水轮发电机继电保护
低压水轮发电机组继电保护现状及改进
避 免 此 类 现 象 是 低 压 机 组 急 待 解 决 的技 术 课
题。
2 低 压 水 轮发 电机 组 继 电保 护 现 状 发 电 机 在 运 行 中 可 能 发生 定 子绕 组 相 间
并列 运 行 , 很 少 作 单 机 运 行 。 但 是 由 于 低 而 压 机 组 的 容 量 在 大 网 中所 占 比重 甚 微 , 统 系
保 护 装 置 。 目前 低 压 小 水 电 站 中最 常 见 的成 套 配 电 装 置 是 早 期 的 HF s型 及 近 期 的 B S KF
型 配 电屏 , 两 种 配 电屏 均 集 控 制 、 护 、 这 保 同 期 等 功 能 于 一 身 。HF s型 屏 的 保 护 装 置 主要 有定 子绕 组 接 地 保 护 和 过 电压 保 护 两 种 , 其
不 要 求 其 承 担 调 频 任 务 , 这 些 电 站 的 水 轮 故 机 一 般 就 不 再 配 自动 调 速 器 等 自动 装 置 , 继
短路、 接地 短 路 等故 障 以及 转 子 一点 接 地 、 过 负 荷 、 磁 等 不 正 常 运 行 状 态 , 则 上 均 应 装 失 原
4 改 进 措 施
4. 适 当 降 低 过 电 压 保 护 的 整 定 值 1
装 设 发 电 机 过 电 压 保 护 的 目 的是 防止 发
投 人 装 置 或 自动 关 导 叶 ( 门 ) 置 、 阀 装 自动 折
向装 置 等 , 些 防 飞 车 装 置 大 多 反 应 于 过 电 这 压或 保 护 出 口继 电 器 动 作 而 动 作 。
少 采用专 线输 电 , 1k 其 0 V输 电 线路 通 常 与 农 村 用 户 的 1 k 配 电线 路 共 用 , 数 电 站可 能 0V 少 还 有 近 区 负 荷 。 这 样 , 电 站 因 故 突 然 在 当 1k 0 V倒 与 系 统 解 列 时 , 使 解 列 后 仍 处 于 电 会
大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析
大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析摘要:本文分析了定子中性点接地方式在中国大型水轮发电机,单相接地继电保护存在问题的原则。
分析了配电变压器中性点接地方式及消弧线圈接地的优点及各自的缺点,探讨了电流双频率保护的原理及故障的原因及相应的预防措施。
注入保护及新技术的应用发展。
最后对大型水轮发电机定子接地保护技术进行了总结和展望。
关键词:水轮发电机;定子单相接地;中性点接地方式;继电保护;故障诊断1引言中国水电资源开发的规模空前扩大,大型水轮发电机作为一种重要的电源点,将更加广泛地应用于电力系统。
绝缘损坏引起的定子单相接地故障是大型水轮发电机的常见故障,约占定子故障总数的70%~80%。
当定子绕组为单相接地时,故障电流幅值和暂态过电压及保护方式与发电机中性点接地方式密切相关。
当发电机定子单相接地时,接地电流由故障点、接地电容和三相定子绕组组成。
定子电流的大小和持续时间将直接影响定子铁心的烧毁程度。
目前,在定子接地保护安装大型水轮发电机组有2种:接地故障信息作为接地保护的100%标准双频率,包括基波零序电压保护和3次谐波电压保护;外部注入保护交流电源信号的基础上。
保护动作分为2种:一种是直接作用于跳闸停止,另一种是作用于信号,故障单元在传递负载后再平稳停止。
大型水轮发电机定子单相接地保护装置涉及的许多内容是复杂的,和存在的问题,发展中的问题,如在大型水轮发电机定子中性点接地方式,单相接地保护的新技术,进行了深入的分析和评论。
2水轮发电机中性点的接地方式水轮发电机定子单相接地故障的定子和发电机中性点接地方式的损伤程度的电流密切相关,需要考虑2个问题:接地电流会造成故障扩大,将会影响到定子铁心的烧伤程度的大小和持续时间;接地故障的绝缘定子的其他位置的瞬态过电压所造成的损害,可能导致接地故障的发展阶段或匝间短路故障。
水轮发电机的三相对电容大于汽轮发电机,单相接地电流较大。
中性点经消弧线圈接地补偿流过地面以不超过允许值的电容电流,从而限制了短路电流,使保护只能停止信号由调度负荷转移,当然,也可以对动作的直接影响。
发电机的继电保护
Ik
