繼電保護(hù)勵磁配合

1、大機(jī)組繼電保護(hù)常見配置：1、 縱聯(lián)差動保護(hù)2、 裂相橫差保護(hù)3、 單元件橫差保護(hù)4、 負(fù)序方向閉鎖縱向零壓匝間保護(hù)5、 負(fù)序方向匝間保護(hù)6、 復(fù)合電壓過電流（電流可帶記憶）保護(hù)7、 復(fù)合過電流保護(hù)8、 阻抗保護(hù) 9、 基波零壓定子接地保護(hù)10、 三次諧波零壓定子接地保護(hù)11、 零流定子接地保護(hù)12、 轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù) 13、 轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù) 14、 定子過負(fù)荷保護(hù) 15、 轉(zhuǎn)子表層（負(fù)序）過負(fù)荷保護(hù) 16、 勵磁繞組（轉(zhuǎn)子）過負(fù)荷保護(hù) 17、 過電壓保護(hù) 18、 欠電壓保護(hù)19、 過激磁保護(hù) 20、 逆功率保護(hù)21、 低勵失磁保護(hù) 22、 失步保護(hù) 23、 頻率異常保護(hù) 24、 起停機(jī)保護(hù)

2、25、 誤上電保護(hù) 26、 軸電流保護(hù)27、 電超速保護(hù)28、 大電流閉鎖保護(hù)29、 方向過流保護(hù)30、 解列保護(hù)31、 勵磁機(jī)差動保護(hù)32、 勵磁變壓器差動保護(hù) 33、 勵磁過電流保護(hù) 34、 TA異常、TV異常8阻抗保護(hù)8.1保護(hù)原理阻抗保護(hù)反應(yīng)相間測量阻抗的大小，電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TA或中性點TA（可選擇），電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV。為防止TV斷線引起阻抗元件誤動，增設(shè)TV斷線閉鎖元件。阻抗保護(hù)設(shè)兩段四時限。阻抗保護(hù)由電流啟動元件、相間阻抗測量元件、延時和TV回路斷線閉鎖元件等部分組成。電流啟動元件采用相電流突變量啟動和負(fù)序電流啟動，其中相電流突變量啟動和負(fù)序電流啟動定值都為20%。阻抗元

3、件計算的電壓和電流采用零度接線，即和、和、和分別組成三個阻抗元件以“或”門輸出。圖1 阻抗特性圖用戶可以通過設(shè)定電阻分量定值RZ、電抗分量定值XZ和反向偏移比NZ來實現(xiàn)方向阻抗圓、偏移阻抗圓或全阻抗圓特性。阻抗元件的動作特性如圖1所示。8.2邏輯框圖各時限的發(fā)電機(jī)阻抗保護(hù)邏輯框圖如圖2。圖2 發(fā)電機(jī)阻抗保護(hù)邏輯圖8.3整定內(nèi)容和取值建議阻抗保護(hù)定值的整定請參閱相關(guān)規(guī)定和不同的需求而整定。12轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)12.1保護(hù)原理轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)反應(yīng)轉(zhuǎn)子對大軸絕緣電阻的下降。采用“乒乓式”變電橋原理，其設(shè)計思想是：通過電子開關(guān)S1、S2輪流切換，改變電橋兩臂電阻值的大小。通過求解三種狀態(tài)下的回路方程，

4、實時計算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置。保護(hù)測量電路原理圖如圖3。圖中，S1和S2為兩個受控的電子開關(guān)U1、U2、U3為三個被測電壓，Rg為轉(zhuǎn)子對大軸接地電阻。圖3 轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)測量電路原理圖保護(hù)的動作判據(jù)為： （15）式中：為接地電阻值，分兩段，高定值段為靈敏段，僅發(fā)信；低定值段可發(fā)信也可出口。切換開關(guān)采用最新的MOSFET電子器件，具有切換速度快和使用壽命長的優(yōu)點。保護(hù)對切換開關(guān)S1和S2有良好的自檢功能。此外變電橋式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)與接地點的位置和勵磁電壓大小無關(guān)，在轉(zhuǎn)子繞組任何地點發(fā)生接地故障時，均具有很高的靈敏度。12.2邏輯框圖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)邏輯框圖如圖4。圖4 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點

5、接地保護(hù)邏輯框圖12.3整定內(nèi)容和取值建議1） 高定值段接地電阻RS1：RS1的整定因汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)所采用的冷卻方式有別，通常對于水輪發(fā)電機(jī)、空冷及氫冷汽輪發(fā)電機(jī)，一般可整定為（1030）k；對直接水冷的勵磁繞組，一般可整定為（520）k。2） 低定值段接地電阻RS2：RS2的整定因汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)所采用的冷卻方式有別，通常對于水輪發(fā)電機(jī)、空冷及氫冷汽輪發(fā)電機(jī)，一般可整定為（510）k或更低；對直接水冷的勵磁繞組，一般可整定為2.5 k或更低。3） 轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作時間：TZ1通常可整定為（410）s。TZ2通?？烧椋?4）s。12.4說明汽輪發(fā)電機(jī)通用技術(shù)條件規(guī)定：對于

