某電廠發(fā)變組保護講義

1、發(fā)變組保護講義發(fā)變組保護裝置介紹發(fā)變組保護按三塊屏配置，A、B屏配置兩套RCS-985A，C屏配置非電量保護裝置。RCS-985A型保護，適用于標準的發(fā)變組單元主接線形式，即兩圈主變、發(fā)電機容量大于100MW、一臺高廠變、勵磁變?？v差保護縱差保護是比較被保護設(shè)備各引出端電流大小和相位的一種保護，能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，不需要和其他原件的保護配合，可以無延時地切除區(qū)內(nèi)各種故障，是發(fā)電機、變壓器、母線等設(shè)備的主保護。我廠配備的幾種縱差保護：發(fā)電機差動保護、主變差動保護、高廠變差動保護。線路和升壓站側(cè)有短引線保護、線路縱差保護。比率差動保護的動作特性比率差動原理比率差動的動作特性采用變斜率制動曲

2、線，可以實現(xiàn)區(qū)內(nèi)不拒動，區(qū)外不誤動。采用較小的啟動電流，保證區(qū)內(nèi)故障的靈敏度。區(qū)外故障時，利用制動原理，可以躲過暫態(tài)不平衡電流，防止保護誤動。發(fā)電機差動保護作用：為發(fā)電機定子繞組及其引出線的相間短路的主保護。實現(xiàn)方式：采用比率差動原理。另有差動速斷保護。引出端和保護范圍：發(fā)電機中性點CT和機端CT各引出兩組，分別至發(fā)變組保護A柜和B柜，構(gòu)成雙套保護。出口方式：全停。主變差動保護作用：為主變套管、引出線和變壓器內(nèi)部繞組短路或接地的主保護。實現(xiàn)方式：除了比率差動和差動速斷外，另有勵磁涌流閉鎖。引出端和保護范圍：發(fā)電機機端側(cè)、高廠變高壓側(cè)、5010和5011間隔。出口方式：全停。變壓器差動保護的勵磁

3、涌流閉鎖雙套保護需要有不同的原理，因此在勵磁涌流閉鎖原理方面，一套保護采用諧波制動原理，即采用三相差流中二次諧波與基波的比值作為勵磁涌流閉鎖判據(jù)。另一套保護可以采用三相差流中的波形判別方式。內(nèi)部故障時，各側(cè)電流經(jīng)CT變換后，差流基本上是工頻正弦波。而在勵磁涌流中有大量的諧波分量存在，波形是間斷不對稱的。高廠變差動保護作用：為廠變套管、引出線和變壓器內(nèi)部繞組短路或接地的主保護。高廠變差動保護的引出端和保護范圍：廠變高壓側(cè)，6KV A分支和B分支。出口方式：全停。發(fā)電機匝間保護作用：發(fā)電機定子繞組的匝間短路、分支開焊的主保護。我廠匝間保護采用縱向零序電壓原理，也就是采用專用PT測量發(fā)電機三個相電壓

4、不對稱而生成的零序電壓 。出口方式：全停。發(fā)電機定子接地保護作用：保護定子繞組單相接地故障。由基波零序電壓保護和三次諧波電壓保護聯(lián)合組成100%定子接地保護?；阈螂妷罕Ｗo方向由發(fā)電機機端向發(fā)電機中性點，保護范圍約85-95%。三次諧波電壓保護發(fā)電機中性點25%左右的定子接地。發(fā)電機定子接地保護出口方式：基波零序電壓保護出口方式為全停，三次諧波電壓保護動作于信號。基波零序電壓保護在主變高壓側(cè)單相接地時不應(yīng)動作。需要注意點：發(fā)電機升壓前必須把中性點地刀投入，否則會有三次諧波動作信號。發(fā)電機后備保護我廠采用發(fā)電機復(fù)合電壓過流保護作為發(fā)電機、變壓器故障的后備。保護出口為全停。發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護作用

5、：反映發(fā)電機轉(zhuǎn)子對大軸絕緣電阻的下降，設(shè)有一點接地保護和兩點接地保護兩種。轉(zhuǎn)子一點接地保護動作于報警。轉(zhuǎn)子一點接地保護動作后，經(jīng)延時自動投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護。我廠轉(zhuǎn)子接地保護設(shè)置在勵磁裝置內(nèi)。發(fā)電機定子過負荷保護作用：反映發(fā)電機因過負荷或外部故障會引起定子繞組過電流。過電流的過程，實際也是發(fā)電機熱積累過程。保護分為定時限和反時限兩部分。當(dāng)定子電流超過反時限下限整定值時，反時限部分啟動，并進行累積。熱累積值大于定值即出口。出口方式：定時限動作于信號，反時限動作于全停或程跳。發(fā)電機負序過負荷保護作用：反映發(fā)電機不對稱過負荷、非全相運行和外部不對稱故障引起的負序過電流。負序過電流的危害：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)