互感器二 I 次电流 互感器二 同相分支绕 次电流 组间的环流 I 同相分支绕 I k1 组间的环流 同相分支绕组间
k
k
I-I
I-I
Ik1
Ik1
Ik
I k1
a a1
的匝间短路 同相分支绕组内 部的匝间短路 a2 同相分支绕 组间的环流
a
Ik 2
匝间短路时分支绕组间的环流
• 同相分支绕组内部的匝间短路时,绕组间的环 流为 I k ,流入差动继电器的电流大小为:
2Ik IK nTA
• 同相分支绕组间的匝间短路时,绕组间的环流 为 I k1和 I k 2 ,流入差动继电器的电流大小为:
2 I k1 IK nTA
• 当流入差动继电器的电流大于动作电流时,横 差保护动作。
+ +
TA2
+ I
t -
磁 开 关
I-I
I-I
I-I
G
TA1
断 线 信 号
差动继 电器
断线监视 继电器
动作时间 大于后备 保护
发电机匝间短路的横差动保护
• 发电机匝间短路是指发生在同一相别 的分支绕组内部或绕组之间的电势不 同点的一种纵向不对称短路。匝间短 路的故障分析起来十分复杂,简单地 说,这种短路会在发电机分支绕组间 产生环流,当短路匝数很少时,环流 电流值很小,但短路点短路电流却很 大,对发电机有严重损害。
U S .3 1 a U N .3 a
利用 U S .3 作为动作量,利用 U N .3 作为制动 量,构成的接地保护动作范围0~50%。
定子绕组单相接地时3次谐波电压分布
α α α (1-α)
[整理]9-GB 50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计规范
电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92主编部门:中华人民共和国能源部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:1992年12月1日第一章总则 (1)第二章一般规定 (2)第三章发电机的保护 (3)第四章电力变压器的保护 (5)第五章3~63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护 (7)第六章110KV中性点直接接地电力网中线路的保护 (8)第七章母线的保护 (9)第八章电力电容器的保护 (10)第九章3KV及以上电动机的保护 (10)第十章自动重合闸 (11)第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置 (12)第十二章自动低频减载装置 (12)第十三章同步并列及解列 (13)第十四章二次回路 (13)附录一名词解释 (14)附录二同步电机和变压器在自同步和非同步合闸时允许的冲击电流倍数 (15)附录三本规范用词说明 (15)第一章总则第1.0.1条为了在电力装置的继电保护和自动装置的设计中,贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全可靠、技术先进和经济合理,制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于各行业3~110kV电力线路和设备,单机容量为25MW及以下发电机,63MV A及以下电力变压器等电力装置的继电保护和自动装置的设计。
第1.0.3条继电保护和自动装置的设计应选用按国家规定鉴定合格的产品。
第1.0.4条电力装置的继电保护和自动装置设计,除应执行本规范外,尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定。
第二章一般规定第2.0.1条电力网中的电力设备和线路,应装设反应短路故障和异常运行的继电保护和自动装置。
继电保护和自动装置应能尽快地切除短路故障和恢复供电。
第2.0.2条电力设备和线路应有主保护、后备保护和异常运行保护,必要时可增设辅助保护。
第2.0.3条继电保护和自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求,并应符合下列规定:一、继电保护和自动装置应简单可靠,使用的元件和接点应尽量少,接线回路简单,运行维护方便,在能够满足要求的前提下宜采用最简单的保护。
水轮发电机及保护
机械损耗:发电机转动部分与冷却气体之间的摩擦损耗 以及轴承的摩擦损耗。
问题3:我厂发电 机的冷却方式有哪 些?冷却介质是什 么?