6、空冷及氫冷的汽輪發(fā)電機(jī)，勵磁繞組的冷態(tài)絕緣電阻不小于1M，直接水冷卻的勵磁繞組，其冷態(tài)絕緣電阻不小于2k。水輪發(fā)電機(jī)通用技術(shù)條件規(guī)定：繞組的絕緣電阻在任何情況下都不應(yīng)低于0.5M。注意直流分壓裝置CSN-3（即濾波盒）與轉(zhuǎn)子回路正負(fù)極性端連接正確。CSN-3用于將勵磁系統(tǒng)的勵磁電壓轉(zhuǎn)換為保護(hù)裝置可以接受的直流電壓。轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)不能采取雙重化。雙重化的保護(hù)裝置提供的兩套轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)，只能投入一套運(yùn)行，另外一套作為冷備用。13轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)13.1保護(hù)原理轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作后，裝置自動投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)。轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)采用機(jī)端正序電壓的二次諧波分量作為判別量。動作判據(jù)為： （16）

7、式中：、分別為機(jī)端正序電壓的二次諧波分量和定值。13.2邏輯框圖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)邏輯框圖如圖5。圖5 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)邏輯框圖13.3整定內(nèi)容和取值建議1） 正序二次諧波電壓U2S：一般視現(xiàn)場的實際情況整定，也可參考下式：。式中，Krel為可靠系數(shù)，可取2.53；U12max為額定負(fù)荷下正序二次諧波的實測值。2） 轉(zhuǎn)子兩點接地延時TZ：TZ一般整定為（0.51.0）s，以躲開各種擾動。3） 對于100MW及以上等級的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子一點接地后立即停機(jī)檢查故障，為防止誤動，轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)不應(yīng)投入或投信號。14定子過負(fù)荷保護(hù)14.1保護(hù)原理定子過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組的平均發(fā)熱狀況。

8、電流取發(fā)電機(jī)機(jī)端TA或中性點TA（可選擇）的最大相電流。定子過負(fù)荷保護(hù)由定時限和反時限組成，定時限設(shè)一段，一般為減出力或發(fā)信。反時限特性由三部分即下限段、反時限段和上限段組成。下限段設(shè)電流起動值，當(dāng)電流大于起動電流時，發(fā)電機(jī)開始熱積累，當(dāng)電流小于起動電流且原先已有熱量積累時，發(fā)電機(jī)開始散熱過程。定子過負(fù)荷保護(hù)反時限的動作判據(jù)為： （17）式中：t為保護(hù)延時元件，為定子繞組發(fā)熱同時的散熱效應(yīng)系數(shù)（標(biāo)幺值），為發(fā)電機(jī)定子繞組熱容量常數(shù)。定子繞組反時限特性曲線如圖6所示。圖中、分別為反時限下限電流定值和動作時間，、分別為反時限上限電流定值和動作時間。圖6 發(fā)電機(jī)定子過負(fù)荷反時限特性曲線14.2邏輯框

9、圖發(fā)電機(jī)定子過負(fù)荷保護(hù)的邏輯框圖如圖7。圖7 發(fā)電機(jī)定子過負(fù)荷保護(hù)邏輯圖14.3整定內(nèi)容和取值建議1） 定時限定子過負(fù)荷部分：定時限定子過負(fù)荷電流按照發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)荷電流下能可靠返回整定，計算公式為：，其中為可靠系數(shù)，取1.05；為返回系數(shù)，取0.850.95。一般I11為1.15。定時限定子過負(fù)荷延時T11按躲過后備保護(hù)的最大時延整定。2） 反時限定子過負(fù)荷部分：反時限部分的動作特性，由制造廠家提供的定子繞組允許的過負(fù)荷能力確定。起動電流I12按與定時限過負(fù)荷保護(hù)電流I11配合整定，計算公式為：，其中為配合系數(shù)，取1.05，其它意義同上。一般I12為1.2。下限段延時T12裝置按照式（1

10、7）自動計算。上限段電流和延時內(nèi)部由軟件自動計算。定子繞組散熱系數(shù)反映發(fā)電機(jī)發(fā)熱時的散熱效應(yīng)。定子繞組散熱系數(shù)按照發(fā)電機(jī)長期允許的電流標(biāo)么值整定，通常=1。定子繞組熱容量常數(shù)K1按照發(fā)電機(jī)定子繞組熱值整定，機(jī)組容量1200MVA時，K137.5（當(dāng)有制造廠家的參數(shù)時，以廠家參數(shù)為準(zhǔn)）。15轉(zhuǎn)子表層（負(fù)序）過負(fù)荷保護(hù)15.1保護(hù)原理發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)定子繞組的負(fù)序電流大小，保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以防表面過熱。保護(hù)由定時限和反時限兩部分組成，定時限段發(fā)信，反時限特性曲線由三部分組成，即下限段、反時限段和上限段。負(fù)序電流大于下限起動值時，起動反時限，反時限熱積累值大于熱積累定值時，保護(hù)動作。若負(fù)序電流

