畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文題目發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)并列英文題目design of generator-transformer unit protection系部電力工程系 專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)姓名 班級發(fā)電0602班指導(dǎo)教師職稱副教授 論文報(bào)告提交日期2009年6月1日 摘要隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展我國發(fā)電機(jī)變壓器單機(jī)容量不斷增大電力系統(tǒng)正朝著大機(jī)組超高壓大電網(wǎng)的方向發(fā)展現(xiàn)今我國大容量發(fā)電廠不斷增多它們在電力系統(tǒng)中地位更顯重要為保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行我們應(yīng)對電廠配置可靠性靈敏性選擇性和速動(dòng)性都很好的保護(hù)裝置為實(shí)現(xiàn)配置方案的優(yōu)化還應(yīng)充分考慮到大型發(fā)電廠

2、的特點(diǎn)本文系統(tǒng)的闡述了300mw汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)本文共分四篇第一篇簡要介紹了大型發(fā)電機(jī)變壓器組常出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)和繼電保護(hù)配置要求第二篇對300mw發(fā)電機(jī)變壓器組故障異常運(yùn)行狀態(tài)及非電量的繼電保護(hù)原理和相關(guān)原理的邏輯框圖進(jìn)行介紹第三篇對300mw發(fā)電機(jī)變壓器組的微機(jī)保護(hù)裝置的選擇和動(dòng)作行為的介紹第四篇對300mw發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)配置主接線圖的介紹和說明本文在闡述300mw汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)的同時(shí)密切結(jié)合實(shí)際通俗易懂關(guān)鍵詞發(fā)電機(jī)變壓器組 繼電保護(hù)abstractwith the rapid development of power industry chinas

3、power generators increasing the capacity of a single transformer the power system is moving in the big units ultra-high pressure large power grid direction todays large-capacity power plants in china increasing their status in the power system are more important in order to ensure the safety of the

4、entire power system economic operation we should plant configuration reliability sensitivity selectivity and the liquid of very good protection device to achieve the optimal configuration should also be taken fully into account the characteristics of large-scale power plantssystem described in this

5、article 300mw turbo-generator - transformer unit protection design this article is divided into four the first large-scale generators brief - often groups of transformer faults and abnormal operation and configuration requirements of relay protection second of 300mw generator - transformer unit fail

6、ure abnormal operation and non - principles of electricity and related principles of relay logic diagram introduced third of 300mw generator - transformer unit of the microprocessor-based protection device of choice and action to introduce acts fourth of 300mw generator - transformer unit relay conf

7、igure the main wiring diagram of the introduction and notesin this paper the 300mw turbo-generator - transformer design group at the same time to protect a close connection with reality and user-friendlykeywords generator - transformer unit relay目錄摘要前言概述1 第一章 發(fā)變組可能出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)1 第二章 發(fā)變組保護(hù)配置原則及要求3第二篇

8、發(fā)變組保護(hù)配置4反映短路故障的主保護(hù)4 第一節(jié) 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)4 第二節(jié) 變壓器縱差保護(hù)8 第三節(jié) 發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)9 第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)15反映短路故障的后備保護(hù)16 第一節(jié) 過電流保護(hù)16 第二節(jié) 阻抗保護(hù)22反映接地故障的保護(hù)23轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)23定子接地保護(hù)24 主變壓器接地保護(hù)28反映異常運(yùn)行的保護(hù)31發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)31發(fā)電機(jī)定子繞組過負(fù)荷保護(hù)32發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)32發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過負(fù)荷保護(hù)33四 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)33過勵(lì)磁保護(hù)34失磁保護(hù)35失布保護(hù)36逆功率保護(hù)38非全相運(yùn)行保護(hù)39斷路器失靈保護(hù)40第八節(jié) 發(fā)電機(jī)啟停機(jī)保護(hù)41非電量保護(hù)42主變壓器

9、瓦斯保護(hù)42高壓廠用變壓器瓦斯保護(hù)44第三篇 發(fā)變組微機(jī)保護(hù)組屏方案44第四篇 發(fā)變組系統(tǒng)主接線及其保護(hù)配置說明47結(jié)束語49參考文獻(xiàn)50前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)校學(xué)習(xí)生活中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)通過本次設(shè)計(jì)使我系統(tǒng)的掌握了三年來所學(xué)專業(yè)理論知識提高綜合應(yīng)用能力初步了解實(shí)際工程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們用運(yùn)所學(xué)知識全面地獨(dú)立地分析問題的能力本設(shè)計(jì)是關(guān)于大型發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)設(shè)計(jì)其主要內(nèi)容包括大型發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)及繼電保護(hù)的要求大型發(fā)電機(jī)和變壓器的故障及異常運(yùn)行的保護(hù)方式大型發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)的特點(diǎn)及配置原則對300mw汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)總配置情況介紹和微機(jī)保護(hù)裝置的選擇主要對發(fā)電機(jī)變壓器組的短路故障保護(hù)原

10、理異常運(yùn)行保護(hù)原理非電量保護(hù)原理和相關(guān)原理的邏輯框圖介紹在本次設(shè)計(jì)過程中楊曉敏老師給了我們很大的支持和幫助并在老師精心的輔導(dǎo)下我們完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)在次我對楊曉敏老師表示感謝另外我也要感謝同學(xué)們對我的幫助由于我們的水平有限不妥和和錯(cuò)誤之處在所難免敬請老師給予指正李玉倉2009-6-1第一篇 概述第一章 發(fā)變組可能出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)一發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)保證發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行和防止其遭受破壞對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和對用戶不間斷供電起決定性作用因此要不斷改進(jìn)和完善繼電保護(hù)的功能采取較為合理完善的保護(hù)配置方案最大限度地保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行并將故障和不正常運(yùn)行方式對電力系統(tǒng)的

11、影響限制到最小范圍由于發(fā)電機(jī)是長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備既要承受機(jī)身的振動(dòng)又要承受電流電壓的沖擊因而常常導(dǎo)致定子繞組和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組絕緣的損壞因此同步發(fā)電機(jī)子運(yùn)行中定子繞組和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路都有可能發(fā)生危險(xiǎn)的故障和不正常的運(yùn)行情況發(fā)電機(jī)故障類型有1定子繞組相間短路2定子繞組一相的匝間短路3 定子繞組單相接地4轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地5由于轉(zhuǎn)子繞組斷線勵(lì)磁回路故障或滅磁開關(guān)誤動(dòng)等原因在造成的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路的勵(lì)磁電流消失或降低發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài)有1由外部短路引起的定子繞組過電流2由負(fù)荷超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的定子繞組三相對稱過負(fù)荷3由于突然甩負(fù)荷而一起的定子繞組過電壓4由外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷 如單相負(fù)荷

