火力發(fā)電廠微機發(fā)變組保護培訓技巧

1、火力發(fā)電廠微機火力發(fā)電廠微機發(fā)變發(fā)變組組保護培訓保護培訓 一 保護功能配置 二 硬件平臺 三 性能特點 四 功能特色 五 保護原理內(nèi)容提要保護總體方案設計思想 總體方案為雙主雙后，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。其思想是將一個發(fā)變組單元的全套電量保護集成在一套裝置中。 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。一 保護功能配置特大型火電機組保護典型配置方案特大型水電機組保護典型配置方案300MW-500KV機組TA、TV配置方案配置方案一500kVRCS-985

2、A屏RCS-974GC屏RCS-974FRCS-985B屏主變壓器發(fā)電機勵磁變高廠變RCS-974AG300MW-220KV機組TA、TV配置方案配置方案 二100MW-220KV機組TA、TV配置方案配置方案 三CZX-12AC屏RCS-974GRCS-985A屏220kV110kVTV5RCS-985B屏BBBBBBBBB高廠變主變壓器發(fā)電機勵磁變 RCS-985水輪機組保護裝置共分為三個程序版本，分別適用于不同的主接線： RCS-985AW適用于標準的發(fā)變組單元主接線方式：兩圈主變（220KV或500KV出線）、發(fā)電機容量100MW及以上、一臺高廠變（兩圈變）、一臺勵磁變或勵磁機； RC

3、S-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（220KV或500KV出線）、一臺高廠變（兩圈變）。水電版本保護功能配置配置方案一配置方案 二RCS985T配置保護功能配置 見技術說明書功能配置表裝置面板和背面布置圖6B7B8B9C10B10C11B12B11C12C9B發(fā)電機變壓器組保護裝置南瑞繼保電氣有限公司RCS-985運 行報 警跳 閘確認區(qū)號取消33鍵盤調試接口1A1B3A3B4A4B5B5A2A2B 1.1機箱結構二硬件平臺1.2高性能硬件平臺發(fā)展方向 走出工業(yè)裝置和商業(yè)

4、裝置的誤區(qū)。 利用最先進的DSP技術和微機技術，提供可靠、完善的數(shù)字式保護硬件平臺。 提供方便、可靠、安全性高的人機界面，所有操作后臺機和面板操作均應獨立完成。1.3 先進的硬件核心 一 高速數(shù)字信號處理器DSP 大規(guī)模邏輯門陣列FPGA 可編程邏輯門陣列CPLD 并行高精度A/D 32位微處理器CPU 獨立的CPU處理顯示、鍵盤等人機對話 大屏幕漢字液晶顯示 高速數(shù)字信號處理器高速數(shù)字信號處理器DSPDSP3232位微處理器位微處理器CPUCPU 雙雙CPUCPU系統(tǒng)系統(tǒng)：低通、AD采樣、保護計算、邏輯輸出1、CPU2作用于啟動繼電器，CPU1作用于跳閘矩陣2、啟動一致性，CPU1和CPU2

5、的啟動元件相同，保護才出口3、兩個CPU系統(tǒng)之間均進行完善的自檢和互檢，任一CPU板故障，閉鎖裝置并發(fā)報警信號1.4先進的硬件核心二1.5 RCS-985硬件配置示意圖交流信號低通濾波A/DDSP1DSP2CPU1外部開入串口打印出口繼電器CPU板低通濾波A/DDSP3DSP4CPU2管理板串口打印+E光隔光隔外部開入QDJCPLDCPLD濾波器DC/DC5V12V24V至裝置內(nèi)部其他插件光耦24V至相應插件220/11024V24V-地220/110-人機CPU顯示人機通訊口人機通訊口人機通訊口三 性能特點 每個周波24點高速采樣率，計算精度高 并行實時計算：故障全過程對所有保護繼電器進行實

6、時計算。即在每一個采樣間隔內(nèi)（0.833ms）對所有保護完成計算，并留有裕度。因此，裝置中各保護功能的計算互不影響，均能正確反應。 多種啟動元件：不同的保護功能均有對應的啟動元件1.1 可靠的軟件技術1.2 獨立的故障錄波 CPU錄波：記錄保護的各種原始模擬量、保護用的中間模擬量、保護的出口狀態(tài)等。 MON錄波：設有完整的故障錄波功能，可以連續(xù)記錄長達4S的發(fā)變組單元所有模擬量、開入量、保護動作量波形，記錄采用COMTRADE格式，是針對發(fā)變組的故障錄波器。 完善的波形分析軟件1.3 跳閘矩陣的功能特點 靈活的跳閘矩陣：每一種保護均可經(jīng)跳閘矩陣整定出口方式保護功能壓板6B36B2投 主 變 相