11、小于下限起動值時，原先積累的熱量通過散熱過程開始散熱。負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)反時限部分動作判據(jù)為： （18）式中：t為保護(hù)延時元件，為發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行允許負(fù)序電流（標(biāo)么值），A2為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)序發(fā)熱常數(shù)，反映轉(zhuǎn)子表層承受負(fù)序電流的能力。負(fù)序反時限特性曲線如圖8所示。圖中、分別為負(fù)序反時限起動電流定值和下限段動作時間，、分別為反時限上限電流定值和動作時間。電流可選取發(fā)電機(jī)機(jī)端TA或中性點TA中的任一組。當(dāng)該組TA斷線時，保護(hù)自動切換至另一組正常的TA。圖8 發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷反時限特性曲線15.2邏輯框圖發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷的邏輯框圖如圖9。圖9 發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)邏輯圖15.3整定內(nèi)容和取值建議1） 定時限

12、負(fù)序過負(fù)荷部分：按照發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流（標(biāo)幺值）下能可靠返回的條件整定，公式：。其中，為可靠系數(shù)，通常取1.2；為返回系數(shù)，通常取0.850.95；為發(fā)電機(jī)長期允許負(fù)序電流的標(biāo)么值。一般I21為0.1。定時限負(fù)序過負(fù)荷延時T21，通常按躲過后備保護(hù)的最大延時整定。2） 反時限負(fù)序過負(fù)荷部分：反時限部分的動作特性，由制造廠家提供的轉(zhuǎn)子表層允許的負(fù)序過負(fù)荷能力確定。啟動電流I22按下限段最大延時T22為1000s確定，即確定。沒有不對稱負(fù)荷的電力系統(tǒng)可整定為0.15，T22由軟件自動計算。上限段電流和延時內(nèi)部由軟件自動計算。（標(biāo)么值）按發(fā)電機(jī)長期允許運(yùn)行的負(fù)序電流整定。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)序發(fā)熱常數(shù)

13、A2，由電機(jī)制造廠家提供。15.4說明汽輪發(fā)電機(jī)三相負(fù)載不對稱且每相電流均不超過額定電流時，負(fù)序電流I2與額定電流之比符合表1規(guī)定時，應(yīng)能連續(xù)運(yùn)行。發(fā)生不對稱故障時，故障運(yùn)行時最大的，應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1 汽輪發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時最大值及故障運(yùn)行時最大值轉(zhuǎn)子直接冷卻的發(fā)電機(jī)功率連續(xù)運(yùn)行時的最大值故障運(yùn)行時的最大值350MVA0.088>350900MVA>9001250MVA5>12501600MVA0.055注：SGe為發(fā)電機(jī)額定視在功率，MVA。16勵磁繞組（轉(zhuǎn)子）過負(fù)荷保護(hù)16.1保護(hù)原理勵磁繞組（轉(zhuǎn)子）過負(fù)荷保護(hù)由定時限和反時限組成，定時限設(shè)一段，一般為減勵磁或發(fā)信。反

14、時限特性曲線由三部分組成，即下限段、反時限段和上限段。保護(hù)引入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路電流，可選擇使用第1組或第2組TA的電流。電流頻率可為50Hz或100Hz。下限段設(shè)電流起動值，當(dāng)轉(zhuǎn)子電流大于起動電流時，勵磁繞組過負(fù)荷開始熱積累，當(dāng)電流小于起動電流且原先已有熱量積累時，勵磁繞組過負(fù)荷開始散熱過程。勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù)反時限的動作判據(jù)為： （19）式中：為轉(zhuǎn)子回路額定電流，為轉(zhuǎn)子繞組過熱常數(shù)。轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)反時限特性曲線如圖10，圖中、分別為反時限起動電流和下限段動作時間，、分別為反時限上限電流和動作時間。圖10 轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)反時限特性曲線16.2邏輯框圖轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的邏輯框圖如圖11。圖11 轉(zhuǎn)子

15、過負(fù)荷保護(hù)邏輯框圖16.3整定內(nèi)容和取值建議1） 定時限轉(zhuǎn)子過負(fù)荷部分：定時限勵磁繞組過負(fù)荷電流IL1，按正常運(yùn)行時的額定勵磁電流下能可靠返回的條件整定，計算公式為：。其中，為可靠系數(shù)，取1.05；為返回系數(shù)，一般取0.850.95。一般IL1整定為1.15，當(dāng)強(qiáng)行勵磁時，應(yīng)可靠動作。TL1動作于信號時，按躲過后備保護(hù)的最大延時整定，一般為10s。若動作于降低勵磁電流或跳閘，則延時略大于強(qiáng)勵允許時間。2） 轉(zhuǎn)子過負(fù)荷反時限部分：反時限部分的動作特性，由制造廠家提供的轉(zhuǎn)子過負(fù)荷能力確定。反時限轉(zhuǎn)子過負(fù)荷啟動電流IL2內(nèi)部固定與定時限轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定值IL1相等。即過負(fù)荷動作于信號時，同時啟動反時