12、非全相運(yùn)行等引起的轉(zhuǎn)子表層過負(fù)荷5由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷6由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)過激磁運(yùn)行及汽輪機(jī)低頻運(yùn)行等二變壓器可能出現(xiàn)的故障和異常運(yùn)行方式電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元件它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響為了防止電力變壓器發(fā)生各類故障和不正常運(yùn)行對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成不應(yīng)有的損失根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定應(yīng)針對電力變壓器的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)變壓器的故障可以分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障油箱內(nèi)故障指變壓器油箱里面發(fā)生的故障又分電氣故障初始故障1電氣故障原因有 1高壓或低壓繞組相間短路 2中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接

13、地短路 3高壓或低壓繞組的匝間短路 4第三繞組上的接地故障或匝間短路內(nèi)部短路故障產(chǎn)生的電弧不僅會損壞繞組的絕緣燒壞鐵芯而且由于絕緣材料和變壓器因受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體有可能引起變壓器油箱爆炸2初始故障初始故障即初始局部的故障它將對變壓器產(chǎn)生緩慢發(fā)展的損害作用但一般不能檢測起步平衡的電量原因有 1導(dǎo)體之間點(diǎn)氣接觸不良或鐵芯故障在變壓器油中可能產(chǎn)生間歇性電弧 2冷卻媒介不足將使變壓器油溫升高如油位過低或油路阻塞容易在繞組上產(chǎn)生局部熱點(diǎn) 3分接開關(guān)故障并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配不合理造成變壓器的繞組過熱變壓器最常見的是外部故障是油箱外部絕緣套管及引出線上的故障可能導(dǎo)致出線的相間短路或單

14、相接地短路變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有由于變壓器外部相間短路引起的過電流外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓由于所帶負(fù)荷超過變壓器的額定容量引起的過負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面降低此外對大容量變壓器由于其額定工作條件下的磁通密度接近于鐵心的飽和磁通在過電壓或低頻率的等異常運(yùn)行方式下還會發(fā)生變壓器的過勵(lì)磁故障第二章 發(fā)變組保護(hù)配置原則及要求大型發(fā)變組結(jié)構(gòu)復(fù)雜有可能發(fā)生多種類型的故障和異常運(yùn)行工況因此需要設(shè)置幾十種保護(hù)并要求這些保護(hù)既有明確的職責(zé)范圍又能相互配合目前國內(nèi)已經(jīng)形成各種不同的保護(hù)功能的配置方案這些都大同小異但又各具特點(diǎn)都遵循以下原則1各項(xiàng)保護(hù)功能配置完善2選用的保護(hù)原理性能優(yōu)良有

15、成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)滿足各項(xiàng)技術(shù)要求3實(shí)現(xiàn)雙重化配置4組屏合理雙重化的兩套保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)分屏設(shè)置非電量保護(hù)和電氣量保護(hù)也應(yīng)分屏設(shè)置以確保在發(fā)變組不停運(yùn)狀況下可以對其中任何一套保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢修調(diào)整調(diào)試同時(shí)要求二次回路設(shè)計(jì)正確簡明接線安全可靠5保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單具備友好的人機(jī)界面合理的通信組網(wǎng)功能各項(xiàng)保護(hù)功能投退和整定操作清晰簡便支持現(xiàn)場調(diào)試和調(diào)整功能易于使用和維護(hù)6保護(hù)出口設(shè)計(jì)合理配置靈活以滿足緊急狀態(tài)下不同的動(dòng)作要求和允許根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件方便地進(jìn)行調(diào)整發(fā)變組保護(hù)功能可按設(shè)備故障性質(zhì)分為故障保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)兩大類按輸入量性質(zhì)分為電氣量保護(hù)和非電氣量保護(hù)兩大類按保護(hù)對象分為電氣設(shè)備故障和動(dòng)力機(jī)械設(shè)備

16、故障兩大類故障保護(hù)用以反映保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的各種相間短路匝間短路及接地短路等各種類型的短路故障這些故障會對發(fā)變組造成直接破壞這類保護(hù)構(gòu)成了發(fā)變組的保護(hù)主體通常稱為主保護(hù)另外還需要考慮發(fā)變組主保護(hù)失效以及輔機(jī)和外部相連系統(tǒng)的故障對發(fā)變組的破壞問題也需要配置保護(hù)通常稱為后備保護(hù)因此故障保護(hù)可分為主保護(hù)和后備保護(hù)異常保護(hù)用以反映各種可能對發(fā)變組造成危害的異常運(yùn)行工況包括可能不利于動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的異常工況不過這些工況可能不會很快或不會直接造成對機(jī)組的破壞為異常工況配置的保護(hù)通常也歸于后備保護(hù)的范疇第二篇 發(fā)變組保護(hù)配置第一章 反映短路故障的主保護(hù)第一節(jié) 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的接線方式 由于發(fā)電機(jī)

17、結(jié)構(gòu)的特殊性發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)根據(jù)獲取電流的方式不同又完全縱差保護(hù)和不完全縱差保護(hù)兩種1 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)每相定子繞組首末兩端全相電流的大小和相位的原理構(gòu)成的根據(jù)縱差保護(hù)的基本原理發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)能夠靈敏的反映發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線的相間短路故障但對定子繞組的匝間短路和定子繞組的分支開焊故障卻沒有作用2 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)是一種能同時(shí)反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路匝間短路和分支繞組開焊故障的新型發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)它是通過比較發(fā)電機(jī)機(jī)端每相定子的全相電流和中性點(diǎn)側(cè)每相定子的部分相電流大小和相位二構(gòu)成不完全縱差保護(hù)之所以能夠反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部各種短路和開焊故

18、障不同相間和不同匝章間存在或大或小的互感聯(lián)系當(dāng)未裝設(shè)互感器的非故障定子分支繞組中感受到故障的發(fā)生使不完全縱差保護(hù)動(dòng)作由此可見發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)和不完全縱差保護(hù)均是比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)同相電流的大小和相位而構(gòu)成不同的是完全縱差保護(hù)是比較每相定子首末兩端的全相電流而不完全縱差動(dòng)保護(hù)是比較機(jī)端每相定子全相電流和中性點(diǎn)側(cè)每相定子的部分相電流而構(gòu)成所以兩者的基本原理相同 只是在保護(hù)的整定計(jì)算時(shí)有所不同二發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的原理 隨著發(fā)電機(jī)組的容量增大對繼電保護(hù)的不斷提高出現(xiàn)了各種不同原理的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一下對常用的兩種原理進(jìn)行介紹比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理其電流參考方向如圖1-1所示中性點(diǎn)側(cè)電流的方向一指向發(fā)電