7、 間 后 備投 主 變 接 地 保 護6B56B4投 主 變 不 接 地 保 護投 發(fā) 變 組 差 動6B76B6備 用投 高 廠 變 差 動6B96B8投 高 廠 變 高 壓 側 后 備投 高 廠 變 A分 支 后 備6B116B10備 用備 用6B126B136B14對 時打 印6B16B15信 號 復 歸投 主 變 差 動 保 護24V光 耦 +（ 輸 入 ）6B17投 高 廠 變 B分 支 后 備5B75B6投 三 次 諧 波 電 壓 保 護投 轉 子 一 點 接 地 保 護5B95B8投 轉 子 兩 點 接 地 保 護投 定 子 過 負 荷5B115B10投 負 序 過 負 荷投 失

8、 磁 保 護5B135B12投 失 步 保 護投 過 電 壓 保 護5B155B14投 逆 功 率 保 護5B205B19投 勵 磁 過 負 荷5B225B21備 用斷 水 保 護 投 跳5B245B23熱 工 保 護 投 跳投 勵 磁 變 差 動 保 護備 用投 頻 率 保 護投 誤 上 電 保 護投 起 停 機 保 護5B165B175B185B255B3投 發(fā) 電 機 差 動 保 護投 發(fā) 電 機 后 備 保 護5B55B4投 發(fā) 電 機 匝 間 保 護投 定 子 接 地 零 序 電 壓 保 護24V光 耦 +（ 輸 入 ）5B29投 過 勵 磁 保 護保 護 功 能 壓 板1、采用了工

9、頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據(jù)；3、首次提出并實現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、復式零序電壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術RCS985保護裝置的關鍵技術五 保護原理RESEFUFUMNZKZUISEREMNFUlUlIMNFUUI短路后狀態(tài)短路附加狀態(tài)llIIIUUU正常負荷狀態(tài)1.1線性系統(tǒng)疊加原理的應用1.工頻變化量差動保護1.2動作方程ererderrddthdtdIIIIIIIIIII

10、I23 . 075. 026 . 025. 121IIId21IIIr1.3動作特性1.4.工頻變化量比例差動的優(yōu)點 只反映故障分量，不受發(fā)電機、變壓器正常運行時負荷電流的影響過渡電阻影響很小 采用高比率制動系數(shù)抗TA飽和 提高了發(fā)電機、變壓器內(nèi)部輕微故障時保護的靈敏度，區(qū)外故障不會誤動1.5.工頻變化量差動保護例工頻變化量差動保護例2.1變斜率比例差動保護方程變斜率比例差動保護方程2.變斜率比例差動5432154321112212)()2/()()()()/()(IIIIIIIIIIIInInKKbnKKKnIIIbnIIKIIIKKKnIIIIKIdreblrblblblblrercdqd

11、erblderblrblblercdqdrbld2.2變斜率比例差動保護特性變斜率比例差動保護特性 動作區(qū)域上多了兩塊靈敏動作區(qū)，少了一塊易誤動區(qū)，在區(qū)內(nèi)故障時保證較高的動作區(qū)域上多了兩塊靈敏動作區(qū)，少了一塊易誤動區(qū)，在區(qū)內(nèi)故障時保證較高的靈敏度，在區(qū)外故障時可以躲過暫態(tài)不平衡電流，提高了差動保護的可靠性靈敏度，在區(qū)外故障時可以躲過暫態(tài)不平衡電流，提高了差動保護的可靠性。2.3變斜率比例差動的優(yōu)點 由于一開始就帶制動，差動保護動作特性較好地與差流不平衡電流配合，因此差動起始定值可以安全地降低； 提高了發(fā)電機、變壓器內(nèi)部輕微故障時保護的靈敏度，尤其是機組起停過程中（4555Hz）內(nèi)部輕微故障差動

12、保護的靈敏度； 可以防止區(qū)外故障TA不一致造成的誤動。2.4 變斜率比例差動保護例變斜率比例差動保護例主變內(nèi)部C相1.5%匝間故障2.5高值比例差動保護動作方程高值比例差動保護動作方程 可靠的高值比例差動rdedIIII70.02.1區(qū)內(nèi)嚴重故障快速動作,用高值抗區(qū)外故障TA飽和誤動2.6高值比例差動保護動作特性高值比例差動保護動作特性區(qū)內(nèi)輕微：t0:正常運行t1:故障時2.7區(qū)內(nèi)輕微故障動作過程區(qū)內(nèi)輕微故障動作過程2.8區(qū)內(nèi)嚴重故障動作過程區(qū)內(nèi)嚴重故障動作過程區(qū)內(nèi)較嚴重：t0:正常運行t1:故障時2.9區(qū)內(nèi)引線故障動作過程區(qū)內(nèi)引線故障動作過程區(qū)內(nèi)嚴重故障：t0:正常運行t1:故障時3.發(fā)電機