16、限轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。TL2由軟件自動計算。上限段電流和延時內(nèi)部由軟件自動計算。轉(zhuǎn)子繞組熱容量，由電機(jī)制造廠家提供。16.4說明對于無刷勵磁系統(tǒng)，在整定計算時，應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)的勵磁電壓與勵磁機(jī)勵磁電流的關(guān)系曲線，將發(fā)電機(jī)的額定勵磁電壓及強(qiáng)勵頂值電壓分別折算到勵磁機(jī)的勵磁電流側(cè)，再進(jìn)行相應(yīng)的計算。17過電壓保護(hù)17.1保護(hù)原理發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)用于保護(hù)發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行工況下引起的定子繞組過電壓。保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)機(jī)端相間電壓大小，設(shè)一段定值。根據(jù)工程需要，也可設(shè)置為兩段定值。17.2邏輯框圖過電壓保護(hù)邏輯框圖如圖12。圖12 發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)邏輯圖17.3整定內(nèi)容和取值建議發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)的整定值，應(yīng)根據(jù)電機(jī)

17、制造廠提供的允許過電壓能力或定子繞組的絕緣狀況決定。過電壓動作電壓UGY和延時元件TGY：對于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，動作時間TGY=0.5s，動作于解列滅磁。對于水輪發(fā)電機(jī)，動作時間為TGY=0.5s，動作于解列滅磁。對于采用可控硅勵磁的水輪發(fā)電機(jī)，動作時間為TGY=0.3s，動作于解列滅磁。19過激磁保護(hù)19.1保護(hù)原理發(fā)電機(jī)會由于電壓升高或者頻率降低而出現(xiàn)過激磁，過激磁保護(hù)能有效地防止發(fā)電機(jī)因過勵磁造成的損壞，過激磁保護(hù)反應(yīng)過激磁倍數(shù)而動作，定義過激磁倍數(shù)N如下： （20）式中：、Be分別為磁通量、額定磁通量；U、f分別為電壓、頻率；Ue、fe分別為基準(zhǔn)電壓、額定頻率；、分別為電壓標(biāo)

18、么值、頻率標(biāo)么值。過激磁保護(hù)包括兩種方案：方案1為過激磁保護(hù)由定時限兩段組成，即定時限告警段和跳閘段。方案2為過激磁保護(hù)由定時限和反時限組成，其中定時限設(shè)告警段，反時限動作特性曲線（見圖13）由輸入的反時限下限過激倍數(shù)、反時限上限過激倍數(shù)，等分成7段，每段都有一個跳閘時限，落在相鄰段之間跳閘時限采用線性插值計算。圖13 過激磁保護(hù)反時限特性曲線19.2邏輯框圖過激磁保護(hù)邏輯框圖如圖14。圖14 過激磁保護(hù)邏輯圖19.3整定內(nèi)容和取值范圍1） 定時限過激磁保護(hù)各段的過勵倍數(shù)和各段延時定時限過激磁保護(hù)通常分為兩段，第段為信號段，第段為跳閘段。整定方法用圖15為例進(jìn)行說明。圖中曲線1為制造廠提供的過

19、激磁曲線。圖15 發(fā)電機(jī)定時限過激磁保護(hù)整定示例過激磁保護(hù)的第段動作值N可取為發(fā)電機(jī)額定勵磁的1.11.2倍，一般取1.1倍。第段的動作時間可根據(jù)允許的過激磁能力適當(dāng)整定。例如：設(shè)N=1.1，從曲線1上查得對應(yīng)的允許時間約300s（A點），第段的動作時間可整定為10s（A點），考慮從發(fā)信號到允許時間還有290s，使運(yùn)行人員有足夠時間處理發(fā)電機(jī)的過激磁。信號段的動作時間不宜過短，防止在發(fā)電機(jī)短時過激磁時不必要的發(fā)信號。動作時間不宜過長，只要運(yùn)行人員有足夠的時間處理過激磁故障即可。第段為跳閘段，可整定N=1.251.35倍，一般取1.3倍。從圖15曲線1查得允許的過激磁時間為8s（B點），跳閘時間

