压延时：0.2S；纵向零压高定值段定值：10V；纵向零压高定值段延时： 3.5S（PT二次电压100V） 4、出口方式：全停,三、发电机复合过流保护——过流保护 1、保护原理：低压过流和负序过流组成复合过电流保护 2、过流保护电流定值：5.1A；过流保护T1延时；3.5S；过流保护T2延时：3.5S；低电压定值：60V；负序电压定值：7V；负序电流定值：1.8A 3、保护范围：发电机定子绕组 4、出口方式：全停,四、基波零压定子接地保护 1、保护原理：基波零序电压原理反应发电机机端TV开口三角的零序电压或发电机中性点单相TV（或消弧线圈或配电变压器）的零序电压大小以保护发电机由机端至机内90%左右范围的定子绕组接地故障。
保护判据： U’n0 为经变比补偿后的中性点侧零序电压的基波分量，U1S 为定子接地零序电压定值，Ut0 为机端零序电压的基波分量 2、保护定值：基波零序电压定值 ：2V；基波零序电压延时 ：3.5S 3、保护范围：发电机机端至机内90%左右定子绕组接地故障 4、出口方式：全停,五、三次谐波零压定子接地保护 1、保护原理：三次谐波电压式和基波零序电压式原理共同构成100%定子接地保护三次谐波零压保护仅反应距中性点25%左右范围的定子接地故障三次谐波电压式保护反应发电机机端和中性点的三次谐波零序电压比值三次谐波电压定子接地保护的出口方式可选择为发信或跳闸出口 保护判据： U n3 为经变比补偿后的中性点侧零序电压的三次谐波电压相量，U t3 为机端侧零序电压的三次谐波电压相量，K31为三次谐波电压比定值，K p为复数，K32 为三次谐波制动系数定值2、保护定值：三次谐波制动系数 ：0.4，三次谐波电压比 ：0.54 ，三次谐波接地延时 ：3.5S 3、保护范围：三次谐波零压保护仅反应距中性点25%左右范围的定子接地故障 4、出口方式：投信号,六、转子一点接地保护 1、保护原理：转子一点接地保护反应转子对大轴绝缘电阻的下降。
采用“乒乓式”变电桥原理，其设计思想是：通过电子开关S1、S2 轮流切换，改变电桥两臂电阻值的大小通过求解三种状态下的回路方程，实时计算转子接地电阻和接地位置 S1 和S2 为两个受控的电子开关，U1、U2、U3 为三个被测电压，Rg 为转子对大轴接地电阻保护的动作判据为：Rg ＜RS 式中：Rs为接地电阻值，分两段，高定值段为灵敏段，仅发信；低定值段可发信也可出口 2、保护定值：高定值段接地电阻：20kΩ；高定值段动作时间：9S；低定值段接地电阻：2kΩ；低定值段动作时间：1S 3、保护范围：发电机转子一点接地 4、出口方式：高定值投信号，低定值投信号 5、★ 特殊说明：转子一点接地保护不能采取双重化，双重化的保护装置提供的两套转子一点接地保护，只能投入一套运行，另外一套作为冷备用当需要进行A、B套保护切换时，应先退出运行的保护、再投入冷备用的保护七、转子两点接地保护 1、保护原理：转子一点接地保护动作后，装置自动投入转子两点接地保护转子两点接地保护采用机端正序电压的二次谐波分量作为判别量动作判据为：U12 ＞U2SU12、U2S 分别为机端正序电压的二次谐波分量和定值。
2、保护定值：正序二次谐波电压：2V；转子两点接地延时：0.5S 3、保护范围：发电机转子两点接地保护 4、保护出口：全停,八、低励失磁保护 1、发电机失磁危害：1）低励或失磁时，发电机从电力系统吸收大量无功，引起系统电压下降如果电力系统无功储备不足，将使临近故障发电机组的系统某点电压低于允许值，使电源与负荷间失去稳定，甚至造成电力系统因电压崩溃而瓦解2）一台发电机失磁电压下降，电力系统中的其他发电机组在自动调整励磁装置作用下将增大无功输出，从而可能使某些发电机组和线路过负荷，其后备保护可能发生误动作，使故障范围扩大3）一台发电机失磁后，由于有功功率的摆动，以及电力系统电压的下降，可能导致相邻正常发电机与电力系统之间或系统各回路之间发生振荡，造成严重后果发电机额定容量越大，低励、失磁引起的无功缺额也越大如果电力系统相对容量较小，则补偿这一无功缺额的能力较差，由此而来的后果会更严重4）失磁后，发动机定转子之间出现转差，在电机转子回路中产生损耗超过一定值时，将使转子过热特别是大型发电机组，其热容量裕度较低，转子易过热而流过转子表面的差额电流，还将使转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热。