13、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 小； 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； 結果，導致TA飽和，不平衡差流增大，差動保護屢有誤動發(fā)生；提高定值： 缺點：降低了內(nèi)部故障靈敏度。采用流出電流判據(jù)的標積制動式差動保護： 當IH/INB I1/INB I2/INB時差動保護動作電流為無窮大 缺點1：理論計算表明，在發(fā)電機內(nèi)部故障時，也有流出電流，存在

14、拒動可能。 缺點2：區(qū)外轉區(qū)內(nèi)故障時，拒動可能性增加。cos21IIIH3.1 現(xiàn)有防TA飽和措施3.2全新的異步法TA飽和判據(jù)抗TA飽和算法：利用變壓器、發(fā)電機差電流中諧波含量和波形特征來識別電流互感器的飽和關鍵判據(jù)：如何準確判出區(qū)外故障，投入抗TA飽和算法： 制動電流工頻變化量： 差電流工頻變化量：3.3 區(qū)內(nèi)故障制動電流和差電流工頻變化量同步出現(xiàn)3.4 發(fā)電機區(qū)外故障并伴隨TA飽和差流增大而不動作3.5 發(fā)電機區(qū)內(nèi)故障RCS-985正確動作3.6 發(fā)電機區(qū)內(nèi)故障并伴隨TA飽和RCS-985正確動作3.7區(qū)外故障并伴隨區(qū)外故障并伴隨TA飽和制動過程飽和制動過程TA飽和：t0:正常運行t1:

15、判出區(qū)外t2:開始飽和t3:進入動作區(qū)t1-t05ms差動保護TA斷線報警或閉鎖 內(nèi)部故障時，至少滿足以下條件中一個： （1）任一側負序相電壓大于2V （2）起動后任一側任一相電流比起動前增加 （3）起動后最大相電流大于1.2 Ie （4）同時有三路電流比啟動前減小 因此，差動保護啟動后40ms內(nèi)，以上條件均不滿足，判為TA斷線。如此時“TA斷線閉鎖比率差動投入”置1，則閉鎖差動保護，并發(fā)差動TA斷線報警信號，如控制字置0，差動保護動作于出口，同時發(fā)差動TA斷線報警信號。 變壓器空載合閘示意變壓器差動保護需考慮的特殊問題變壓器差動保護需考慮的特殊問題 變壓器勵磁涌流的影響及防止措施勵磁涌流的出

16、現(xiàn)機理 設外施電壓按正弦規(guī)律變化，則設外施電壓按正弦規(guī)律變化，則 u1= U1sin(t+)=R1i1+N1d/dt 電阻電阻 R1 i1較小較小,初始分析時可以略去。但初始分析時可以略去。但 R1 的存在是的存在是瞬態(tài)過程衰減的重要因素。瞬態(tài)過程衰減的重要因素。 不考慮電阻壓降時不考慮電阻壓降時 N1d/dt= U1sin(t+) d= U1/N1sin(t+)dt =- U1/(N1)cos(t+)+C=-mcos(t+)+C 設無剩磁設無剩磁 t=0，=0，得，得 C=mcos =mcos-cos(t+)勵磁涌流的出現(xiàn)機理 若在初相角若在初相角=0時合閘，則時合閘，則 =m(1-cost

17、) t=時，時，=2m，再考慮到剩磁，再考慮到剩磁，=(2.22.3)m，導致磁路過飽和，相應，導致磁路過飽和，相應的勵磁電流急劇增大，達正常時空載電的勵磁電流急劇增大，達正常時空載電流的幾百倍，額定電流的流的幾百倍，額定電流的6-8倍。倍。 若在初相角若在初相角 = 2時合閘，則時合閘，則 =-msint 變壓器即進入穩(wěn)態(tài)，是理想合閘時間。變壓器即進入穩(wěn)態(tài)，是理想合閘時間。勵磁涌流的出現(xiàn)機理勵磁涌流的出現(xiàn)機理 電流的衰減電流的衰減 由于由于R1 的存在，電流脈沖將逐漸衰減。的存在，電流脈沖將逐漸衰減。衰減的快慢由時間常衰減的快慢由時間常L1/R1決定，一般在決定，一般在1s內(nèi)，暫態(tài)電流就會大