20、可整定為4s（B點），為保障發(fā)電機(jī)的安全，可取跳閘時間小于允許的時間。在本例中，如N=1.29<1.30，過激磁保護(hù)將延時10s才發(fā)信號，所以定時限過激磁保護(hù)并不能充分保證發(fā)電機(jī)的安全。2） 反時限過激磁整定：按發(fā)電機(jī)制造廠家提供的反時限過勵磁曲線選取。通過整定的過激磁曲線上的8點定值來模擬制造廠給出的發(fā)電機(jī)允許過激磁能力曲線，如圖16所示，圖16中曲線1為制造廠提供的過激磁曲線，曲線2為整定的過激磁曲線。圖16 發(fā)電機(jī)反時限過激磁保護(hù)整定示例19.4說明對于發(fā)電機(jī)變壓器組，其過激磁保護(hù)裝于機(jī)端，如果發(fā)電機(jī)與變壓器的過激磁特性相近（應(yīng)由制造廠提供曲線），當(dāng)變壓器的低壓側(cè)額定電壓比發(fā)電機(jī)額

21、定電壓低（一般約低5%）時，則過激磁保護(hù)的動作值應(yīng)按變壓器的磁密整定，這樣既保護(hù)了變壓器，又對發(fā)電機(jī)是安全的，若變壓器低壓側(cè)額定電壓等于或大于發(fā)電機(jī)的額定電壓，則過激磁保護(hù)的動作值應(yīng)按發(fā)電機(jī)的磁密整定，對發(fā)電機(jī)和變壓器都能起到保護(hù)作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)及變壓器間有斷路器而分別配置過勵磁保護(hù)時，其定值按發(fā)電機(jī)與變壓器允許的不同過勵磁倍數(shù)分別整定。21低勵失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障出現(xiàn)低勵失磁時，發(fā)電機(jī)測量阻抗、勵磁電壓、發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的無功交換等都會與正常運(yùn)行時有所不同，失磁保護(hù)根據(jù)這些變化分別構(gòu)成定子判據(jù)、轉(zhuǎn)子判據(jù)和逆無功判據(jù)。另輔以機(jī)端低電壓切換廠用和母線低電壓加速跳閘判據(jù)。各功能模塊判據(jù)可根據(jù)

22、實際工程的需要，通過定值整定實現(xiàn)靈活投退。21.1定子判據(jù)定子判據(jù)的阻抗特性可選擇為靜穩(wěn)邊界圓特性或異步阻抗圓特性，如圖17所示。圖17 失磁保護(hù)的邊界特性阻抗特性在復(fù)平面上的位置可任意。靜穩(wěn)邊界的阻抗動作方程為： （22）式中：為測量阻抗。為了防止在其它非失磁情況下的測量阻抗進(jìn)入動作特性內(nèi)造成失磁保護(hù)誤動，設(shè)有相應(yīng)的TV斷線閉鎖措施；為躲過系統(tǒng)振蕩的影響，設(shè)有延時元件。發(fā)電機(jī)阻抗由機(jī)端或中性點TA（）和機(jī)端TV（）計算得到，電壓和電流采用零度接線。當(dāng)發(fā)電機(jī)須進(jìn)相運(yùn)行時，如按靜穩(wěn)邊界阻抗圓整定不能滿足要求時，一般可采取無功進(jìn)相判據(jù)躲開進(jìn)相運(yùn)行區(qū)，逆無功定值可整定；或按異步阻抗圓特性整定。21.

23、2轉(zhuǎn)子判據(jù)用戶可根據(jù)需要選擇等勵磁電壓判據(jù)或變勵磁電壓判據(jù)。等勵磁電壓判據(jù)的動作方程為： （23）式中：為發(fā)電機(jī)的勵磁電壓，為發(fā)電機(jī)等勵磁判據(jù)的勵磁電壓整定值。變勵磁電壓判據(jù)的動作方程為： （24）式中：為發(fā)電機(jī)有功功率，為發(fā)電機(jī)的凸極功率，為變勵磁電壓判據(jù)系數(shù)。為保證機(jī)組空載運(yùn)行及的輕載情況下全失磁時保護(hù)能可靠動作，在變勵磁判據(jù)中附加等勵磁電壓判據(jù)。兩者構(gòu)成“或”門，它們在平面上的動作特性曲線如圖18所示。圖18 動作特性曲線21.3逆無功判據(jù)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時向系統(tǒng)發(fā)送無功功率，失磁時會出現(xiàn)無功反向，從系統(tǒng)吸收無功。失磁保護(hù)的逆無功判據(jù)為： （25）21.4低電壓判據(jù)為了避免由發(fā)電機(jī)失磁導(dǎo)致

24、系統(tǒng)電壓崩潰或威脅廠用電系統(tǒng)的安全，本裝置還有低電壓判據(jù)。電壓取用主變高壓母線TV或機(jī)端TV。 （26） （27）式中：、分別為高壓母線和機(jī)端線電壓的最大值，、分別為高壓母線和機(jī)端低電壓定值。21.5其它裝置還具有檢測勵磁電壓回路異常的功能，及時給出告警信號，通知運(yùn)行人員處理。減出力判據(jù)采用有功功率判據(jù)： （28）21.6邏輯框圖低勵失磁保護(hù)的邏輯框圖如圖19。若不投入轉(zhuǎn)子判據(jù)，即等勵磁電壓和變勵磁電壓元件都退出時，則失磁保護(hù)以負(fù)序電壓元件閉鎖。圖19 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)邏輯圖21.7整定內(nèi)容和取值建議1） 機(jī)端低電壓、母線低電壓通常采用機(jī)端或者升壓變壓器高壓側(cè)母線低電壓作為失磁保護(hù)的快速切換廠用