19、機(jī)為正方向機(jī)端側(cè)電流一流出發(fā)電機(jī)為正方向動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的定義為確保比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)正確動(dòng)作動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為動(dòng)作電流 制動(dòng)電流式中 動(dòng)作電流 制動(dòng)電流 機(jī)端側(cè)定子相電流 中性點(diǎn)側(cè)定子全相電流或分支繞組電流k平衡系數(shù) 當(dāng) 時(shí)為完全縱差保護(hù)接線方式 時(shí)為不完全縱差保護(hù)接線方式 2 縱差保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)及動(dòng)作特性 縱差保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為式中 差動(dòng)電流 最小動(dòng)作電流整定值一般取0305為發(fā)電機(jī)額定電流 制動(dòng)電流 最小制動(dòng)電流整定值一般取0810 比率制動(dòng)式電流整定值一般取0305當(dāng)上式中的兩個(gè)方程都滿足時(shí)差動(dòng)元件動(dòng)作標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)機(jī)電縱差保護(hù)是利用基波電流相量

20、的標(biāo)量構(gòu)成的比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)是相量幅值比率制動(dòng)的另一種形式電流參考方向仍然如圖1-1所示中性點(diǎn)側(cè)電流的正方向指向發(fā)電機(jī)標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)的動(dòng)作電流制動(dòng)電流及其動(dòng)作判據(jù)為動(dòng)作電流制動(dòng)電流動(dòng)作判據(jù)式中 和之間的相位差 s標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)通常取101 當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外短路時(shí) 0制動(dòng)量最大動(dòng)作量最小保護(hù)可靠不動(dòng)2 當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí) - 制動(dòng)量為負(fù)值呈現(xiàn)動(dòng)作作用動(dòng)作量最大保護(hù)動(dòng)作且靈敏顯然采用標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)可以大大提高反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的靈敏度標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)和比率制動(dòng)式縱差保護(hù)一樣也可以作為發(fā)變組的縱差保護(hù)當(dāng)作為發(fā)變組縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)時(shí)應(yīng)增設(shè)防止涌流誤動(dòng)的二次諧波制動(dòng)措施三發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)

21、邏輯框圖當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的二相或三相差動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)縱差保護(hù)才出口跳閘為防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)另一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障發(fā)生當(dāng)有一相縱差元件動(dòng)作且同時(shí)有負(fù)序電壓時(shí)縱差保護(hù)出口跳閘若只有一相縱差元件動(dòng)作而無負(fù)序電壓時(shí)判為ta斷線若負(fù)序電壓長時(shí)間存在而無差電流時(shí)判為tv斷線第二節(jié) 變壓器縱差保護(hù)一變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)簡稱縱差保護(hù)不但可以正確區(qū)分內(nèi)外的短路而且能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障因此變壓器縱差保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一變壓器縱差保護(hù)基本原理與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理相似按比較被保護(hù)變壓器各側(cè)電流的大小和相位的原理構(gòu)成為了實(shí)現(xiàn)這一比較在變壓器各側(cè)裝設(shè)一組電流互感器tata的一次電流

22、回路的機(jī)性端節(jié)母線側(cè)將ta二次側(cè)的同極性端子相連接如圖1-4所示雙繞組變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖顯然變壓器縱差保護(hù)的范圍為變壓器各側(cè)電流互感器ta所限定的全部區(qū)域即變壓器高低壓繞組套管引出線等如下圖所示雙繞組變壓器為例分析變壓器縱差保護(hù)原理二變壓器差動(dòng)保護(hù)整定1正常運(yùn)行和外部發(fā)生故障時(shí)保護(hù)不動(dòng)作2 變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作將故障切除 三變壓器縱差保護(hù)邏輯框圖第三節(jié) 發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)由于大容量發(fā)電機(jī)的額定電流很大其每相定子繞組都有兩個(gè)并聯(lián)的分支繞組構(gòu)成每個(gè)分支的匝間或分支之間的短路就稱為發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路故障當(dāng)定子繞組匝間短路時(shí)被短接的部分繞組內(nèi)將產(chǎn)生大的環(huán)流引起故障出溫度升高絕緣

23、損壞并轉(zhuǎn)換為單相接地故障或相間短路故障損壞發(fā)電機(jī)因此在發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)定子匝間短路的匝間保護(hù)根據(jù)發(fā)電機(jī)匝間短路時(shí)的特點(diǎn)可以提出各種不同原理的匝間短路保護(hù)方案一單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行情況下每相定子繞組的兩個(gè)分支上電勢相等各供出一半的負(fù)荷電流當(dāng)任一相繞組中發(fā)生匝間短路時(shí)兩個(gè)繞組中的電勢不相等因而在兩個(gè)分支繞組中產(chǎn)生環(huán)流根據(jù)這一特點(diǎn)構(gòu)成了發(fā)電機(jī)的匝間短路保護(hù)單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1保護(hù)的接線及其特點(diǎn)如下圖所示單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)采用一只電流互感器裝于兩分支繞組中性點(diǎn)的連線上利用分支繞組中性點(diǎn)之間連線上流過的零序電流來實(shí)現(xiàn)保護(hù)且該保護(hù)由于只采用一只電流互感器不存在又電流互感器特性不同二引起的

24、不平衡電流所以保護(hù)接線簡單靈敏度高通常又稱該保護(hù)為高靈敏的單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)因此該保護(hù)只適合于1定子繞組中性點(diǎn)側(cè)引出6個(gè)或4個(gè)端子的發(fā)電機(jī)2中性點(diǎn)側(cè)引出端子較多的水輪發(fā)電機(jī)2保護(hù)原理分析 該保護(hù)原理接線如下圖該保護(hù)實(shí)質(zhì)上是把定子三相繞組的一般繞組中的三相電流之和與三相繞組的另一半繞組中的三相電流之和進(jìn)行比較利用發(fā)生各種匝間短路時(shí)中性點(diǎn)連線上的環(huán)流而實(shí)現(xiàn)的正常運(yùn)行或外部故障時(shí)保護(hù)裝置中裝設(shè)了三次諧波濾過器1以消除三次諧波電流的影響提高靈敏度所以正常運(yùn)行或外部故障時(shí)三次諧波濾過器1濾除了三次諧波產(chǎn)生的不平衡電流通過帶有延遲的保護(hù)裝置2的電流小于其整定值即保護(hù)不動(dòng)作2當(dāng)定子繞組的同分支匝間短路時(shí)當(dāng)

