發(fā)電機組差動保護

1、發(fā)電機組差動保護 發(fā)電機是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，發(fā)電機的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時發(fā)電機本身也是十分貴重的電氣設(shè)備，尤其是大型同步發(fā)電機組，對電力系統(tǒng)的影響可謂是舉足輕重。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，發(fā)電機的單機容量也越來越大。在國內(nèi)，單機600 MW以上的發(fā)電機組已不再少見。發(fā)電機的主要故障類型有定子繞組相間短路、定子繞組匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點或兩點接地等，對發(fā)電機破壞性最大的就是定子繞組相間短路，發(fā)電機差動保護作為發(fā)電機定子繞組相間短路故障的主保護已廣泛在電力系統(tǒng)中應(yīng)用。發(fā)電機單機容量的提高，相應(yīng)地對完成發(fā)電機定子短路主保護的差動保護

2、也提出了更高的要求。自微機在繼電保護上應(yīng)用以后，由于微機保護的智能的特點及高速運算的能力，微機發(fā)電機差動保護的新原理大量涌現(xiàn)，給繼電保護帶來了一片生機。差動保護的性能也得到了前所未有的提高。高。1電機組微機保護裝置的發(fā)展因為發(fā)電機組微機保護技術(shù)含量較高，國外只有少數(shù)幾家著名的電氣設(shè)備公司有相應(yīng)產(chǎn)品，如ABB公司的REGZl6型發(fā)電機一變壓器組(發(fā)變組)保護裝置，GE公司的GESDGP型發(fā)電機保護，GEC一阿爾斯通的LGPG型發(fā)電機保護裝置，還有西門子公司的7UM7UT等系列產(chǎn)品。與國內(nèi)的機組保護產(chǎn)品相比，這些保護裝置結(jié)構(gòu)緊湊，工藝水平較高，調(diào)試軟件的功能較完備，人機接口良好，調(diào)試方便，運行可靠

3、。國內(nèi)微機發(fā)電機組保護裝置的研制經(jīng)過20多年的發(fā)展歷史，形成了比較成熟的技術(shù)理論體系。早期微機保護的研究工作主要是集中在高壓輸電線路的距離保護方面，上世紀90年代以來，開始進入到元件保護方面。國內(nèi)幾家主要的電氣設(shè)備公司與東南大學(xué)、清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校合作研制，引用新原理和新的計算機技術(shù)發(fā)展成果，進一步改善發(fā)變組保護裝置性能。隨著微計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，微控制芯片的速度和精度不斷提升。同時，由于數(shù)字信號處理器、嵌入式微處理器以及各種功能強大的單片機的推出，開發(fā)手段也不斷豐富起來，編程語言由原來單一的匯編語言發(fā)展到C，PLM等高級語言。在保護理論方面，人們也提出了許多新的保護

4、原理，如將模糊數(shù)學(xué)、小波分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場控制技術(shù)等應(yīng)用于繼電保護中。在這種背景下，微機發(fā)電機一變壓器組保護裝置開始升級換代。新一代的微機發(fā)電機一變壓器組保護裝置在硬件上都普遍采用了功能更為強大單片機或者嵌入式微處理器以及高性能的數(shù)字信號處理器。同時由于ASIC，F(xiàn)PGA，F(xiàn)PLA等技術(shù)的引入，電路設(shè)計變得更加簡化合理和靈活科學(xué)。在軟件開發(fā)上，普遍采用了高級語言，相應(yīng)的開發(fā)平臺和軟件支持界面也更加友好方便。保護配置更加合理靈活，后備保護更加完善合理。經(jīng)過多年的運行實踐，國內(nèi)的發(fā)變組微機繼電保護裝置積累了許多寶貴的經(jīng)驗，同時也暴露出一些不足，例如：保護應(yīng)該以簡單的設(shè)計結(jié)構(gòu)

5、來提高其可靠性，在我國由于電力系統(tǒng)比較薄弱，很多需要由系統(tǒng)解決的問題交由保護來解決，使得繼電保護復(fù)雜而且脆弱；此外，由于機組容量級別多，電壓等級多，主接線類型多更使主設(shè)備元件保護復(fù)雜化，而且對于同樣的一次設(shè)備和一次系統(tǒng)，由于保護人員和設(shè)計人員對保護理解的差異，保護配置的內(nèi)容相差也較大。發(fā)電機的縱差動保護 發(fā)電機相間短路是發(fā)電機內(nèi)部最嚴重的故障，因此要 定子繞組裝設(shè)快速動作的保護裝置，當發(fā)電機的中性點側(cè)有分相引出線時，可裝設(shè)縱差保護作為發(fā)電機相間短路的主保護?？偛顒颖Ｗo是根據(jù)比較被保護元件始端及末端電流數(shù)值和相位的原理而構(gòu)成，見圖3，為了實現(xiàn)次保護在發(fā)電機中性點側(cè)和靠近發(fā)電機出口斷路器處裝設(shè)同一