25、電和加速跳閘（與系統(tǒng)解列）判據(jù)。對于大型電廠，通常由調(diào)度部門提供。2） 逆無功元件Q的整定：按躲過發(fā)電機(jī)允許的進(jìn)相運(yùn)行無功整定。計算公式為：。其中，為可靠系數(shù)，取1.11.3；為發(fā)電機(jī)允許的最大進(jìn)相無功功率。若作為防止故障、振蕩誤動，一般按整定，為發(fā)電機(jī)二次額定無功功率。3） 阻抗長延時功能整定：增加阻抗長延時判據(jù)主要考慮當(dāng)勵磁繞組內(nèi)部開路，而勵磁電壓又沒有下降的失磁故障，此時靠阻抗元件和逆無功元件經(jīng)延時T8跳閘。阻抗判據(jù)長延時的阻抗元件通常按照異步阻抗圓整定，跳閘延時T8按照失磁后允許異步運(yùn)行時間整定。4） 阻抗元件XA和XB整定：阻抗元件可按照工程實際情況進(jìn)行整定。5） 減出力有功定值，按

26、機(jī)組實際情況進(jìn)行整定，或退出失磁減出力功能。6） 負(fù)序電壓定值，內(nèi)部固定。7） 勵磁電壓定值整定：勵磁電壓定值，視機(jī)組的實際情況整定。當(dāng)進(jìn)相運(yùn)行時，可適當(dāng)降低定值；當(dāng)重載運(yùn)行，為快速切除部分失磁跳閘的發(fā)電機(jī)，可適當(dāng)提高定值。8） 變勵磁比例系數(shù)、凸極功率定值的整定：說明：與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，對應(yīng)于某一有功功率P，具有為維持靜態(tài)穩(wěn)定極限所必須的勵磁電壓Ufd。也就是說，按照靜穩(wěn)極限條件（例如汽輪發(fā)電機(jī)的功角），輸送一定的有功功率P，應(yīng)有相應(yīng)的勵磁電壓Ufd。P值不同，靜穩(wěn)極限條件下的Ufd也不同，二者的關(guān)系體現(xiàn)于變勵磁比例系數(shù)。其中：為發(fā)電機(jī)額定功率，單位為“W”；為發(fā)電機(jī)凸極功率，其計算公

27、式：，單位為“W”；為額定有功時的修正系數(shù)，且，為發(fā)電機(jī)額定有功時的極限功角，通過與的關(guān)系曲線或查表法可以得到，參見表2 ；為無限大系統(tǒng)母線電壓歸算到發(fā)電機(jī)機(jī)端的電壓值，單位為“V”；為發(fā)電機(jī)空載電勢，單位“V”；為發(fā)電機(jī)空載勵磁電壓，單位為“V”；為歸算到機(jī)端側(cè)的機(jī)端至無限大系統(tǒng)母線間的聯(lián)系電抗。表2 KnCn表KnCnKnCnKnCn3.30.8475.60.9417.70.9683.60.8696.00.9488.00.9704.00.8916.30.9538.30.9724.30.9046.60.9578.70.9754.70.9196.80.9599.00.9765.00.9277.

28、10.9629.50.9795.30.9357.40.96510.00.98122失步保護(hù)22.1保護(hù)原理失步保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)測量阻抗的變化軌跡，能可靠躲過系統(tǒng)短路和穩(wěn)定振蕩，并能在失步搖擺過程中區(qū)分加速失步和減速失步。失步保護(hù)采取多直線遮擋器特性，電阻直線將阻抗平面分為多區(qū)域。圖20中A點的XA為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗Xd。B點的XB為系統(tǒng)聯(lián)系電抗，含系統(tǒng)電抗Xs和變壓器電抗Xt（歸算到發(fā)電機(jī)端電壓）。若發(fā)電機(jī)測量電抗小于變壓器電抗Xt，說明振蕩中心落在發(fā)變組內(nèi)部。圖中Rs為電阻邊界定值，Rj由程序固定設(shè)成0.5 Rs。圖20 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)的多區(qū)域特性圖中13區(qū)與64區(qū)在阻抗平面上對jX軸對稱，在同