25、同分支匝間短路時(shí)由于故障支路和非故障支路的電動(dòng)勢不等有環(huán)流產(chǎn)生中性點(diǎn)連線上的電流互感器有故障電流流過當(dāng)電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流整定值時(shí)保護(hù)動(dòng)作于跳閘3定子繞組同相不同分支之間發(fā)生短路時(shí)當(dāng)同相的兩個(gè)分支繞組間發(fā)生匝間短路且時(shí)由于兩個(gè)支路的電動(dòng)勢差分別產(chǎn)生兩個(gè)環(huán)流和此時(shí)中性點(diǎn)連線上流過的電流 當(dāng)電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流整定值時(shí)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作與跳閘4保護(hù)存在死區(qū)有上述分析可知單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)又一定的死去當(dāng)定子繞組同分支短路且短路匝數(shù)a很小時(shí)或者同相不同分支間的短路匝數(shù)相同及差別較小時(shí)保護(hù)不能動(dòng)作2保護(hù)的整定計(jì)算原則根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流為式中發(fā)電機(jī)定子繞組的額定電流當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)

26、生兩點(diǎn)接地故障時(shí)由于轉(zhuǎn)子回路的磁通勢平衡被破壞而定子同一相的兩個(gè)分支繞組并不是完全位于相同的定子槽中因而其感應(yīng)的電動(dòng)勢不同定子繞組并聯(lián)分支中性點(diǎn)連線上又較大的電流流過將造成橫差保護(hù)誤動(dòng)若此兩點(diǎn)接地故障是永久性的則這種動(dòng)作時(shí)允許的但若兩點(diǎn)節(jié)點(diǎn)故障是永久性的則這種動(dòng)作瞬時(shí)切除發(fā)電機(jī)是不允許的因此保護(hù)需增設(shè)051s的延時(shí)以躲過轉(zhuǎn)子回路的瞬時(shí)兩點(diǎn)接地故障二故障分量負(fù)序功率方向匝間短路保護(hù)故障分量負(fù)序功率方向匝間短路保護(hù)是中性點(diǎn)側(cè)沒有6個(gè)或4個(gè)引出端子的發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)的一種方案該保護(hù)裝設(shè)在發(fā)電機(jī)的機(jī)端利用發(fā)電機(jī)外部故障與定子繞組匝間短路時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量及其負(fù)序功率的方向不同而實(shí)現(xiàn)的它不僅可作為發(fā)

27、電機(jī)內(nèi)部匝間短路故障的主保護(hù)還可以作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路及定子繞組開焊的保護(hù)故障時(shí)負(fù)序功率方向的分析以上圖所示y接線發(fā)電機(jī)為例根據(jù)電網(wǎng)中發(fā)生不對稱故障時(shí)將出現(xiàn)負(fù)序分量且負(fù)序源在故障點(diǎn)這一特點(diǎn)在不同地點(diǎn)發(fā)生不對稱短路時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序功率方向分析如1發(fā)電機(jī)外部橫向不對稱短路時(shí)k1點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)負(fù)序功率的方向由系統(tǒng)指向發(fā)電機(jī)2發(fā)電機(jī)內(nèi)部兩相短路時(shí)如發(fā)電機(jī)內(nèi)部k2點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)負(fù)序功率的方向由發(fā)電機(jī)指向系統(tǒng)3發(fā)電機(jī)定子繞組一相匝間短路時(shí)如當(dāng)定子繞組k3和k4點(diǎn)之間發(fā)生短路時(shí)負(fù)序功率方向亦由發(fā)電機(jī)指向系統(tǒng)可見負(fù)序功率的方向隨故障點(diǎn)的位置而變化利用這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)定子繞組的匝間短路保護(hù) 2保護(hù)的構(gòu)成及動(dòng)作

28、判據(jù) 設(shè)機(jī)端負(fù)序電壓和負(fù)序電流的故障分量分別為和負(fù)序功率的故障的分量為則保護(hù)動(dòng)作的判據(jù)可綜合為當(dāng)以上三式都成立時(shí)保護(hù)跳閘3保護(hù)定值的整定及注意事項(xiàng)1 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常取 大約在01左右可固定選取 2 故障分量負(fù)序功率方向 保護(hù)若裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn) 電流取中性點(diǎn)ta 僅反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路故障 三縱向零序電壓原理的匝間短路保護(hù)零序電壓原理的匝間保護(hù)是中性點(diǎn)側(cè)沒有6個(gè)或4個(gè)引出端子的發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)的另一種方案該保護(hù)利用發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)機(jī)端三相對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出現(xiàn)的零序電壓而構(gòu)成1保護(hù)的構(gòu)成原理 在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)專用的電壓互感器tv0且tv0一次繞組的中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)相連而不直接接

29、地保護(hù)利用的零序電壓取自tv0的第三繞組開口三接線當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)無零序電壓保護(hù)不動(dòng)作當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或外部發(fā)生單相故障時(shí)雖然一次系統(tǒng)出現(xiàn)了零序電壓即一次側(cè)三相對地電壓不再平衡中性點(diǎn)電位升高但由于tv0一次側(cè)中性點(diǎn)不接地而三相對中性點(diǎn)的電壓仍然是對稱的第三繞組輸出電壓仍然為零保護(hù)不會動(dòng)作同理當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)外部相間短路或內(nèi)部匝數(shù)相等的匝間短路時(shí)tv0開口三角形繞組也不會出現(xiàn)零序電壓保護(hù)不會動(dòng)作當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路或匝數(shù)不相等的匝間短路時(shí)三相對中性點(diǎn)的電壓不在平衡開口三角形繞組有輸出即0使零序電壓匝間短路保護(hù)動(dòng)作由于發(fā)電機(jī)在制造上的原因正常運(yùn)行時(shí)會出現(xiàn)三次諧波電動(dòng)勢使正常運(yùn)行或外部故障時(shí)tv0

30、開口三角形繞組上出現(xiàn)較大的零序電壓因此在構(gòu)成零序電壓匝間短路保護(hù)時(shí)需設(shè)置三次諧波濾過器以提高保護(hù)的靈敏度當(dāng)發(fā)電機(jī)外部短路電流較大時(shí)采用負(fù)序功率方向閉鎖方式在外部短路時(shí)使保護(hù)退出工作為了防止專用tv0斷線在開口三角形繞組輸出側(cè)出現(xiàn)較大的零序電壓使保護(hù)誤動(dòng)作還需裝設(shè)斷線閉鎖元件負(fù)序功率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理框圖如下圖所示2保護(hù)的整定計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作電壓按躲過外部嚴(yán)重故障時(shí)的最大不平衡基波零序電壓和三次諧波零序電壓整定即式中最大基波零序電壓一般取0405v 最大三次諧波零序電壓一般取40v可靠系數(shù)取15基波對三次諧波濾過比微機(jī)型保護(hù)的取值均大于100第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生勵(lì)磁繞組兩點(diǎn)