18、大衰減。小型變內(nèi)，暫態(tài)電流就會大大衰減。小型變壓器電阻較大，電抗較小，衰減較快，壓器電阻較大，電抗較小，衰減較快，約幾個周期可達穩(wěn)態(tài)；大型變壓器，電約幾個周期可達穩(wěn)態(tài)；大型變壓器，電阻較小，電抗較大，衰減較慢，可能延阻較小，電抗較大，衰減較慢，可能延續(xù)續(xù)20s才達到穩(wěn)態(tài)。才達到穩(wěn)態(tài)。變壓器勵磁涌流的影響 我們稱mcos(t+)為穩(wěn)態(tài)磁通，將非同期磁通mcos和剩磁r合稱為暫態(tài)磁通。當=0時，如圖所示。 變壓器勵磁涌流的影響(a)磁化曲線；(b)勵磁涌流 變壓器勵磁涌流的影響 可以清楚看到，當電源電壓Um一定時，穩(wěn)態(tài)磁通幅值m就一定，因此暫態(tài)磁通愈大，總磁通的最大值就愈大，相應的涌流就有更大的峰

19、值，=0時有最大的暫態(tài)磁通，因此=0也就是產(chǎn)生最大涌流峰值的條件(對單相變壓器而言)。 對于三相變壓器，由于三相相差120度，因此總是有涌流出現(xiàn)。 在各側均有負荷電流時，勵磁電流只是勵磁支路中的分流；在空投時，勵磁電流全部表現(xiàn)為差流，且數(shù)值非常大，需要采取一定措施躲過。變壓器勵磁涌流的影響 大型變壓器差動保護差流中二次諧波1517是按照一般飽和磁通為1.4倍額定磁通幅值的涌流考慮的，但是由于變壓器制造技術提高和材料利用率的改進，飽和磁通倍數(shù)1.21.3,甚至低致1.15,在此情況下涌流最小二次諧波含量可能低致10RCS985涌流判別方式 諧波制動原理裝置采用三相差動電流中二次諧波與基波的比值作

20、為勵磁涌流閉鎖判據(jù)，動作方程如下：I2 K2xb* I1 波形判別原理 裝置利用三相差動電流中的波形判別作為勵磁涌流識別判據(jù)。內(nèi)部故障時，各側電流經(jīng)互感器變換后，差流基本上是工頻正弦波。而勵磁涌流時，有大量的諧波分量存在，波形是間斷不對稱的。4.定子繞組單相接地保護定子接地保護的必要性：a 單相接地引起非故障相及中性點電位升高。b 中性點附近經(jīng)過渡電阻接地若保護靈敏度不夠而未動作，經(jīng)過長期運行，在機端側再發(fā)生第二點接地，中性點電位升高，第一個接地點接地電流增大，而過渡電阻減小，結果發(fā)生相間或匝間嚴重短路。c 其次單相接地引起鐵心的損傷。機組越大分布電容越大，接地容性電流越大。接地電流較大引起電

21、弧，引起繞組絕緣及定子鐵心損壞。發(fā)電機定子繞組單相接地示意圖發(fā)電機定子繞組單相接地示意圖 TV1BAC3UoUo發(fā)電機定子繞組TV0aEc(1-a)Ec4.1.1單相接地故障時的基波零序電壓 0.51.00.250.50.751.0U0/E0EAEBECUAUBUCECEBEC(1- )(1- )(1- )(a)單相接地示意圖（b)基波零序電壓與 的關系4.1基波零序電壓保護 對于主變壓器高壓側中性點不論是否接地，當高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，直接傳遞給發(fā)電機的零序電壓超過定子接地保護的動作值，對于跳閘接地保護可以經(jīng)主變高壓側零序電壓閉鎖，基波報警可以用時間避開。 基波零序電壓型定子接地保護簡單可

22、靠，是現(xiàn)在用的比較普遍的保護，保護區(qū)80%90% 中性點接地時基波保護存在死區(qū)。 4.1.2基波零序電壓定子接地保護的特點 4.1.3 基波定子接地保護判據(jù) （1）靈敏段基波零序電壓保護，動作于信號時,其動作方程為: Un0U0zd 式中Un0為發(fā)電機中性點零序電壓，U0zd為零序電壓定值。 靈敏段動作于跳閘時，還需主變高、中壓側零序電壓閉鎖，以防止區(qū)外故障時定子接地基波零序電壓靈敏段誤動。 （2 2）高定值段基波零序電壓保護，動作方程為： Un0 U0hzd 保護動作于信號或跳閘均不需經(jīng)主變高、中壓側零序電壓輔助判據(jù)閉鎖。 4.2.1三次諧波電壓源 1 由于發(fā)電機氣隙磁通密度分布非正弦分布和

