水電站發(fā)變組保護(hù)原理及配置介紹

水電站發(fā)變組保護(hù)原理及配置介紹,機(jī)組相關(guān)保護(hù)原理,2,變壓器相關(guān)保護(hù)原理,3,保護(hù)配置情況介紹,1,主要內(nèi)容,一.保護(hù)配置情況介紹,保護(hù)概述,水電站采用南瑞RCS985系列保護(hù)裝置的水輪發(fā)電機(jī)組、主變壓器、勵(lì)磁變和高廠變的保護(hù)，配置有5面保護(hù)屏，其中包括：兩面發(fā)電機(jī)保護(hù)屏，兩面主變壓器電量保護(hù)屏和一面主變壓器非電量保護(hù)屏。,二.機(jī)組保護(hù)原理,不完全縱差保護(hù)縱差保護(hù)能靈敏反應(yīng)相間短路;但不反應(yīng)匝間短路。定子繞組發(fā)生匝間短路和分支開(kāi)焊故障幾率雖比相間短路小,但可能發(fā)生，不完全縱差保護(hù)可以正確反應(yīng)。此外不完全縱差保護(hù)還可以靈敏反應(yīng)相間短路故障。,不完全縱差保護(hù)接線圖,不完全縱差保護(hù)設(shè)置有差動(dòng)速斷、比率差動(dòng)兩種，兩者關(guān)系見(jiàn)圖,思考：為什么不設(shè)置完全縱差保護(hù)？,參考文獻(xiàn)清華大學(xué)劉俊宏、王維儉、王祥珩發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)清華大學(xué)王維儉,徐振宇,王祥珩再論發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)的設(shè)計(jì),匝間保護(hù)原理對(duì)于定子繞組為雙Y接線且中性點(diǎn)具有四個(gè)或六個(gè)引出線的發(fā)電機(jī)，保護(hù)裝置反應(yīng)發(fā)電機(jī)兩中性點(diǎn)連線上的電流，從而反應(yīng)發(fā)電機(jī)的內(nèi)部匝間、內(nèi)部相間短路和分支開(kāi)焊故障。,匝間保護(hù),匝間保護(hù),發(fā)電機(jī)復(fù)壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)用于發(fā)電機(jī)外部相間短路的后備保護(hù)。一般包括三個(gè)元件：1、低壓元件；2、負(fù)序電壓元件；3、過(guò)流元件，桐子林采用經(jīng)負(fù)序電壓和相間低電壓的復(fù)壓閉鎖。電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)常伴隨的現(xiàn)象是電流的增大和電壓的降低，過(guò)流保護(hù)就是通過(guò)系統(tǒng)故障時(shí)電流的急劇增大來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是由于大型設(shè)備、機(jī)械的起動(dòng)也會(huì)造成電流的瞬間增大，有可能造成保護(hù)的誤動(dòng)，為了防止其誤動(dòng)，在保護(hù)中增加低電壓元件，將PT電壓引入保護(hù)裝置中，構(gòu)成低電壓閉鎖過(guò)流，只有在“電流的增大和電壓的降低”這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)才出口跳閘，從而可區(qū)分過(guò)負(fù)荷和過(guò)流，提高了過(guò)流保護(hù)的靈敏度。,定子接地保護(hù),A套：基波零序電壓95%+三次諧波電壓型發(fā)電機(jī)100%定子接地保護(hù)保護(hù)發(fā)電機(jī)定子及其引線的單相接地。由反映基波保護(hù)范圍在發(fā)電機(jī)機(jī)端90%左右的零序過(guò)電壓保護(hù)和通過(guò)比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的三次諧波電壓和發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生的三次諧波電壓來(lái)保護(hù)定子繞組余下的10%,從而構(gòu)成對(duì)定子繞組的100%保護(hù)。B套：外加電源定子接地保護(hù)保護(hù)由定子接地保護(hù)注入電源裝置提供20HZ的低頻電源，將低頻電壓電流信號(hào)注入到發(fā)電機(jī)定子繞組中，保護(hù)裝置通過(guò)檢測(cè)注入的低頻電壓、電流，計(jì)算出接地故障的過(guò)渡電阻阻值，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)定子繞組100%范圍內(nèi)的接地故障。保護(hù)設(shè)置有兩段，高定值報(bào)警，低定值跳閘。保護(hù)動(dòng)作于跳閘。,基波零序電壓為什么只能保護(hù)95%,離發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)越近，零序電壓越小離發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越大在實(shí)際中，零序電壓整定值一般大于5V，因此離中性點(diǎn)近的5%區(qū)域無(wú)法進(jìn)行保護(hù)。,外加低頻電源式發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù),定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)（反時(shí)限），也可稱為對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)只設(shè)置反時(shí)限保護(hù)：動(dòng)作時(shí)間隨短路電流的增大而自動(dòng)減小的保護(hù)。