31、接地時(shí)故障電流過的短路電流數(shù)值很大會燒壞轉(zhuǎn)子當(dāng)部分轉(zhuǎn)子被短接勵(lì)磁繞組電流增加轉(zhuǎn)子有可能因過熱而損壞部分繞組被短接時(shí)氣隙磁通失去平衡會引起機(jī)組劇烈振動(dòng)可能因此造成災(zāi)難性破壞轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地短路時(shí)還會使軸系和汽機(jī)磁化因此對于發(fā)電機(jī)很有必要裝設(shè)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)一原理分析轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)共享轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)測得接地位置的數(shù)據(jù)所以在一點(diǎn)接地故障后保護(hù)裝置繼續(xù)測量接地電阻的位置若再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障則以測得的值將變化當(dāng)其變化值超過整定值時(shí)保護(hù)裝置就認(rèn)為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障發(fā)電機(jī)應(yīng)立即停機(jī)二定值整定式中轉(zhuǎn)子連點(diǎn)接地時(shí)位置變化的整定值接地位置變化動(dòng)作值一般可以整定為510為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓動(dòng)作時(shí)限避開瞬時(shí)出現(xiàn)的兩

32、點(diǎn)接地故障整定一般為0510s三轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)邏輯框圖第二章 反映短路故障的后備保護(hù)第一節(jié) 過電流保護(hù)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)范圍外發(fā)生故障而故障設(shè)備的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)將引起發(fā)電機(jī)過電流為此發(fā)電機(jī)裝設(shè)了反映外部故障的過電流保護(hù)同時(shí)該保護(hù)也作為發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)由過電流元件復(fù)合電壓元件和tv斷線閉鎖元件組成對于自并勵(lì)的發(fā)電機(jī)組還需要增加記憶元件作為后備保護(hù)復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)需加延時(shí)動(dòng)作在動(dòng)作時(shí)限上與相鄰后備保護(hù)相配合復(fù)合電壓啟動(dòng)起動(dòng)元件由一個(gè)過濾式負(fù)序電壓繼電器fyg和一個(gè)低電壓繼電器組成低電壓繼電器經(jīng)負(fù)序電壓繼電器的常閉觸點(diǎn)接于相間電壓上

33、以保證保護(hù)裝置在對稱三相短路時(shí)可靠地動(dòng)作并能夠提高低電壓繼電器對三相短路的靈敏度因?yàn)樵诎l(fā)生三相短路開始瞬時(shí)將會短視出現(xiàn)負(fù)序電壓使負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作待負(fù)序消失后負(fù)序電壓繼電器返回低電壓繼電器又接在相間電壓上若使低電壓繼電器返回則要求發(fā)電機(jī)母線的殘壓必須大于繼電器的返回電壓由于三相短路時(shí)三線電壓均降低故低電壓繼電器仍然處于動(dòng)作狀態(tài)此時(shí)保護(hù)的工作情況即相當(dāng)于低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 1復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)整定原則 1 電流元件的動(dòng)作電流按躲過發(fā)電機(jī)額定電流整定即式中 可靠系數(shù)取12 返回系數(shù)取085 2 負(fù)序電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過真反常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電壓整定根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)通常取 3 低電

34、壓元件的動(dòng)作電壓按躲過電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的電壓確定此外還應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)的最低運(yùn)行電壓一般取2復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)特點(diǎn) 1 由于負(fù)序電壓繼電器的整定值小在后備保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生不對稱短路故障時(shí)電壓元件有較高的靈敏度 2 在y 接線的變壓器發(fā)生不對稱短路時(shí)電壓元件的靈敏度與變壓器的接線方式無關(guān) 3 三相短路時(shí)由于瞬時(shí)出現(xiàn)負(fù)序電壓負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作后低電壓繼電器由于失壓一定能動(dòng)作待負(fù)序電壓消失后負(fù)序電壓繼電器返回低電壓繼電器又接于相間電壓上這時(shí)只要不返回就可以切除故障3負(fù)荷過電流保護(hù)邏輯框圖二發(fā)電機(jī)低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 1低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)的原理分析發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行情況下其電壓不會顯著下降而

35、該保護(hù)再低電壓時(shí)才會啟動(dòng)為此此時(shí)保護(hù)不動(dòng)作過電流保護(hù)按照躲過發(fā)電機(jī)的額定電流來整定因?yàn)椴豢紤]可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流從而降低了保護(hù)的動(dòng)作整定值提高了保護(hù)的靈敏度另外電流繼電器接在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)側(cè)的電流互感器上電壓繼電器接在相間電壓上這樣相間短路有較高的靈敏度2保護(hù)的整定計(jì)算 1過電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過發(fā)電機(jī)的額定電流整定即式中 可靠系數(shù)取12 返回系數(shù)取085 發(fā)電機(jī)的額定電流 2低電壓起動(dòng)元件的動(dòng)作值按躲過正常運(yùn)行情況下可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定并當(dāng)發(fā)電機(jī)外部故障切除后在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中低電壓元件應(yīng)可靠返回即式中 正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最小工作電壓一般取為發(fā)電機(jī)額定電壓 可靠系數(shù)取1112 返

36、回系數(shù)取115125 對于汽輪發(fā)電機(jī)組低電壓起動(dòng)元件的動(dòng)作電流還應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)失磁后出現(xiàn)非同步運(yùn)行方式時(shí)的最低電壓一般采用 2 過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比發(fā)電機(jī)電壓母線上其他連接元件保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大二至三個(gè)時(shí)限階段即發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)一般為兩段式負(fù)序過電流保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組中沒有負(fù)序電流或由于負(fù)荷不平衡而引起的負(fù)序分量當(dāng)外部發(fā)生不對稱短路時(shí)將出現(xiàn)很大的負(fù)序電流因此通常采用的定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的動(dòng)作電流不必要考慮躲過發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流因而提高了該保護(hù)反應(yīng)不對稱故障的靈敏度考慮到發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由于負(fù)荷不對稱而在定子繞組中有負(fù)序電流產(chǎn)生發(fā)電機(jī)在制造時(shí)對