5）低励或失磁发电机进入异步运行后，由机端观测到的发电机等效电抗降低，从电力系统吸收无功功率增加失磁前所带的有功越大，转差就越大，等效电抗就越小，从电力系统吸收无功就越大因此，在重负荷下失磁发电机进入异步运行后，如不立即采取措施，发动机将因过电流使定子绕组严重过热 6）低励、失磁时，发动机定子端部漏磁增加，将使发电机端部部件和边段铁芯严重过热 7）定子绕组端部受到机械损伤2、保护原理：发电机的励磁系统发生故障出现低励失磁时，发电机测量阻抗、励磁电压、发电机与系统的无功交换等都会与正常运行时有所不同，失磁保护根据这些变化分别构成定子判据、转子判据和逆无功判据另辅以机端低电压切换厂用和母线低电压加速跳闸判据保护较为复杂，可参考保护相关书籍） 1）定子判据：定子判据的阻抗特性可选择为静稳边界圆特性或异步阻抗圆特性发电机在正常运行阶段、失步阶段、异步运行阶段，发电机的阻抗特性圆是不同的，通过阻抗特性的变化来判断发电机处在哪个运行阶段，通过不同的判据来实现响应的保护功能 2）转子判据：可选择等励磁电压判据或变励磁电压判据 3）逆无功判据：发电机正常运行时向系统发送无功功率，失磁时会出现无功反向，从系统吸收无功； 4）低电压判据：为了避免由发电机失磁导致系统电压崩溃或威胁厂用电系统的安全，本装置还有低电压判据,3、保护定值：励磁电压定值：125V；减出力有功百分比：80%；逆无功百分比： 5%；阻抗1定值XA1： 0Ω；阻抗1定值XB1： 28Ω；失磁发信延时T3： 0.3S；阻抗判据延时T4： 5S；机端低电压定值： 80V；机端低压判据延时T5：0.5S；机端低压判据延时T6：退出；阻抗2定值XA2： 0Ω；阻抗2定值XB2： 28Ω；母线低电压定值：90V；母线低压判据延时T7：1S；阻抗3定值XA3： 1.63Ω；阻抗3定值XB3： 28Ω；阻抗判据延时T8： 600S 4、保护范围：发电机低励或失磁。
5、出口方式：1）失磁机端低压T5跳闸方式：切厂用电； 2）失磁机端低压T6跳闸方式：发信号；3）失磁母线低压T7跳闸方式：全停；4）失磁阻抗判据跳闸方式：全停九、定子过负荷保护 1、保护原理：定子过负荷保护反应发电机定子绕组的平均发热状况电流取发电机机端TA 或中性点TA（可选择）的最大相电流定子过负荷保护由定时限和反时限组成，定时限设一段，一般为减出力或发信反时限特性曲线由三部分即下限段、反时限段和上限段组成下限段设电流起动值，当电流大于起动电流时，发电机开始热积累，当电流小于起动电流且原先已有热量积累时，发电机开始散热过程 2、保护定值：定子过负荷定时限电流：4A；定子过负荷定时限延时：10S；反时限启动电流： 4.1A；定子绕组散热系数：1；定子绕组热容量系数： 37.5 3、保护范围：定子绕组发热保护 4、动作结果：定时限：发信；反时限：全停十、负序过负荷保护 1、保护原理：发电机负序过负荷保护反应定子绕组的负序电流大小，保护发电机转子以防表面过热保护由定时限和反时限两部分组成，定时限段发信，反时限特性曲线由三部分组成，即下限段、反时限段和上限段负序电流大于下限起动值时，起动反时限，反时限热积累值大于热积累定值时，保护动作。
若负序电流小于下限起动值时，原先积累的热量通过散热过程开始散热 2、保护定值：负序过负荷定时限电流： 0.5A；负序过负荷定时限延时：9S；反时限启动电流：0.7A；长期允许负序电流倍数：0.1；转子负序发热常数：8 3、保护范围：转子绕组表面过热 4、出口方式：定时限发信；反时限全停十一、励磁绕组（转子）过负荷保护 1、保护原理：励磁绕组（转子）过负荷保护由定时限和反时限组成，定时限设一段，一般为减励磁或发信反时限特性曲线由三部分组成，即下限段、反时限段和上限段保护引入发电机转子回路电流，可选择使用第1 组或第2 组TA 的电流下限段设电流起动值，当转子电流大于该起动电流时，励磁绕组过负荷开始热积累，当电流小于起动电流且原先已有热量积累时，励磁绕组过负荷开始散热过程 2、保护定值：转子过负荷定时限电流： 4A；转子过负荷定时限延时：14S；转子电流二次额定值：5A；转子绕组热容量：60 3、保护范围：发电机转子绕组 4、出口方式：定时限：发信；反时限：全停十二、发电机过电压保护 1、保护原理：发电机过电压保护用于保护发电机各种运行工况下引起的定子绕组过电压保护反应发电机机端相间电压大小，设一段定值。
2、保护定值：我厂设定过电压保护定值为1.3倍额定电压，延时0.5秒 3、保护范围：发电机定子绝缘 4、出口方式：解列、灭磁十三、发电机过激磁保护 1、保护原理：发电机、变压器会由于电压升高或者频率降低而出现过激磁，过激磁保护能有效地防止发电机或变压器因过励磁造成的损坏，过激磁保护反应过激磁倍数而动作，定义过激磁倍数N 如下： B 、Be 磁通量、额定磁通量；U、f 分别为电压、频率；Ue、fe 分别为基准电压、额定频率；U *、 f *分别为电压标么值、频率标么值过激磁保护由定时限和反时限组成 2、保护定值：过激磁告警段过激倍数：1.1倍过激磁告警段动作时间：1S；过激磁跳闸段过激倍数：1.2倍；过激磁跳闸段动作时间：3S；反时限下限过激倍数：1.075；反时限上限倍数：1.15；反时限下限动作时间：60S；反时限上限动作时间：5S。