6、生不對稱短路或者三相負荷不對稱時，發(fā)電機定子繞組中就有負序電流。該負序電流產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速，因此在轉(zhuǎn)子中出現(xiàn)100HZ的倍頻電流，它會使轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱，造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷。發(fā)電機負序過負荷保護負序過負荷保護，反映了發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱的狀況。保護分為定時限和反時限兩部分。出口方式：定時限動作于信號，反時限動作于全?；虺烫０l(fā)電機低勵失磁保護作用：為防止大型發(fā)電機低勵或失去勵磁后，從系統(tǒng)中吸收大量無功而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。失磁后發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩將小于原動機的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子加速，發(fā)電機功角增大超過穩(wěn)定極限時，發(fā)電機與系統(tǒng)失去同步。四個危害：1、系統(tǒng)無

7、功產(chǎn)生缺額；2、破壞系統(tǒng)穩(wěn)定；3、有功輸出減少；4、差頻電流造成附加損耗，轉(zhuǎn)子及勵磁回路過熱。發(fā)電機低勵失磁保護保護判據(jù)：異步圓、定子阻抗原件，轉(zhuǎn)子低電壓，無功反向。保護出口：一般分為信號段和程跳段。失步保護大型發(fā)電機同步電抗參數(shù)一般比系統(tǒng)電抗要大得多，發(fā)生系統(tǒng)振蕩時振蕩中心往往落在發(fā)變組側(cè)。當(dāng)發(fā)電機失步振蕩造成異步運行時，發(fā)電機轉(zhuǎn)速和機端電壓難以穩(wěn)定，廠用機械不能正常工作。失步振蕩電流幅值很大，在較長時間內(nèi)會反復(fù)出現(xiàn)，機組遭受力和熱損傷，大軸會受損，縮短運行壽命。失步保護只能在失步振蕩時動作，應(yīng)能區(qū)分短路與振蕩，穩(wěn)定振蕩和失步振蕩。透鏡原理，利用一電抗線分辨為區(qū)外或區(qū)內(nèi)失步，通過計算滑極次數(shù)

8、，出口于全?；虺烫?。發(fā)電機過電壓保護作用：防止因突然甩去全部負荷后引起發(fā)電機定子繞組過電壓，破壞定子絕緣。大型發(fā)電機轉(zhuǎn)動慣量相對較小，在甩負荷時即使調(diào)速和調(diào)壓系統(tǒng)完全正常，轉(zhuǎn)速仍將上升，過電壓可能在1.3倍額定以上持續(xù)幾秒鐘。而發(fā)電機的工頻耐壓試驗水平為1.3倍額定持續(xù)1分鐘。過電壓保護一般延時0.5S，動作于全?；虺烫?。過勵磁保護作用：防止發(fā)電機、變壓器因過勵磁引起的危害。過勵磁的兩個因素：頻率降低或電壓升高。過勵磁將因過熱而使絕緣老化，降低設(shè)備使用壽命。大型發(fā)變組系統(tǒng)由于額定工作磁密本來就接近飽和，過勵磁能力較低。分定時限和反時限兩部分，定時限發(fā)信號，反時限全停或程跳。逆功率、程序逆功率保

9、護當(dāng)汽輪機主汽門誤關(guān)閉，或機爐保護動作關(guān)閉主汽門而發(fā)電機出口斷路器未跳閘時，發(fā)電機失去原動力變成電動機運行，從電力系統(tǒng)吸收有功功率。這種工況對發(fā)電機并無危害，但由于鼓風(fēng)損耗，汽輪機尾部葉片有可能過熱而損壞，故大型機組要裝設(shè)逆功率保護，用于保護汽輪機。逆功率、程序逆功率保護一些設(shè)定為程跳的保護動作后，先關(guān)主汽門，出現(xiàn)逆功率時主汽門必然已經(jīng)關(guān)閉，此時程序逆功率保護動作，將斷路器跳閘。程跳可避免因主汽門未關(guān)而斷路器先斷開（甩負荷）引起汽輪機“飛車”。程序逆功率保護動作于全停。逆功率保護短延時動作于信號，兩分鐘后動作于跳閘。頻率異常保護大型汽輪發(fā)電機允許長期運行的頻率范圍為48.5-50.5Hz。汽輪