37、長期允許負(fù)序電流有一定的裕度故要求負(fù)序電流保護(hù)還應(yīng)起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序電流負(fù)荷的作用負(fù)序過負(fù)荷時(shí)保護(hù)動(dòng)作并經(jīng)延時(shí)作用于信號1保護(hù)原理兩段式定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)裝置由作為不對稱短路起動(dòng)元件的兩個(gè)負(fù)序電流繼電器作為對稱短路起動(dòng)元件的低電壓繼電器電流互感器等組成接在負(fù)序電流濾過器輸出端的負(fù)序電流繼電器具有較小的整定值稱為靈敏電流元件動(dòng)作于延時(shí)信號另一個(gè)負(fù)序電流繼電器具有較大的整定值稱為不靈敏電流元件作用于發(fā)電機(jī)跳閘由于三相對稱短路不存在負(fù)序電流分量因此負(fù)序過電流保護(hù)不能反應(yīng)三相短路故障還需要裝設(shè)另外一個(gè)單相式的低電壓起動(dòng)過電流保護(hù)用于反應(yīng)三相短路故障過負(fù)荷保護(hù)接于一相電流中的電流繼電器和共用時(shí)間繼電器

38、組成作用后延時(shí)發(fā)出信號2發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)整定原則1對反應(yīng)負(fù)序過負(fù)荷的靈敏元件動(dòng)作電流應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)在最大可能過負(fù)荷情況下計(jì)及系統(tǒng)頻率可能降低和負(fù)序電流濾過器的誤差等原因而引起的不平衡電流動(dòng)作電流可取為 式中 發(fā)電機(jī)額定電流負(fù)序或負(fù)荷的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于后備保護(hù)的最大時(shí)限一般取59s 2對于反應(yīng)負(fù)序過電流的不靈敏元件a按轉(zhuǎn)子的發(fā)熱條件整定 b發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)只與升壓變壓器上的負(fù)序電流相配合動(dòng)作電流為 式中 配合系數(shù)取11 計(jì)算方式下變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障且流過升壓變壓器的負(fù)序電流正好與變壓器的負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作電流相等時(shí)流過被保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流不靈敏電流元件的動(dòng)作時(shí)限選擇原則與后備保護(hù)相同一般

39、當(dāng)升壓變壓器高壓側(cè)發(fā)生不對稱故障時(shí)應(yīng)在25s內(nèi)切除故障 3 對單相式低壓起動(dòng)的過流保護(hù)單相式低壓起動(dòng)的過流保護(hù)的過電流保護(hù)整定原則同上 4 對對稱過負(fù)荷保護(hù)對稱過負(fù)荷保護(hù)延時(shí)動(dòng)作與信號為了防止外部短路時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作其動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段動(dòng)作電流按下式整定式中 可靠系數(shù)取105 返回系數(shù)取085 發(fā)電機(jī)額定電流四反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)在電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障或非全相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)出現(xiàn)負(fù)序電流在定子氣隙中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場具有兩倍同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出100hz的電流該電流引起的附加損耗與電流的平方成正比并在槽楔與齒壁之間齒于護(hù)環(huán)之間端部阻尼環(huán)及護(hù)環(huán)內(nèi)表

40、面等局部有高密度的電流產(chǎn)生可能造成轉(zhuǎn)子在這些部位的燒傷與此同時(shí)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間正序旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的100hz脈動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩將同時(shí)作用在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上引起發(fā)電機(jī)組的機(jī)械振動(dòng)因此反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)是防止轉(zhuǎn)子由于負(fù)序電流燒傷的主保護(hù)保護(hù)動(dòng)作與跳閘同時(shí)要求能起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷的作用并且發(fā)出過負(fù)荷信號第二節(jié) 阻抗保護(hù)對于升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器當(dāng)采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)和負(fù)序電流及單項(xiàng)式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)時(shí)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)可采用阻抗保護(hù)變壓器阻抗保護(hù)通常作為330kv及以上大型變壓器相間短路的后備保護(hù)由起動(dòng)元件相間阻抗測量元件時(shí)間元件tv斷線檢測

41、元件等組成當(dāng)阻抗保護(hù)的起動(dòng)元件和阻抗元件均動(dòng)作阻抗保護(hù)的壓板投入tv斷線檢測元件不動(dòng)作且經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后保護(hù)動(dòng)作與跳閘1起動(dòng)元件起動(dòng)元件由由相電流差突變量起動(dòng)元件和負(fù)序電流起動(dòng)元件兩部分組成相電流差突變量起動(dòng)反應(yīng)對稱短路故障負(fù)序電流起動(dòng)元件反應(yīng)不對稱短路故障起動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)為 i_i_set或i_2 i_ set2 式中i_為相電流突變量i_2為負(fù)序電流i_seti_ set2 分別為相電流突變量起動(dòng)元件和負(fù)序電流起動(dòng)元件的動(dòng)作整定值通常均取電流互感器二次額定電流的02倍2阻抗元件阻抗元件時(shí)變壓器阻抗保護(hù)的測量元件用于測量相間短路阻抗值構(gòu)成變壓器相間短路的后備保護(hù)阻抗元件采用00接線方式其動(dòng)作

42、特性可根據(jù)需要整定為全阻抗圓特性或偏移阻抗圓特性動(dòng)作的正方向可以指向變壓器也可以指向母線由保護(hù)的控制字控制3tv斷線檢測元件tv斷線檢測元件的作用是防止tv斷線時(shí)變壓器阻抗保護(hù)誤動(dòng)作當(dāng)該元件檢測到tv二次回路斷線時(shí)將阻抗保護(hù)閉鎖并發(fā)出告警信息阻抗保護(hù)邏輯框圖第三章 反映接地故障的保護(hù)第一節(jié) 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路對地之間有一定的絕緣電容和分布電阻當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)由于沒有形成電流回路對發(fā)電機(jī)運(yùn)行沒有直接影響一旦發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地后勵(lì)磁繞組將形成短路使轉(zhuǎn)子磁場畸變引起機(jī)體強(qiáng)烈震動(dòng)嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)因此有關(guān)規(guī)程要求發(fā)電機(jī)必須裝有轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作于信號裝設(shè)轉(zhuǎn)子回路