23、鐵磁飽和影響，在定子繞組中感應電勢除基波分量外還含有高次諧波，其中三次諧波含量較高。 2 對于水電機組三次諧波電壓隨無功近似線性增長。這是因為凸極發(fā)電機帶感性無功時，縱軸電樞反應將對三次諧波勵磁勢起助磁作用，而且隨無功增大勵磁必相應增大，勵磁磁通勢三次諧波必然增大。 3 TV飽和引起。將引起三次諧波的虛假增大。 4.2 三次諧波定子接地保護UN3US3C0f/2C0f/2C0sI03E3NS(1- )E3(1- )圖1-38 發(fā)電機內(nèi)部單相接地時三相諧波電勢分布等值電路圖010 20 30 40 50 60 70 80 90 100E3機端中性點UN3US3E3%圖1-39 US3、UN3隨的

24、變化曲線4.2.2單相接地時三次諧波分布特點4.2.3 現(xiàn)有三次諧波定子接地保護存在問題 三次諧波電壓比率判據(jù) 啟停機過程中易誤動 正常運行機組頻率變化時，三次諧波濾過比下降，易 導致誤動 調整型三次諧波電壓判據(jù)啟停機過程中易誤動正常運行機組頻率變化時，三次諧波濾過比下降，易導致誤動運行方式變化時，易誤動4.2.4 三次諧波比率判據(jù) 自適應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狀態(tài)變化 頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結合，在頻率4555Hz范圍內(nèi)三次諧波電壓濾過

25、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wzdNTKUU3334.2.5三次諧波差動判據(jù)NNtTUkreUkU333 三次諧波電壓差動判據(jù)：正常運行時，機端、中性點三次諧波電壓幅值、相位在一定范圍內(nèi)波動，實時自動調整系數(shù)kt使正常運行時差電壓接近為0；可以保護100的定子接地4.2.6三次諧波電壓差動可靠性：頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結合，在頻率49.550.5Hz范圍內(nèi)保護功能不受影響；在機組頻率超出49.550.5Hz范圍時，閉鎖本判據(jù)；機組并網(wǎng)后負荷電流大于0.2In時，自動投入本判據(jù)；當TV斷線時閉鎖本判據(jù)。 由于采用了以上輔助判據(jù)，盡管三次諧波電壓差動判據(jù)在定子接

26、地時靈敏度很高，但是在啟停機過程中、區(qū)外故障及其他工況下均不會誤動。正常運行時發(fā)電機中性點零序電壓波形(媽灣電廠)定子接地電壓波形例1 發(fā)電機中性點40%接地電壓波形(動模試驗)定子接地電壓波形例2 媽灣電廠正常運行三次諧波差動波形：定子接地電壓波形例3發(fā)電機中性點5%定子接地電壓波形(動模試驗)定子接地保護動作例1發(fā)電機中性點40%定子接地 基波堆序和三次諧波電壓保護均正確動作(動模試驗)定子接地保護動作例2發(fā)電機中性點經(jīng)10k 定子接地電壓波形(電科院動模試驗)定子接地保護動作例3注入式定子接地保護 (1) 接線示意圖輔助電源裝置（RCS-985U）將低頻電壓加在負載電阻Rn上，并通過接地

27、變壓器，將低頻電壓信號注入到發(fā)電機定子繞組對地的零序回路中。裝置退出壓板控制輸出保護裝置（RCS-985）檢測注入的電壓、電流信號，通過保護計算判斷接地故障。帶通濾波器:通過20Hz低頻電壓信號，防止50Hz電壓倒灌入電源。注入式定子接地保護 (2) 保護邏輯 接地電阻判據(jù)、零序電流判據(jù)、回路異常閉鎖、頻率閉鎖注入式定子接地保護 (3) 主要特點保護范圍為100%，靈敏度一致，不受接地位置影響?？杀O(jiān)視定子繞組絕緣的緩慢老化。不受發(fā)電機運行工況的影響，在發(fā)電機靜止、起停過程、空載運行、并網(wǎng)運行、甩負荷等各種工況下，均能可靠工作。接地電阻的實測結果、電阻判據(jù)中的電阻定值為一次值，更直觀。采用多項關