6、變比的電流互感器1LH和2LH，兩側(cè)的電流互感器按環(huán)流法連接，即兩側(cè)電流互感器二次側(cè)極相連，并在其差回路中接入電流繼電器。 、正常運行時，在發(fā)電機的中性點側(cè)與出口側(cè)的電 流數(shù)值和相位均相同，即I1=I2，由圖4（1）可見， 流進電流繼電器的電流為兩側(cè)二次電流差， Ij=I1-I2 ,若兩邊電流互感器的特性完全相同，則Ij=0，繼電器不會動。 (2)、 在保護范圍外短路時，如圖4（2）所示的D1 點發(fā)生 短路，情況和正常運行時相似，即Ij=I1-I2 ，當電流互感器的特性完全相同時，Ij=0。但實際上電流互感器的特性不完全相同，因此， Ij=I1-I2 0 ，有電流流過繼電器，這個電流叫做不平衡

7、電流，用Ibp 表示，當繼電器的動作電流IdIbp 時，保護不會誤動作。 （3）、保護范圍內(nèi)短路時，如圖4（3）中的D2 點短路時，則電流進電流互感器的電流為兩側(cè)電流互感器的二次電流之和，即Ij=I1 +I2 ，這時Ij Id ，保護動作。發(fā)電機橫差動保護的原理和判據(jù)發(fā)電機的橫差動保護主要用來預(yù)防定子繞組匝間短路，定子繞組匝間開焊故障，也可兼顧定子繞組相間短路的故障。一般汽輪發(fā)電機大多為每相兩并聯(lián)分支繞組，當三相第一分支的中性點和三相第二分支的中性點可分別引出機外時，可用單元件橫差動保護，原理接線如圖6所示。在01和02連線上接入橫差電流互感器TAO。橫 差保護反映具有零序性質(zhì)的中性點連線上的

8、基頻電流，因此可以稱為零序橫差保護。當發(fā)電機正常運行時，流過TAO的電流很?。▋H為不平衡電流），而當定 子繞組發(fā)生短路和匝間短路時，TAO上會流過較大的基頻零序短路流過電流大于動作門檻電壓時，橫差保護出口， 即Id Id.set(Id 為橫差電流的基波分量， Id.set為橫差保護電流定值）。2比率制動式微機 HYPERLINK /keyword.asp?keyword=差動保護 差動保護比率差動保護為了防止差動保護在外部短路時，發(fā)電機有很大穿越電流使CT誤差增大時誤動作，采用比率差動原理。該保護采用機端電流If作為制動電流，而不采用中性點側(cè)電流或兩側(cè)電流的綜和電流作為制動電流。這樣既能在外部

9、短路時取得足夠的制動電流，又能在內(nèi)部短路時減少中性點電流的制動作用，特別是發(fā)電機尚未與系統(tǒng)并聯(lián)運行而發(fā)生內(nèi)部短路時，機端三相沒有電流，中性點側(cè)電流只作為動作電流，因此提高了內(nèi)部短路的靈敏度。為防止因CT斷線引起比率差動保護誤動該保護帶有CT斷線閉鎖功能。該保護采用分相式，即A、B、C任一相保護動作均出口，以下判據(jù)均以一相為例。當滿足以下條件時比率差動保護動作IfIfK=0.4K=0.5K=0.3IcdIcdqddIgd動作區(qū)If：機端電流，Icd：差動電流，Igd：制動拐點電流Icdqd：差動保護門坎定值，K：比率差動制動系數(shù)4.1.2 CT斷線閉鎖功能正常運行時，發(fā)電機機端CT或中性點CT均

10、無負序電流，無論是機端側(cè)還是中性點側(cè)出現(xiàn)CT斷線，只要不是三相斷線，均會產(chǎn)生負序電流，故可用負序電流作為CT斷線的判據(jù)。當單側(cè)負序電流大于0.1A時，則認為CT斷線，并閉鎖比率差動保護。由于CT斷線閉鎖功能是比率差動保護的輔助功能，必須是比率差動保護投入，該功能才起作用。4.2 差流告警 Icd: 差動電流； Icdset：差動電流告警整定值4.3 過負荷告警ISET：過負荷電流整定值， Tset：動作延時發(fā)電機差動保護動作后的處理若差動保護動作，發(fā)電機跳閘，應(yīng)測量靜子電阻絕緣，并對發(fā)電機及其保護區(qū)內(nèi)一切設(shè)備回路狀況進行全面檢查，檢查發(fā)電機內(nèi)部有無煙火，焦糊氣味或局部過熱現(xiàn)象。同時，還要檢查實

11、驗保護裝置，是否是保護裝置誤動作，并詢問調(diào)度電網(wǎng)系統(tǒng)有無故障結(jié)束語： 發(fā)電機縱差保護是電力系統(tǒng)中發(fā)電機最常用的主保護，微機保護大量在現(xiàn)場運用，為保護不同的動作特性和出口方式提供了有利條件，我們可根據(jù)自己的實際情況，以及對靈敏度要求的側(cè)重點進行選擇。在現(xiàn)場維護過程中，我們除了對保護功能及整定關(guān)注的同時，應(yīng)注意二次回路的維護，提高其可靠性。1）當發(fā)電機定子三相電流不平衡度超過10%或負序電流超過8%時，應(yīng)匯報值長降低無功負荷，同時立即向調(diào)度匯報，要求降低機組有功負荷，使不平衡度降到允許值以內(nèi)。若無法降低定子電流三相電流的不平衡程度，應(yīng)設(shè)法將機組解列。2）核對發(fā)電機、主變?nèi)嚯娏鞅?，以判斷是否由表?/p>