43、兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作于跳閘轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù)原理分析1保護(hù)原理 切換采樣式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)采用開關(guān)切換采樣原理通過求解兩個(gè)不同的接地回路方程實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置 當(dāng)設(shè)s1閉合s2斷開時(shí)在上測得電壓當(dāng)s2閉合s1斷開時(shí)在上測得電壓則正常運(yùn)行時(shí)4個(gè)電阻r對稱轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)當(dāng)接地電阻小于或等于接地電阻整定值 時(shí)經(jīng)延時(shí)發(fā)信號2保護(hù)的整定計(jì)算保護(hù)的接地電阻整定值取決于正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平當(dāng)接地電阻的高整定值整定為10k時(shí)延時(shí)410 s東方工作于發(fā)信號當(dāng)接地電阻低整定值整定為10k時(shí)延時(shí)14s動(dòng)作與跳閘第二節(jié) 定子接地保護(hù)根據(jù)安全要求發(fā)電機(jī)的外殼都是接地的因此發(fā)電機(jī)定子繞組與鐵心間的絕緣在

44、某一點(diǎn)上遭到破壞就有可能發(fā)生單相接地故障當(dāng)接地電流較大在故障點(diǎn)引起電弧時(shí)將破壞定子繞組的絕緣及燒壞鐵心嚴(yán)重時(shí)燒傷發(fā)電機(jī)所以把不產(chǎn)生電弧的單相接地電流稱為安全電流其大小與發(fā)電機(jī)額定電壓有關(guān)發(fā)電機(jī)額定電壓越高其安全電流越小反之亦然發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一般不接地或經(jīng)消弧線圈接地當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)流經(jīng)接地點(diǎn)的電流為發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)有直接電聯(lián)系的個(gè)元件的對地電容之和根據(jù)規(guī)程規(guī)定當(dāng)發(fā)電機(jī)的接地電容電流等于或大于其安全電流時(shí)應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)當(dāng)接地電流小于安全電流時(shí)一般裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障的分析定子繞組的單相接地故障的零序電壓正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓時(shí)對稱的當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端u

45、相發(fā)生金屬性接地故障時(shí)u相對地電壓其他兩相對地電壓升高倍顯然當(dāng)發(fā)電機(jī)一相金屬性接地時(shí)極端零序電壓的大小等于發(fā)電機(jī)故障前的相電壓當(dāng)發(fā)電機(jī)u相接地發(fā)生定子繞組距中性點(diǎn)處則各相機(jī)端對地電壓將隨著故障點(diǎn)的位置不同而改變當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生在中性點(diǎn)處時(shí)發(fā)電機(jī)零序電壓的大小等于故障前想電動(dòng)勢的倍2正常運(yùn)行和定子單相接地時(shí)三次諧波電壓分布1正常運(yùn)行時(shí)三次諧波電壓分布任何一臺發(fā)電機(jī)的相電動(dòng)勢中都含有諧波分量在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)利用發(fā)電機(jī)繞組的分布和短節(jié)距來消除5次7次諧波以消除對電壓波形的影響而三次諧波的相序?qū)倭阈蚍至吭诰€電壓中可以將它消除但在相電動(dòng)勢中依然存在根據(jù)大量實(shí)測資料表明每臺發(fā)電機(jī)的相電動(dòng)勢中約有210的三次諧波

46、分量當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)對地接地時(shí)正常運(yùn)行情況下發(fā)電機(jī)機(jī)端的三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓極限情況當(dāng)發(fā)電機(jī)出線端開路即時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)正常運(yùn)行情況下機(jī)端三次諧波電壓比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓更小因此發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓2距中性點(diǎn)處發(fā)生單相接地時(shí)三次諧波分布當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)不論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無消弧線圈恒有可見發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端接地時(shí)當(dāng) 05時(shí)二反應(yīng)基波零序電壓的定子接地保護(hù)根據(jù)發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)定子回路出現(xiàn)零序電壓且零序電壓的大小與接地點(diǎn)的位置有關(guān)的特點(diǎn) 利用機(jī)端電壓互感器開口三角繞組的輸出電壓構(gòu)成了反應(yīng)基

47、波零序電壓的零序電壓的定子接地保護(hù)該保護(hù)的過電壓元件檢測發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器二次側(cè)開口三角形的輸出電壓當(dāng)檢測的電壓大于保護(hù)的動(dòng)作整定值時(shí)過電壓元件動(dòng)畫做發(fā)信號由于正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)相電壓中含有三次諧波因此在機(jī)端電壓互感器開口三角形繞組一側(cè)也有三次諧波電壓輸出此外當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)由于變壓器高低繞組之間由耦合電容存在發(fā)電機(jī)機(jī)端也產(chǎn)生零序電壓為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性保護(hù)裝置的整定值應(yīng)避開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓包括三次諧波電壓以及變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生的零序電壓根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)保護(hù)的起動(dòng)電壓一般整定為1530kv左右考慮采用性能良好的三次諧波濾過器后其動(dòng)作值可降至510kv顯然保護(hù)在

48、中性點(diǎn)附近有510的死區(qū)若定子繞組經(jīng)過渡電阻rf單相接地時(shí)則死區(qū)更大這對于大中型發(fā)電機(jī)是布允許的因此在大中型發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)能反應(yīng)100定子繞組單相接地保護(hù)三基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成的100定子接地保護(hù)1保護(hù)的原理分析基波零序電壓和三次諧波構(gòu)成的100定子接地保護(hù)由兩部分組成一部分是極薄電壓保護(hù)另一部分是三次諧波電壓保護(hù)即基波零序電壓保護(hù)來反應(yīng)發(fā)電機(jī)8595的定子繞組單相接地由三次諧波電壓保護(hù)來反應(yīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近定子繞組的單相接地為提高可靠性兩部分的保護(hù)區(qū)應(yīng)重疊無論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無消弧線圈正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓而在距中性點(diǎn)50范圍內(nèi)接地時(shí)基波零序電壓和三次諧波

49、構(gòu)成的100定子接地保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為式中為發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓 為基波零序電壓整定值 和 分別為機(jī)端tv和中性點(diǎn)tv開口三角形開口繞組輸出的三次諧波分量為三次諧波比例整定值零序電壓判據(jù)和三次諧波判據(jù)各有獨(dú)立的出口回路以滿需不同配置的要求利用三次諧波構(gòu)成的接地保護(hù)由于反應(yīng)中性點(diǎn)側(cè)附近定子繞組的單相接地故障在該保護(hù)范圍內(nèi)定子繞組單相接地時(shí)零序電壓較小該保護(hù)動(dòng)作與信號由于反應(yīng)機(jī)端零序電壓的接地保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí)零序電壓較大該保護(hù)可動(dòng)作與跳閘或信號2保護(hù)的整定計(jì)算1三次諧波電壓保護(hù)設(shè)正常運(yùn)行時(shí)三次諧波電壓比值為實(shí)測最大值則取2基波零序電壓保護(hù)該保護(hù)的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)側(cè)但想電壓互感器或