,負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)（反時(shí)限），也可稱為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷保護(hù)檢測(cè)中性點(diǎn)電流互感器三相電流，反應(yīng)由于發(fā)電機(jī)不對(duì)稱負(fù)荷、非全相運(yùn)行及外部不對(duì)稱短路產(chǎn)生的負(fù)序電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)子表層過(guò)熱的故障。,兩種過(guò)負(fù)荷保護(hù)的區(qū)別定子過(guò)負(fù)荷反應(yīng)發(fā)電機(jī)對(duì)稱類型故障負(fù)序過(guò)負(fù)荷反應(yīng)發(fā)電機(jī)不對(duì)稱類型故障,失磁保護(hù)失磁保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路故障引起的發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行。主要是判斷機(jī)組的阻抗是否超過(guò)靜穩(wěn)阻抗圓和異步阻抗圓。失磁保護(hù)I段延時(shí)1.8S報(bào)警失磁保護(hù)II段延時(shí)1.8S跳閘、滅磁、啟動(dòng)失靈失磁保護(hù)III段延時(shí)1S跳閘、滅磁、啟動(dòng)失靈,失步保護(hù)失步保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)失步振蕩引起的異步運(yùn)行。,過(guò)電壓保護(hù),發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù),兩種過(guò)負(fù)荷保護(hù)的區(qū)別定子過(guò)負(fù)荷反應(yīng)發(fā)電機(jī)對(duì)稱類型故障負(fù)序過(guò)負(fù)荷反應(yīng)發(fā)電機(jī)不對(duì)稱類型故障,兩種過(guò)負(fù)荷保護(hù)的區(qū)別定子過(guò)負(fù)荷反應(yīng)發(fā)電機(jī)對(duì)稱類型故障負(fù)序過(guò)負(fù)荷反應(yīng)發(fā)電機(jī)不對(duì)稱類型故障,發(fā)電機(jī)意外充電保護(hù)用于當(dāng)發(fā)電機(jī)在盤(pán)車或啟停機(jī)過(guò)程未并網(wǎng)的情況下，發(fā)電機(jī)的斷路器意外合閘，突然加上電壓的保護(hù)。保護(hù)具備鑒別同期并網(wǎng)或非同期合閘功能。發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行后保護(hù)應(yīng)能可靠退出，解列后投入保護(hù)功能。,發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)用于防止機(jī)組導(dǎo)葉誤關(guān)閉而GCB未跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下異常振動(dòng)損壞發(fā)電機(jī)。逆功率動(dòng)作定值為-5%*150MW=-7.5MW，延時(shí)5S發(fā)信，延時(shí)10S動(dòng)作,發(fā)電機(jī)頻率保護(hù)發(fā)電機(jī)頻率異常保護(hù)配置有低頻和高頻保護(hù)，水電站低頻保護(hù)（49.5Hz），動(dòng)作于報(bào)警；高頻保護(hù)（55Hz，過(guò)速110%），延時(shí)5S跳閘。動(dòng)作后果：跳GCB、跳FCB、啟動(dòng)GCB失靈。注意：不啟動(dòng)停機(jī)。,發(fā)電機(jī)起停機(jī)保護(hù)反映發(fā)電機(jī)啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中的定子接地及相間短路故障。對(duì)于定子接地故障，配置零序過(guò)電壓?jiǎn)⑼C(jī)保護(hù)；對(duì)發(fā)電機(jī)的相間故障，配置發(fā)電機(jī)差流啟停機(jī)保護(hù)。,外部輸入跳閘信號(hào),軸電流保護(hù)發(fā)電機(jī)軸電流密度超過(guò)允許值，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸頸的滑動(dòng)表面和軸瓦就會(huì)被損壞。只用于報(bào)警。,勵(lì)磁系統(tǒng)故障送保護(hù)跳閘信號(hào)有：兩套調(diào)節(jié)器控制電源全部消失、兩套調(diào)節(jié)器同時(shí)報(bào)“同步相序故障、脈沖計(jì)數(shù)故障、脈沖回讀故障、AD采樣故障、3個(gè)功率柜同時(shí)熔斷器熔斷”任何一個(gè)信號(hào)均作為勵(lì)磁系統(tǒng)嚴(yán)重故障，并將信號(hào)送保護(hù)系統(tǒng)跳發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB和滅磁開(kāi)關(guān)FCB。