28、鍵技術(安全電流限制、精確回路補償、綜合濾波技術、輔助電源一體化設計)后的RCS-985注入式定子接地保護接地電阻測量精度高、保護邏輯更加完善。注入式定子接地保護 (4) 和國外產(chǎn)品相比，有以下特點：電源、濾波器一體化設計，回路簡潔、可靠性更高、維護方便； 獨有的安全電流限制技術，保護邏輯更為合理；保護計算測量采用精細化模型，采用南瑞繼保專有技術的保護算法，通過適當補償環(huán)節(jié)，在發(fā)電機各種工況下，可準確、可靠的計算出接地故障電阻值；測量回路的線性化設計；現(xiàn)場調試方便，只需相位校正、短路試驗、模擬故障試驗，即可完成保護參數(shù)的整定。外加低頻電源定子接地保護的特點：1）在發(fā)電機啟停、運行的全過程中，都

29、可以提供靈敏的定子接地保護：可檢測定子絕緣的緩慢老化； 2）保護范圍為100定子繞組，保護的靈敏度在各處一致，不受接地位置影響。3）低頻信號和工頻、分次諧波、整數(shù)次諧波相差較大，機組正常運行或振蕩時不會影響外加低頻電源測量電阻的計算。4）注入一次繞組電壓僅為13的額定相電壓，不會損壞定子繞組絕緣。新型外加低頻電源定子接地保護發(fā)電機中性點2.9k電阻接地錄波數(shù)據(jù)波形 (發(fā)電機盤車，3000 rpm，未加勵磁) 外加低頻電源定子接地保護現(xiàn)場試驗波形5.發(fā)電機定子匝間故障 .縱向零序電壓原理構成的保護方案。在發(fā)電機的出口裝設一個專用全絕絕緣電壓互感器，其一次繞組中性點直接與發(fā)電機中性點相連而不接地。

30、所以，該電壓互感器二次繞組不能用來測量相對地電壓。只有當發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生匝間短路或者對中性點不對稱的各種相間短路時，破壞了三相對中性點的對稱，產(chǎn)生了對中性點的零序電壓，即縱向零序電壓，在它的開口三角繞組才有輸出電壓，即3U00，使零序電壓匝間短路保護正確動作。為防止低定值零序電壓匝間短路保護在外部短路時誤動作，還采用一些制動或閉鎖量。5.1專用PT縱向零序電壓匝間保護1、負序方向閉鎖的縱向零序電壓匝間保護 負序方向元件在外部三相短路暫態(tài)過程中和頻率偏離額定值時 可能會誤動； 當采用負序功率方向作為動作元件時，靈敏度不高；2、負序方向閉鎖的二次諧波式匝間短路保護 對于發(fā)電機組，外部不對稱故障，也會

31、產(chǎn)生二次諧波電流，需 負序方向閉鎖，因此也存在上述缺點；3、三次諧波分量閉鎖縱向零序電壓匝間保護 動模和實際機組故障未證實區(qū)外故障時縱向零序電壓中三次諧 波分量會增大5.1.1現(xiàn)有縱向零序電壓匝間保護方案5.1.2專用TV縱向零序電壓匝間保護TV2BAC3Uo發(fā)電機定子繞組 高定值段匝間保護 按躲過各種情況下最大不平衡零序電壓整定；靈敏段匝間保護：電流比率制動原理 綜合電流：采用電流增加量和負序電流加權值 Ie Imax Ie Imax )/1 (2*3)max(2*30IIIIIIUIIkUemmOzdezdmOOzdhOUU 5.1.3專用TV縱向零序電壓匝間保護判據(jù)5.1.1現(xiàn)有縱向零序

32、電壓匝間保護方案發(fā)電機區(qū)內(nèi)A3-A4？匝間故障縱向零序電壓波形，零序電壓增加, 而相電流變化不大, 保護靈敏動作。5.1.5縱向零序電壓匝間保護例縱向零序電壓波形，零序電壓基波分量比故障前增大，電流、負序電流增加較大,電流比率制動原理的匝間保護沒有誤動5.1.6主變高壓側C0故障機端電流與專用TV開口電壓5.1.7 RCS-985縱向匝間保護的功能特點 浮動門檻技術 對其他工況下（不同負載、電壓升高、失磁故障等） ，零序 電壓不平衡值的增大，采用浮動門檻躲過不平衡電壓。 頻率跟蹤與數(shù)字濾波器結合，頻率偏移時，三次諧波濾過比仍大于100 由于采取了以上措施，縱向零序電壓匝間保護只需按躲過正常運行