50、機(jī)端電壓互感器開口三角形繞組的最大不平衡電壓整定即式中 基波零序電壓保護(hù)整定值 可靠系數(shù)取1213 實(shí)測基波不平衡電壓當(dāng)10v時(shí)應(yīng)校驗(yàn)高壓系統(tǒng)接地短路時(shí)傳遞到機(jī)端的基波零序電壓以避免保護(hù)誤動(dòng)作3保護(hù)動(dòng)作邏輯框圖第三節(jié) 主變壓器接地保護(hù)變壓器的接地保護(hù)又稱變壓器的零序保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器以反應(yīng)變壓器高壓繞組引出線上的接地短路并作為變壓器主保護(hù)和相領(lǐng)母線線路接地故障的后備保護(hù)電力變壓器的接地保護(hù)通常由主變壓器零序電壓元件主變壓器零序電流元件主變壓器間隙零序電流元件及時(shí)間元件構(gòu)成根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的接地方式進(jìn)行選擇配置一中性點(diǎn)直接接地的變壓器接地保護(hù)1保護(hù)原理中性點(diǎn)直接接地的變壓器

51、接地保護(hù)通常采用兩段零序電壓保護(hù)零序電流均由變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)獲得每段保護(hù)均設(shè)置兩個(gè)動(dòng)作時(shí)限保護(hù)每段動(dòng)作后都以較短時(shí)限跳開母聯(lián)絡(luò)斷路器或三繞組變壓器中壓側(cè)由源斷路器以減小故障范圍以較長時(shí)限跳開高壓側(cè)斷路器2保護(hù)邏輯框圖為防止變壓器與系統(tǒng)并列前其高壓側(cè)發(fā)生單相接地時(shí)變壓器的接地保護(hù)誤動(dòng)作誤跳母聯(lián)斷路器將變壓器接地保護(hù)動(dòng)作于母聯(lián)段路器的跳閘回路經(jīng)其高壓側(cè)斷路器的常開觸點(diǎn)1qf1閉鎖變壓器零序電流段保護(hù)的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限分別與相鄰線路零序過電流保護(hù)第段或第段的動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限配合進(jìn)行整定其中變壓器零序電流段保護(hù)的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限分別與相鄰線路零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限配

52、合進(jìn)行整定其中二中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行變壓器的接地保護(hù)對于中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行的每臺變壓器其接地保護(hù)需配兩套一套作為中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)另一套用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)通常采用兩段式零序過電流保護(hù)而中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)通常采用零序過電壓保護(hù)重重保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作時(shí)限等與變壓器中性絕緣水平過電壓保護(hù)方式及并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺數(shù)有關(guān)1全絕緣變壓器的接地保護(hù)對于中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行的全絕緣變壓器當(dāng)有數(shù)臺并列運(yùn)行時(shí)要求其接地保護(hù)的動(dòng)作行為是保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器當(dāng)變壓

53、器所連接的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)對中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器利用兩段式零序過電流保護(hù)中的較短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器以較長時(shí)限跳開高壓側(cè)斷路器對于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器利用零序點(diǎn)過電壓保護(hù)經(jīng)預(yù)定延時(shí)后跳開中性點(diǎn)不接地變壓器各側(cè)的斷路器零序過電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓整定值按躲過系統(tǒng)失去中性點(diǎn)且發(fā)生單相接地故障時(shí)所接tv二次繞組可能出現(xiàn)的最低電壓整定時(shí)一般取180v其動(dòng)作時(shí)限只需躲過暫態(tài)過電壓的時(shí)限考慮無需與其他保護(hù)配合2分級絕緣且中性點(diǎn)不裝設(shè)放電間隙的變壓器由于分級絕緣變壓器中性點(diǎn)處繞組的絕緣水平最低所以對于此類變壓器接地保護(hù)動(dòng)作行為的要求是保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的

54、變壓器為此對于分級絕緣且中性點(diǎn)不裝設(shè)放電間隙的變壓器其接地保護(hù)的配置為兩段式零序過電流保護(hù)和零序電流閉鎖的零序電壓保護(hù)兩段式零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式零序電流閉鎖的零序電壓保護(hù)用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式零序過電壓保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限要求小于零序過電流的長動(dòng)作時(shí)限大于零序過電流保護(hù)的短動(dòng)作時(shí)限這樣保證當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器以零序過電流保護(hù)的短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器使兩臺變壓器分列運(yùn)行解列后若故障消失則表明故障不在本變壓器保護(hù)范圍內(nèi)解列后若故障仍存在對于中性點(diǎn)不接地變壓器可由零序過電壓經(jīng)一動(dòng)作時(shí)限先跳閘切除故障對于中性點(diǎn)接地變壓器由于仍有零序電流而閉鎖零序過電壓保護(hù)只能以零

55、序過電流保護(hù)的長動(dòng)作時(shí)限跳閘最終切除故障3分級絕緣且中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙的變壓器的接地保護(hù)根據(jù)分級絕緣變壓器接地保護(hù)動(dòng)作行為的要求對于分級絕緣且中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙的變壓器接地保護(hù)的配置為兩段式零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行放電間隙零序過電流及零序過電壓保護(hù)用于變壓器中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行方式當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行的變壓器以無時(shí)限的間隙零序過電流跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器或高壓側(cè)斷路器若放電間隙零序過電流保護(hù)未動(dòng)作則以帶時(shí)限的零序過電壓保護(hù)跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器或高壓側(cè)斷路器中性點(diǎn)直接接地變壓器仍以較短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器以較長時(shí)限跳開直接接地變壓器高壓側(cè)斷路器第四章 反應(yīng)

56、發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行的保護(hù)第一節(jié) 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷通常是由于系統(tǒng)中切除了電源生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的短時(shí)沖擊性負(fù)荷大型電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁失磁運(yùn)行同期誤操作及振蕩等原因引起的對于發(fā)電機(jī)由于定子和轉(zhuǎn)子的材料利用率很高其熱容量和銅損的比值較小因而熱容量常數(shù)也較小因此為了充分利用發(fā)電機(jī)的過載能力而又不導(dǎo)致受過負(fù)荷的損害發(fā)電機(jī)上需裝設(shè)三套過負(fù)荷保護(hù)分別反應(yīng)定子繞組轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子表層的過負(fù)荷且過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作特性應(yīng)分別與發(fā)電機(jī)對應(yīng)允許過負(fù)荷的特性相配合一定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)對于非直吹冷卻方式的中小型發(fā)電機(jī)定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)采用單相式定時(shí)限電流保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作與信號保護(hù)的電流按在發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)荷電流下能可靠返回的條