29、步發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式下有：1) 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)測量阻抗>，其變化軌跡不進(jìn)入25區(qū)內(nèi)；2) 發(fā)電機(jī)加速失步時，測量阻抗從1區(qū)依次穿過2、3、4、5、6區(qū)，在每個區(qū)內(nèi)的停留時間超過對應(yīng)的時間；3) 發(fā)電機(jī)減速失步時，測量阻抗從6區(qū)依次穿過5、4、3、2、1區(qū)，在每個區(qū)內(nèi)的停留時間超過對應(yīng)的時間；4) 短路故障時，測量阻抗在25任一區(qū)停留小于對應(yīng)的時間就進(jìn)入下一區(qū)；5) 穩(wěn)定振蕩時，測量阻抗穿過部分區(qū)后又逆向返回，而不是同向依次穿過所有區(qū)。當(dāng)裝置檢測出發(fā)電機(jī)失步時，及時發(fā)出信號。當(dāng)失步振蕩中心落在發(fā)變組內(nèi)部時，對滑級次數(shù)進(jìn)行計數(shù)更新，當(dāng)達(dá)到整定的滑極次數(shù)Nsb后發(fā)出跳閘令。失步保護(hù)內(nèi)部采用

30、閉鎖措施，能在兩側(cè)電動勢相位差小于90°時才發(fā)跳閘脈沖，斷路器能在不超過其遮斷容量的情況下切斷電流，從而保證斷路器的安全性。為了提高失步保護(hù)的可靠性，增加有功功率變化作為輔助判據(jù)。22.2邏輯框圖發(fā)電機(jī)失步保護(hù)邏輯框圖如圖21。圖21 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)邏輯框圖22.3整定內(nèi)容和取值建議1） 失步保護(hù)電阻邊界Rs：可按躲過最小負(fù)荷阻抗整定；計算公式：。其中，、分別為歸算到發(fā)電機(jī)側(cè)的變壓器電抗和系統(tǒng)電抗有名值，為發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗。取。2） 失步保護(hù)變壓器電抗XSB：XSB=。3） 阻抗最小停留時間T1和停留時間T2：考慮系統(tǒng)振蕩時，發(fā)電機(jī)功角勻速變化。則阻抗在2區(qū)、5區(qū)停留的時間為。其中，

31、為系統(tǒng)最小振蕩周期（由調(diào)度所給出，一般為0.5s1.5s），為120°，。整定。系統(tǒng)振蕩時測量阻抗在3區(qū)、4區(qū)停留的時間為，整定。4） 失步保護(hù)滑極次數(shù)NSb：振蕩中心在區(qū)內(nèi)，失步滑極次數(shù)通常整定為2。23頻率異常保護(hù)23.1保護(hù)原理由于低頻或過頻運(yùn)行會使汽輪機(jī)葉片受到疲勞損傷，這種不可逆的疲勞損傷累積到一定程度，會造成葉片斷裂，造成嚴(yán)重故障。因此，頻率異常保護(hù)是為保護(hù)汽輪機(jī)而設(shè)置的。頻率異常保護(hù)由頻率測量元件和時間累積計數(shù)器組成。頻率異常保護(hù)分低頻保護(hù)、過頻保護(hù)、頻率累積保護(hù)。另外，為防止發(fā)電機(jī)起停過程中頻率異常保護(hù)誤發(fā)信號，頻率保護(hù)受有電流元件閉鎖。23.2邏輯框圖發(fā)電機(jī)頻率保護(hù)

32、邏輯框圖如圖22。圖22 發(fā)電機(jī)頻率異常保護(hù)邏輯框圖23.3整定內(nèi)容和取值建議頻率異常各段定值和累計時間應(yīng)與發(fā)電機(jī)允許頻率范圍相一致，另外還需要考慮與低頻減載裝置的配合。大型汽輪發(fā)電機(jī)組對電力系統(tǒng)頻率偏離值有嚴(yán)格的要求，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故期間，系統(tǒng)頻率必須限制在允許的范圍內(nèi)，以免損壞機(jī)組（主要是汽輪機(jī)葉片）。帶負(fù)載運(yùn)行的300MW及以上的大型汽輪發(fā)電機(jī)組，頻率允許的范圍為(48.550.5)Hz（當(dāng)額定頻率為50Hz時）。表3為大機(jī)組頻率異常運(yùn)行允許時間建議值。表3 大機(jī)組頻率異常運(yùn)行允許時間建議表頻率Hz允許運(yùn)行時間頻率Hz允許運(yùn)行時間累計min每次s累計min每次s51.5303048.0

33、30030051.018018047.5606048.550.5連續(xù)運(yùn)行47.01010當(dāng)頻率異常保護(hù)需要動作于發(fā)電機(jī)解列時，其低頻段的動作頻率和延時應(yīng)與電力系統(tǒng)的低頻減載裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)，原則是：其動作頻率應(yīng)低于低頻減載裝置的最低動作頻率，以避免出現(xiàn)頻率連鎖惡化的情況。24起停機(jī)保護(hù)24.1保護(hù)原理發(fā)電機(jī)啟動和停機(jī)過程，可配置相間短路和定子接地保護(hù)各一套。起停機(jī)保護(hù)作為低頻工況下的輔助保護(hù)，在正常工頻運(yùn)行時應(yīng)退出。本保護(hù)所采用的算法與信號的頻率完全無關(guān)。采用基波零序電壓式定子接地保護(hù)原理反應(yīng)定子接地故障，其零序電壓取自發(fā)電機(jī)中性點側(cè)零序TV；采用差動電流反應(yīng)短路故障。為使該保護(hù)僅在發(fā)電機(jī)起動并網(wǎng)

