發(fā)變組保護配置和基本原理

1、發(fā)電機保護和變壓器保護配置和原理云南電力研究院云南電力研究院2022年3月 功果橋王榮泰mail：云南電力研究院云南電力研究院2022年3月 昆明 一、目前微機型保護的特點合理的整機結(jié)構(gòu) 裝置裝置采用整體面板采用整體面板、全封閉機箱全封閉機箱 強弱電嚴格分開強弱電嚴格分開 先進的先進的電磁兼容電磁兼容技術(shù)技術(shù) 主后一體化方案主后一體化方案 TA、TV只接入一次，不需串接或并接，大大減少TA斷線、TV斷線的可能性，保 護裝置信息共享，任何故障，裝置可錄下一個發(fā)變組單元的全部波形量?？傮w方案為雙主雙后，即雙套主保護、雙套后備保護、雙套異常運行保護的配置方案。其思想是將一個

2、發(fā)變組單元的全套電量保護集成在一套裝置中，主保護和后備保護共用一組TA。對于一個發(fā)變組單元，配置兩套完整的電氣量保護，每套保護裝置采用不同組TA，均有獨立的出口跳閘回路。非電量保護出口跳閘回路完全獨立，和操作回路獨立組屏。保護總體方案設(shè)計思想雙主雙后的優(yōu)點 運行方便，安全可靠； 設(shè)計簡潔，二次回路清晰，由于主后共用一組TA，TA總數(shù)沒有增加或有所下降； 整定、調(diào)試和維護方便。 二、RCS-985GW&TW的配屏方案 RCS-985GW 適用于大型發(fā)電機保護，主接線方式：發(fā)電機容量100MW 及以上、一臺勵磁變或勵磁機。 RCS-985TW適用于大型變壓器保護，主接線方式：兩圈主變（22

3、0KV或500KV出線）、一臺高廠變（兩圈變）。985GW&TW的配置方案差動保護配置說明 配置方案1：對于300MW 及以上機組，A、B 屏均配置發(fā)變組差動、主變差動、發(fā)電機差動、高廠變差動。發(fā)變組差動范圍一般差至高廠變低壓側(cè)，也可選擇差至高廠變高壓側(cè)。 配置方案2：對于100MW以上、300MW以下機組，A、B屏配置主變差動、發(fā)電機差動、高廠變差動。后備保護和異常運行保護配置說明后備保護和異常運行保護配置說明 A、B屏均配置發(fā)變組單元全部后備保護，各自使用不同的TA。 對于零序電流保護，如沒有兩組零序TA，則A 屏接入零序TA，B 屏可以采用套管自產(chǎn)零序電流。此方式兩套零序電流保護

4、范圍有所區(qū)別，定值整定時需分別計算。 轉(zhuǎn)子接地保護因兩套保護之間相互影響，正常運行時只投入一套，需退出本屏裝置運行時，切換至另一套轉(zhuǎn)子接地保護。外加外加20Hz 電源定子接地保護配置電源定子接地保護配置 配置外加20Hz電源定子接地保護時，需配置20HZ電源、濾波器、中間變流器、分壓電阻、負荷電阻附加設(shè)備，附加設(shè)備單獨組成一塊屏。失靈啟動失靈啟動 失靈啟動不應(yīng)與電量保護在同一個裝置內(nèi)，以增加可靠性； 失靈啟動只配置一套。電流互感器配置說明 兩套電量保護采用不同的電流互感器； 主后備共用一組TA； 主變差動、發(fā)電機差動均用到機端電流，一般引入一組TA給兩套保護用，對保護性能沒有影響。RCS-98

5、5保留了兩組TA輸入，適用于需要兩組的特殊場合。 主變高壓側(cè)建議有一組失靈啟動專用TA電壓互感器配置說明 兩套電量保護盡量采用不同的電壓互感器或互相獨立的繞組 對于零序電壓，一般沒有兩個繞組，可并聯(lián)接入兩套保護裝置 RCSRCS985985保護裝置保護裝置主保護和部分后備保護介紹主保護和部分后備保護介紹發(fā)電機差動保護現(xiàn)狀大型發(fā)電機造價昂貴，內(nèi)部故障造成的損失巨大，內(nèi)部相間故障由于故障點電勢可能較低，故障時受過渡電阻影響較大，如何采用新原理，不受過渡電阻影響，提高內(nèi)部故障時保護靈敏度已成為重要課題。發(fā)電機差動保護普遍采用P級TA，區(qū)外故障TA不平衡電流大（尤其在非同期合閘時），固定斜率的比率差動

6、保護，不能很好的與TA不平衡電流變化配合。差動保護的功能特點發(fā)電機差動TA飽和問題以往認為： 發(fā)電機差動采用保護級TA，并且TA同型； 區(qū)外故障電流倍數(shù)小，一次電流完全相同，二次不平衡差流 ?。?因此，為提高內(nèi)部故障靈敏度，降低差動起始定值、比率制動系數(shù)。實際情況： 發(fā)電機差動TA盡管同型，但兩側(cè)電纜長度可能不一致，部分 機組TA不是真正同型TA； 區(qū)外故障電流倍數(shù)盡管小，但非周期分量衰減慢； 結(jié)果，導(dǎo)致TA飽和，不平衡差流增大，差動保護屢有誤動發(fā)生； 95%定子接地保護靈敏段： 動作于出口時中性點零序電壓經(jīng)機端開口三角零序電壓閉鎖，動作于信號時只判中性點零序電壓高定值段：躲過各種情況下最大不