12、失常引起。3）若不平衡電流是由于機組內(nèi)部故障引起的，則應(yīng)立即將故障的機組解列。4）若由于系統(tǒng)原因引起不平衡時，應(yīng)立即匯報調(diào)度設(shè)法消除，拉開非全相運行的線路，以保證發(fā)電機繼續(xù)運行。5）發(fā)電機在帶不平衡電流期間，應(yīng)加強對發(fā)電機溫度巡測儀及機組振動的監(jiān)視。附錄資料：不需要的可以自行刪除火電廠工藝流程火力發(fā)電廠。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠1、火電廠的分類（1）按燃料分類：燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠燃油發(fā)電廠，即以石油（實際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠；辛電電廠燃氣發(fā)電廠，即以天然氣、煤氣等可燃氣體為燃料的發(fā)電廠；余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企

13、業(yè)的各種余熱進行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè)廢料作燃料的發(fā)電廠。（2）按原動機分類：凝汽式汽輪機發(fā)電廠、燃汽輪機發(fā)電廠、內(nèi)燃機發(fā)電廠和蒸汽-燃汽輪機發(fā)電廠等。（3）按供出能源分類：凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠；熱電廠，即同時向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。（ 4）按發(fā)電廠總裝機容量的多少分類：容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?00MW以下的發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?00250MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?50600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?001000MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；特大容量發(fā)電廠，其裝機容量在1000MW及以上的發(fā)電廠。（5）

14、按蒸汽壓力和溫度分類：中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92MPa（40kgfcm2）、溫度為450的發(fā)電廠，單機功率小于25MW；地方熱電廠。高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9MPa（101kgfcm2）、溫度為540的發(fā)電廠，單機功率小于100MW；超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83MPa（141kgfcm2）、溫度為540540的發(fā)電廠，單機功率小于200MW；亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77MPa（171 kgfcm2）、溫度為540540的發(fā)電廠，單機功率為30OMW直至1O00MW不等；超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、溫度為

15、550550的發(fā)電廠，機組功率為600MW及以上，德國的施瓦茨電廠;超超臨界壓力發(fā)電廠, 其蒸汽壓力不低于31 MPa、溫度為593.水的臨界壓力：22.12兆帕；臨界溫度：374.15（6）按供電范圍分類：區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運行，承擔一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；孤立發(fā)電廠，是不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨運行的發(fā)電廠；自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)相連）。2、火力發(fā)電廠工藝流程。燃煤，用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型 HYPERLINK /view/145622.htm t _blank 火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機內(nèi)磨

16、成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經(jīng)排粉風(fēng)機送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風(fēng)機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場?；鹆Πl(fā)電廠在除氧器

17、水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯(lián)箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收著煤受燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入 HYPERLINK /view/33757.htm t _blank 汽輪機后，便將熱勢能轉(zhuǎn)變成動能。高速流動的蒸汽推動 HYPERLINK /v

18、iew/3824255.htm t _blank 汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成機械能。汽輪機的轉(zhuǎn)子與 HYPERLINK /view/54769.htm t _blank 發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過連軸器聯(lián)在一起。當汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時便帶動 HYPERLINK /view/3824654.htm t _blank 發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的另一端帶著一臺小直流發(fā)電機，叫勵磁機。勵磁機發(fā)出的直流電送至發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場。當發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機定子內(nèi)的導(dǎo)線就會切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 電流。這樣，發(fā)

19、電機便把汽輪機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)?HYPERLINK /view/48797.htm t _blank 電能。電能經(jīng)變壓器將 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在 HYPERLINK /view/1090375.htm t _blank 凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，重新凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個循環(huán)。在循環(huán)過程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補給一些水，以保證循環(huán)的正常進行。高、

20、低壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設(shè)備及管道的腐蝕。大致工藝流程如下圖：3、火力發(fā)電廠的三大系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫硫等組成。是由皮帶輸送機從煤場,通過電磁鐵、碎煤機然后送到煤倉間的煤斗內(nèi),再經(jīng)過 HYPERLINK /view/974489.htm t _blank 給煤機進入磨煤機進行磨粉，磨好的煤粉通過空氣預(yù)熱器來的熱風(fēng)，將煤粉打至粗細分離器，粗細分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機），經(jīng)過排粉機送至粉倉，給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經(jīng)過 HYPERLINK /view/1337753.htm t _blank 電除塵脫出粉塵再將煙氣送至 HYPERLINK /view/566699.htm t _blank 脫硫裝置，通過石漿噴淋脫出硫的氣體經(jīng)過吸風(fēng)機送到煙筒排入天空。燃燒系統(tǒng)還可細分為：風(fēng)煙系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)。我公司運行參