34、前或停機(jī)過程中投入，而在正常運(yùn)行時退出，由斷路器動斷觸點和低頻繼電器的輸出觸點控制。24.2邏輯框圖起停機(jī)保護(hù)的邏輯框圖如圖23。圖23 起停機(jī)保護(hù)邏輯圖24.3整定內(nèi)容和取值建議1） 起停機(jī)零序過電壓定值UQ0、動作時間TQU：UQ0一般取10V及以下，TQU不小于基波零序電壓定子接地保護(hù)的延時。2） 起停機(jī)發(fā)電機(jī)差流IGQ：按在額定頻率下，大于滿負(fù)荷運(yùn)行時差動回路中的不平衡電流整定，即：。其中，為可靠系數(shù)，取1.31.5；為額定頻率下滿負(fù)荷運(yùn)行時發(fā)電機(jī)差動回路中的不平衡電流。3） 起停機(jī)頻率定值fdz：起停機(jī)頻率定值fdz內(nèi)部固定為48Hz。25誤上電保護(hù)25.1保護(hù)原理當(dāng)發(fā)電機(jī)盤車或轉(zhuǎn)子

35、靜止時發(fā)生誤合閘操作，從系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)定子繞組倒送的大電流在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子本體中流過差頻電流，可能燒傷轉(zhuǎn)子。誤上電也引起轉(zhuǎn)子急劇加速，可能損傷軸瓦。誤上電時發(fā)電機(jī)異步啟動，逆功率保護(hù)、失磁保護(hù)、后備保護(hù)也可能滿足動作條件，但其時限較長；且開機(jī)和盤車時有些保護(hù)可能因無機(jī)端電壓而不起作用，所以應(yīng)設(shè)置專用的靈敏快速的發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)。誤上電保護(hù)模擬量取發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓、機(jī)端或中性點（可選擇）三相電流。誤上電時斷路器由開到合，電流會大于最小的誤上電電流IPH，因此可用電流元件作為保護(hù)判據(jù)之一。保護(hù)受低頻元件和低電壓元件開放，當(dāng)發(fā)電機(jī)側(cè)有電壓，則低頻元件動作；當(dāng)發(fā)電機(jī)側(cè)無電壓，則低壓元件動作

36、。機(jī)端電壓的頻率由裝置的硬件測頻電路得到。誤上電保護(hù)在發(fā)電機(jī)解列后自動投入運(yùn)行，并網(wǎng)后自動退出。25.2邏輯框圖誤上電保護(hù)邏輯框圖如圖24。圖24 誤上電保護(hù)原理圖25.3整定內(nèi)容和取值建議1） 誤上電過流定值IPH，通常整定為；2） 低電壓元件，內(nèi)部固定為；3） 低頻元件，內(nèi)部固定為48Hz；32勵磁變壓器差動保護(hù)勵磁變壓器差動保護(hù)配置有差動電流速斷保護(hù)、比率差動保護(hù)、TA二次回路斷線檢測等功能。涌流閉鎖方案采用二次諧波制動原理。TA斷線后可發(fā)出告警信號，TA斷線后是否閉鎖差動保護(hù)可由用戶通過整定定值單中功能位實現(xiàn)。32.1比率差動原理勵磁變差動保護(hù)采用比率制動特性，比率制動差動動作特性如圖

37、25所示。圖25 比率制動的勵磁變差動保護(hù)特性勵磁變差動速斷的動作方程如式（31）所示。 （31）式中：和分別為差動電流和差動速斷電流定值。勵磁變比率制動差動保護(hù)的動作方程如式（32）所示。 （32）式中：為制動電流；、分別為各段的比率制動斜率，其中裝置內(nèi)部固定為0.2，裝置內(nèi)部固定為0.7，由用戶整定；為拐點電流，內(nèi)部固定為5（為基準(zhǔn)側(cè)的二次額定電流，即勵磁變高壓側(cè)二次額定電流）；為差動起動電流定值。對每相采用上述的差動特性，當(dāng)任一相滿足式（31）或式（32）時，差動速斷或比率差動保護(hù)動作。三段式比率差動保護(hù)受TA異常閉鎖，TA異常閉鎖由用戶通過功能位選擇。對應(yīng)的差動電流和制動電流的取法如下： （33）其中：、分別為勵磁變高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流相量（經(jīng)過補(bǔ)償后），均以指向勵磁變?yōu)檎?2.2勵磁涌流閉鎖原理采用三相差動電流中二次諧波與基波的比值作為勵磁