7、平衡電壓定子接地保護的功能特點自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)： 發(fā)變組并網(wǎng)前后機端等效電容變化較大，并網(wǎng)前、后各設(shè)一個定值，根據(jù)各自狀態(tài)下裝置實時顯示的最大三次諧波電壓比率值整定，裝置根據(jù)斷路器位置接點和負荷電流自動適應(yīng)狀態(tài)變化 頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結(jié)合，在頻率4555Hz范圍內(nèi)三次諧波電壓濾過比不受影響 在系統(tǒng)頻率嚴重偏離50HZ時，采用按頻率比率制動原理wzdNTKUU333 自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)優(yōu)點： 頻率變化不會誤動解決了機組啟停機過程中三次諧波電壓比率判據(jù)誤動的問題。RCS-985U定子接地保護輔助電源裝置提供20Hz的外加電源，注入到發(fā)電機定子繞組側(cè)，與RCS-985發(fā)電機保護

8、裝置配合，構(gòu)成一套完整的外加電源式定子接地保護 。RCS-985U采用了以進口元器件為基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)，由20Hz電源和20Hz濾波器、中間變流器、分壓電阻幾部分構(gòu)成。采用一體化設(shè)計，標準6U裝置。方波電源和濾波器采用背插式結(jié)構(gòu)，便于安裝和拆卸，維護方便。RCS-985U適用于各種容量汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、燃汽輪發(fā)電機等發(fā)電機機組的外加低頻電源定子接地保護。 注入式定子接地保護 注入式定子接地保護原理圖 一點接地設(shè)兩段 靈敏I段動作于信號 II段動作于信號或跳閘 轉(zhuǎn)子兩點接地保護 一點接地II段動作于信號，自動(可選擇)延時投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護 實時顯示轉(zhuǎn)子繞組對大軸絕緣電阻 轉(zhuǎn)子一點接地后顯

9、示接地位置 高精度隔離放大器 隔離電壓2500V 失磁保護反應(yīng)發(fā)電機勵磁回路故障引起的發(fā)電機異常運行 失磁判據(jù)低電壓判據(jù)轉(zhuǎn)子電壓判據(jù) 定子阻抗判據(jù)輔助判據(jù) 高壓側(cè)母線低電壓判據(jù)Upp Ulezd高壓側(cè)PT斷線時閉鎖此判據(jù)TV斷線時閉鎖本判據(jù)，并發(fā)出TV斷線信號。 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)： Ur 0.2A + 0.25Imax 延時10秒發(fā)出TA異常報警信號橫差零序電流報警判據(jù)： 橫差電流三次諧波 Ihc30.1Ie 延時10秒發(fā)出橫差TA異常報警信號TA斷線的功能特點 TA斷線判據(jù)發(fā)電機差電流報警比率制動判據(jù)： Id 0.01Ie & Id 0.03Ir 延時10秒發(fā)出差流異常報警

10、信號，但不閉鎖差動保護變壓器差電流報警比率制動判據(jù)： Id 0.05Ie & Id 0.10Ir 延時10秒發(fā)出差流異常報警信號，但不閉鎖差動保護TA斷線的功能特點 可靠的TA斷線判據(jù)開放式斷線判據(jù)： 任一側(cè)負序相電壓大于2V 起動后任一側(cè)任一相電流比起動前增加 起動后最大相電流大于1.2.2 Ie 同時有兩路電流比啟動前減小 發(fā)變組并網(wǎng)前TA斷線的功能特點 可靠的TA斷線判據(jù)差動啟動時，滿足以上任一條件開放差動保護，否則，判TA斷線在判斷出TA二次回路斷線后發(fā)報警信號、經(jīng)控制字選擇是否閉鎖比率差動保護TA斷線的功能特點 TV斷線報警判據(jù)正序電壓小于30V，且任一相電流大于0.04In 負序電壓3U2 大于 8V 滿足以上任一條件延時10S 發(fā)TV斷線報警信號 發(fā)電機中性點、開口三角TV斷線報警判據(jù)機端正序電壓大于0.9Un，零序電壓三次諧波分量小于0.10V延時10S發(fā)TV斷線報警信號 TV斷線的功能特點電壓平衡判據(jù)|UAB-Uab|5V|UBC-Ubc|5V|UCA-Uca|5V| U1 - U1 | 3V 滿足以上任一條件延時0.2S發(fā)TV斷線報警信號、并啟動TV切換失磁、失步、定子接地、過電壓、過勵磁、復(fù)合電壓過流、逆功率等相關(guān)保護不受影響TV斷線的功能特點 TV1一次斷線閉鎖判據(jù) TV2負序電壓 3U2 8VTV1自