,轉(zhuǎn)子接地保護(hù)：由勵(lì)磁系統(tǒng)乒乓式、注入式兩套轉(zhuǎn)子接地保護(hù)送跳閘信號(hào)至機(jī)組保護(hù)。,滅磁開(kāi)關(guān)聯(lián)調(diào)GCB滅磁開(kāi)關(guān)偷跳信號(hào)送保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB。,轉(zhuǎn)子接地保護(hù),注入式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)特點(diǎn)：采用自適應(yīng)有源切換技術(shù)，在未加勵(lì)磁電壓的情況下也能監(jiān)視轉(zhuǎn)子絕緣，在轉(zhuǎn)子繞組上任一點(diǎn)接地時(shí)，保護(hù)的靈敏度高且一致。,原理：注入電源從轉(zhuǎn)子繞組的正負(fù)兩端與大軸之間注入，注入電源的頻率可根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地電容的大小進(jìn)行調(diào)整，實(shí)時(shí)求解轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣電阻值，注入電壓由保護(hù)裝置自產(chǎn)，保護(hù)反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)大軸絕緣電阻的下降。對(duì)于雙端注入方式，可準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地位置。,雙端注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理,Rx為測(cè)量回路電阻，Ry為注入大功率電阻，Us為注入電源模塊，Rg為轉(zhuǎn)子繞組對(duì)大軸的絕緣電阻。,切換采樣轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)可采用切換采樣原理（乒乓式），切換圖中S1、S2電子開(kāi)關(guān)，得到相應(yīng)的回路方程，通過(guò)求解方程，可以得到轉(zhuǎn)子接地電阻Rg，接地位置。一點(diǎn)接地設(shè)有兩段動(dòng)作值，靈敏段動(dòng)作于報(bào)警，普通段可動(dòng)作于信號(hào)也可動(dòng)作于跳閘。,勵(lì)磁變后備保護(hù)設(shè)有兩段過(guò)流保護(hù)，過(guò)流I段無(wú)延時(shí)動(dòng)作，過(guò)流II段延時(shí)0.5S動(dòng)作。,勵(lì)磁變反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù),思考：發(fā)電機(jī)出口PT故障或斷線，如何處理？,二.主變保護(hù)配置,主變差動(dòng)保護(hù)設(shè)有差動(dòng)速斷、比率差動(dòng)、工頻變化量比率差動(dòng),主變復(fù)壓過(guò)流保護(hù),主變接地后備保護(hù)：零序過(guò)流保護(hù)作為主變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù)。設(shè)有兩段兩時(shí)限零序過(guò)流保護(hù)。,零序電流I、II段的第一段動(dòng)作均未跳220kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)第二段才跳主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、GCB、FCB，停機(jī)等為什么這樣設(shè)置？,原因：零序電流保護(hù)范圍較廣，兩段母線上發(fā)生單相接地故障，零序保護(hù)均會(huì)動(dòng)作，未減少停電范圍所以先跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)。以#3主變?yōu)槔?，主變掛在II母上，假設(shè)II母上有故障，先跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)后，故障未切除，由第二段繼續(xù)跳主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、GCB等切除故障假設(shè)故障發(fā)生則I母上，則故障切除，主變?nèi)钥衫^續(xù)運(yùn)行。,主變間隙后備保護(hù)主變中性點(diǎn)間隙在擊穿過(guò)程中，零序過(guò)流和零序過(guò)壓交替出現(xiàn)，設(shè)置該保護(hù)作為主變壓器中性點(diǎn)不接地或經(jīng)間隙接地運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù)。,只采用了零序過(guò)壓和零序過(guò)流一時(shí)限零序零序過(guò)壓一時(shí)限動(dòng)作于跳高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、GCB、FCB等，不停機(jī)零序過(guò)流一時(shí)限動(dòng)作于跳高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、GCB、FCB、停機(jī)等,主變過(guò)