10、機的葉片有一自振頻率，如果發(fā)電機頻率升高或降低到一定程度，葉片將發(fā)生諧振，使材料疲勞，達到材料不允許的限度時，葉片將斷裂，造成嚴重事故。材料的疲勞是不可逆的積累過程。出口：投信號。誤上電保護由誤合閘保護和斷路器閃絡(luò)保護組成。誤合閘保護的三種情況：1、發(fā)電機盤車時，未加勵磁，斷路器誤合，造成發(fā)電機異步啟動；2、發(fā)電機起停過程中，已加勵磁，但頻率低于定值，斷路器誤合；3、發(fā)電機起停過程中，頻率大于定值，斷路器誤合或非同期。盤車狀態(tài)下，若系統(tǒng)三相工頻電壓突然加在機端，定子電流將很大，轉(zhuǎn)子長時間留過差頻電流會被燒傷。突然誤合閘引起轉(zhuǎn)子急劇加速，由于汽機可能潤滑油壓不高，也會燒瓦。誤上電保護發(fā)電機非同期

11、合閘時，如果斷路器兩側(cè)電勢相差180，非同期合閘電流最大，跳閘容易斷路器損壞。所以本保護分兩段出口。誤合閘保護I段出口跳其他開關(guān)，此時主變高壓側(cè)電流大于開關(guān)允許電流。誤合閘保護II段對應(yīng)跳出口開關(guān)、跳其他開關(guān)。誤上電保護發(fā)電機在并網(wǎng)過程中，當(dāng)斷路器兩側(cè)電壓方向為180時，斷口容易發(fā)生閃絡(luò)，不僅造成斷路器損壞，還將對發(fā)電機產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩和負序電流。為機組安全，應(yīng)設(shè)置斷路器閃絡(luò)保護。誤上電保護出口：全停。注意點：誤上電保護在發(fā)電機停機時投入，并網(wǎng)后退出。啟停機保護作用：反映發(fā)電機在啟動或停機過程中的相間故障或定子接地故障。啟停機的兩個特點：1、啟停機過程中定子電壓頻率很低；2、發(fā)電機未并網(wǎng)。所以該保

12、護受到低頻和斷路器位置接點閉鎖。保護動作于滅磁。注意點：勵磁升壓前將保護投入，并網(wǎng)后退出。勵磁繞組過負荷保護作用：反映勵磁繞組的平均發(fā)熱情況。也分為定時限和反時限兩部分。定時限發(fā)信號，反時限動作于程跳。勵磁變保護勵磁變差動保護由于低壓側(cè)與勵磁整流裝置相連，波形容易畸變，不利于差動保護正確運行，因此現(xiàn)在已經(jīng)基本不設(shè)。我廠采用勵磁變勵磁變過流保護，保護分兩段，第一段為速斷保護，第二段為勵磁變過流保護，都動作于全停。主變后備保護我廠已經(jīng)設(shè)置發(fā)電機相間后備保護，不再采用主變相間后備保護（復(fù)壓閉鎖過流）。主變接地后備保護為兩段兩時限零序過流保護，作為主變中性點接地運行時的后備保護。主變異常運行保護有過負

13、荷報警。主變設(shè)有啟動風(fēng)冷。注意點：零序保護定值由調(diào)度下發(fā)。高廠變后備保護高廠變高壓側(cè)后備保護為兩段經(jīng)低壓側(cè)分支復(fù)壓閉鎖的過流保護，動作為全停。高廠變異常運行保護有過負荷報警。高廠變設(shè)有啟動風(fēng)冷。高廠變分支后備保護分支后備保護均分為A分支和B分支。我廠的分支復(fù)壓過流保護按定值不經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖，所以動作定值較大。出口為跳本分支，閉鎖切換本分支廠用。分支零序保護為兩段，一段經(jīng)延時跳本分支，閉鎖切換本分支廠用，二段全停或程跳。TA斷線TA斷線反映：1、各側(cè)三相電流回路TA斷線，當(dāng)3I0大于一設(shè)定值時，延時10S發(fā)信號。2、差流大于門檻值后延時10S發(fā)信號，不閉鎖差動保護。3、差動保護TA斷線。TV斷線

14、TV斷線反映：1、各側(cè)三相電壓回路TV斷線：正序電壓小于18V，且任一相有一定電流或負序電壓大于8V。2、發(fā)電機機端電壓平衡：發(fā)電機接入兩組PT，比較兩組PT的相間電壓、正序電壓是否一致，有一定差值即發(fā)信號。非電量保護主變風(fēng)冷全停：風(fēng)冷全停后1小時出口停機，如果在風(fēng)冷全停過程中，主變油溫上升到75 及以上，則20分鐘即需出口。主變重瓦斯和高廠變重瓦斯也動作于全停。動作于信號的變壓器非電量保護有：主、廠變輕瓦斯；主、廠變壓力釋放；主、廠變油位異常；主、廠變油溫高和超高；主、廠變繞溫高和超高；勵磁變溫度高和超高。非電量保護其它非電量保護：發(fā)電機斷水保護、勵磁系統(tǒng)故障、發(fā)電機緊急跳閘、線路保護聯(lián)跳。保