33、時不平衡基波電壓整定，區(qū)內(nèi)故障靈敏動作，區(qū)外故障可靠制動5.2單元件式橫差保護單元件式橫差保護 發(fā)電機正常運行時，每相并聯(lián)分支電動勢相等，兩個中性點連線上沒有電流流過，橫差保護不會動作。當并聯(lián)分支發(fā)生一個分支匝間短路時，由于非故障分支與非故障分支對稱性的破壞必然出現(xiàn)橫差電流Ik，當大于橫差定值時，橫差動作跳閘。2-6發(fā)電機單元件橫差保護B相A相C相單元件橫差保護Ik 5.21RCS985橫差保護動作方程橫差保護動作方程RCS985單元件式橫差保護有兩段高定值段和靈敏段高定值段橫差保護，相當于傳統(tǒng)單元件橫差保護，橫差電流過高值段定值直接跳閘。靈敏段橫差保護裝置采用相電流比率制動的橫差保護原理,

34、其動作方程為: hczddII 時ezdMAXIIhczdezdezdMAXhczddIIIIKI)1(時ezdMAXII式中式中 IhczdIhczd為橫差電流定值為橫差電流定值, IMAX, IMAX為機端三相電流中最大相電流為機端三相電流中最大相電流, Iezd, Iezd為發(fā)電為發(fā)電機額定電流機額定電流, Khczd, Khczd為制動系數(shù)為制動系數(shù)。5.22RCS985橫差保護特點橫差保護特點 采用加權相電流比率制動，對于區(qū)外故障，加權相電流增加很大，能可靠制動； 對于匝間輕微故障，橫差電流增加較大，而相電流變化不大，有很高的動作靈敏度； 橫差電流定值只需按躲過正常運行時不平衡基波電

35、流整定，區(qū)內(nèi)故障靈敏動作，區(qū)外故障可靠制動。5.2發(fā)電機裂相差動定子匝間保護發(fā)電機裂相差動定子匝間保護5.2.1 發(fā)電機TA安裝位置示意圖A11A12A13A14A1540201052.510A13A14裂相差動用TA單元橫差用TA縱差用TAABCTA安裝示意圖 TA安裝示意圖 5.2.2發(fā)電機區(qū)內(nèi)同分支匝間發(fā)電機區(qū)內(nèi)同分支匝間(A3A410匝）故障縱差電流匝）故障縱差電流5.2.3發(fā)電機區(qū)內(nèi)同分支匝間發(fā)電機區(qū)內(nèi)同分支匝間(A3A410匝）故障裂差電流匝）故障裂差電流t0: 正常運行t1: 進入靜穩(wěn)圓t2:進入異步圓6. 失磁保護失磁保護6.1發(fā)電機機端正序測量阻抗失磁后的變化軌跡t0: 正常

36、運行t1: 低勵t2: 異步運行6.2發(fā)電機機端正序測量阻抗低勵后的變化軌跡曲線1:異步圓區(qū)外振蕩曲線2:異步圓區(qū)內(nèi)振蕩6.3系統(tǒng)振蕩時機端正序阻抗的變化軌跡失磁保護滴狀靜穩(wěn)阻抗圖 失磁判據(jù)定子阻抗判據(jù) (輔助判據(jù))低電壓判據(jù)轉子電壓判據(jù) 減出力有功判據(jù)6.5失磁保護判據(jù)失磁保護判據(jù)異步阻抗圓、靜穩(wěn)邊界圓可選正序電壓、正序電流計算阻抗可選擇無功反向元件閉鎖無功反向值可整定6.5.1定子判據(jù) 高壓側母線低電壓判據(jù)Upp Ulezd高壓側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。6.5.2高壓側母線低電壓判據(jù) 轉子電壓判據(jù)轉子低電壓判據(jù)： Ur Ur1zd變勵磁電壓判據(jù)： U

37、r Pzd失磁導致發(fā)電機失步后，發(fā)電機輸出功率在一定范圍內(nèi)波動，P取一個振蕩周期內(nèi)的平均值。6.5.4減出力采用有功功率判據(jù) 輔助判據(jù)a.a.正序電壓正序電壓6V6Vb.b.負序電壓負序電壓U2 U2 0.1Un 0.1Un（發(fā)電機額定電壓）。（發(fā)電機額定電壓）。c.c.發(fā)電機電流發(fā)電機電流 0.1Ie0.1Ie（發(fā)電機額定電流）。（發(fā)電機額定電流）。 6.5.5輔助判據(jù)6.6失磁時功率、轉子勵磁電壓變化（動模試驗）6.7低勵失磁時功率、轉子電壓變化（動模試驗） 失磁保護方案段：動作于減出力 可選：減出力判據(jù)定子阻抗判據(jù)轉子判據(jù)段：跳閘（母線低電壓） 可選：低電壓判據(jù)，定子阻抗判據(jù)、轉子判據(jù)段

38、：跳閘或報警段 可選：定子阻抗判據(jù)、轉子判據(jù)段：長延時跳閘（與減出力段配合） 定子阻抗判據(jù)6.8失磁保護方案6.8失磁保護方案7.1功能采用正序電壓、正序電流計算阻抗，能區(qū)分短路和失步能區(qū)分振蕩中心在發(fā)變組內(nèi)部或外部. 能區(qū)分穩(wěn)定振蕩和失步能檢測加速失步或減速失步振蕩頻率范圍0.1- 8 Hz當電流小于出口斷路器跳閘允許電流時出口 能記錄滑極次數(shù),跳閘滑極次數(shù)可分別整定 7.失步保護7.2發(fā)電機與系統(tǒng)等效系統(tǒng)及系統(tǒng)各點的電流電壓關系圖 EaZaZbZcEbo發(fā)電機與系統(tǒng)失步時的等效系統(tǒng)圖IuOEbEa系統(tǒng)各點的電流電壓關系圖7.3失步時正序阻抗動作特性1.左右邊界2.中心線3.電抗線失步保護功

39、能振蕩中機端阻抗繼電器的測量阻抗圖 Rjx0ZcZa-ZbOLUORIRIL3211DLRQQQ” 保護采用三元件失步繼電器動作特性, 第一部分是透鏡特性，圖中，它把阻抗平面分成透鏡內(nèi)的部分I和透鏡外的部分O。第二部分是遮擋器特性，圖中，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R。 兩種特性的結合，把阻抗平面分成四個區(qū)OL、IL、IR、OR，阻抗軌跡順序穿過四個區(qū)（OLILIROR或ORIRILOL），并在每個區(qū)停留時間大于一時限，則保護判為發(fā)電機失步振蕩。每順序穿過一次，保護的滑極計數(shù)加1，到達整定次數(shù)，保護動作。 第三部分特性是電抗線，圖中，它把動作區(qū)一分為二，電抗線以上為I段（U），電抗線以

40、下為II段（D）。阻抗軌跡順序穿過四個區(qū)時位于電抗線以下，則認為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)，位于電抗線以上，則認為振蕩中心位于發(fā)變組外，兩種情況下滑極次數(shù)可分別整定。 7.4失步保護的功能特點7.5.1振蕩中心在區(qū)外且失步時失步繼電器分析區(qū)外失步7.5振蕩時測量阻抗軌跡示意圖7.5.2振蕩中心在區(qū)內(nèi)且失步時失步繼電器分析區(qū)內(nèi)失步7.5.3發(fā)電機加速失步時失步繼電器分析加速失步7.5.4發(fā)電機減速失步時失步繼電器分析減速失步7.5.5發(fā)電機同步振蕩時t0:正常運行t1:區(qū)外故障t2:故障切除7.5.6先區(qū)外故障后振蕩時t0:正常運行t1:區(qū)外故障t2:故障切除t3:振蕩7.5.7功率超調引起振蕩時t0

41、:正常運行t1:功率超調t2:失步振蕩7.6失步振蕩電流電壓錄波圖8.8.轉子接地保護轉子接地保護8.1轉子接地保護的配置 一點接地設兩段 靈敏I段動作于信號 II段動作于信號或跳閘 轉子兩點接地保護 一點接地II段動作于信號，自動延時投入轉子兩點接地保護8.2轉子接地保護的功能特點 實時顯示轉子繞組對大軸絕緣電阻 轉子一點接地后顯示接地位置 高精度隔離放大器 隔離電壓2500V 光耦繼電器切換開關8.3轉子一點接地保護電路示意圖RRS1S2RRUU發(fā)電機轉子+-Rg Rg：轉子接地電阻 ：轉子接地位置 U：勵磁電壓 R：標準電阻 S1、S2：切換開關8.4注入式轉子接地保護 對于雙端注入方式，可測量轉子一點接地位置，進而實現(xiàn)轉子兩點接地保護。 gRxRyRrUrUU轉子大軸sUyRXUR轉子繞組8.5注入式轉子接地保護 單端注入式轉子接地保護 gRxRyRrUrUU轉子大軸sUyRXUR轉子繞組9.1誤上電的危害 發(fā)電機盤車狀態(tài)下（未加勵磁，低速），主開關誤合，發(fā)電機異步起動 ，由于轉子與氣隙同步旋轉磁場有較大滑差，轉子本體長時間流過差頻電流燒傷轉子。突然誤合閘引起轉子急劇加速，潤滑油壓較低，軸瓦損壞。 d9.發(fā)電機誤上