6、有功:在交流电能的发、输、供过程中,用于转换为非 电、非磁形式(如光、热和机械能等)的那部分能量叫有 功,转换的平均功率叫有功功率。
励磁系统的主要作用
根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机 端电压为给定值;
控制并列运行各发电机间无功功分配;
提高发电机并列运行的静态稳定性;
提高发电机并列运行的暂态稳定性;
在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失 程度;
根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限 制。
励磁方式
7、无功:在交流电能的发、输、供过程中,用于电路内电、 磁场交换的那部分能量叫无功,交换的最大功率叫无功功 率。无功是相对有功来定义的。
8、力率:发电机的功率因数COSΦ,也叫力率。即有功功 率与视在功率的比值, COSΦ=P/S。我们把同步发电机 既发有功也发无功的工况称为力率迟相,此时有功、无功 指示均为正;我们把发有功吸收无功的工况称为力率进相, 此时有功指示为正,无功指示为负。
悬吊式
伞式
推力轴承的组成及作用 推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件,主要 由轴承座及支撑、轴瓦、镜板、推力头、油槽、冷却装置 等部件构成 推力轴承的主要作用是承受机组转动部分全部重量及轴向 水推力
推力轴承支撑结构方式主要有 弹性垫支撑式、刚性抗重螺栓 支撑式、弹性油箱支撑式和平 衡块支撑式。
电动机
分类 调相机
按结构形式 电枢旋转式
磁场旋转式(隐级式和凸级式)
按安装方式 按原动机方
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》要点解读
二、继电保护
(14)、对220 ~500 kV 断路器三相不一敛,应尽量采用断 路器本体的三相不一致保护,而不再另外设置三相不一致保护 ;如断路器本身无三相不一致保护,则应为该断路器配置三相 不一致保护; (15)、跳闸出口应能自保持,直至断路器断开。自保持宜 由断路器的操作回路来实现。
二、继电保护
二、继电保护
(11)、保护装置必须具有故障记录功能,以记录保护的动 作过程,为分析保护动作行为提供详细、全面的数据信息,但 不要求代替专用的故障录波器。 保护装置故障记录的要求是: a)记录内容应为故障时的输入模拟量和开关量、输出开关量 、动作元件、动作时间、返回时间、相别; b)应能保证发生故障时不丢失故障记录信息; c)应能保证在装置直流电源消失时,不丢失己记录信息。 (12)、使用于220 kV 及以上电压的电力设备非电量保护应 相对独立,并具有独立的跳闸出口回路; (13)、继电器和保护装置的直流工作电压,应保证在外部 电源为80%~ 115%额定电压条件下可靠工作;
二、继电保护
(8)、1 MW 以上的发电机,宜装设复合电压(包括负序电 压及线电压)起动的过电流保护。灵敏度不满足要求时可增设 负序过电流保护; (9)、50MW 及以上的发电机,宜装设负序过电流保护和单 元件低压起动过电流保护; (10)、自并励(无串联变压器)发电机,宜采用带电流记 忆(保持)的低压过电流保护; (11)、对水轮发电机,应装设过电压保护,其整定值根据 定子绕组绝缘状况决定,过电压保护宜动作于解列灭磁; (12)、定子绕组非直接冷却的发电机,应装设定时限过负 荷保护,保护接一相电流,带时限动作于信号; (13)、对不对称负荷、非全相运行及外部不对称短路引起 的负序电流,应按规定装设发电机转子表层过负荷保护;
保护投退管理规定(试行)
附件1四川金康电力发展有限公司保护投退管理规定(试行)第一章总则第一条为规范发电运行人员的继电保护和水机保护投退行为与要求,特制定本制度。
第二条本制度适用于金康水电公司各生产管理相关部门及外委维护单位。
第三条下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
(一)《继电保护和安全自动装置技术规程》GB 14285-2006 (二)《四川电力系统调度管理规程》四川省电力公司2007年1月(三)《关于下达金康水电站及有关送出设备调度命名编号的通知》(四川省调〔2011〕7号)(四)《金康水电站并网调度协议》GF—2003—0512(2011年2月)(五)《中国大唐集团公司发电企业运行管理办法》(大唐集团制〔2005〕61号)第四条定义和术语(一)省调:指四川省电力调度控制中心。
(二)公司:指四川金康电力发展有限公司。
(三)发电部:指公司承担电站运行维护管理工作的生产职能部门。
第二章继电保护和水机保护投退操作管理规定第五条以下继电保护为省调管辖范围,涉及的相关保护投退必须经省调调度员批准,运行值长根据省调命令进行保护投退工作,并做好相应记录。
(一)220kV系统的相关继电保护:220kV母线和220kV出线的继电保护装置。
(二)主变压器的中性点接地方式和中性点保护:1号、2号主变压器高压侧接地零序保护和间隙零序保护、主变高压侧开关失灵保护。
第六条以下继电保护不归省调管辖,由金康水电站自行负责,投、退必须办理审批手续,经相关部门审核、生产副总经理批准后,运行值长方可执行,并做好相应记录。
(一)1~2号水轮发电机继电保护,包括:发电机纵联差动、发电机横差保护、95%定子接地保护、100%定子接地保护、转子一点接地保护、定子过负荷、失磁保护、低电压保持过电流保护。
(二)1~2号水轮机机械保护,包括:机械过速159%Ne 保护、电气过速155%Ne保护、油压装置事故低油压保护、机械过速115%Ne且主配拒动保护、电气过速147%Ne保护、瓦温上限保护、机械过速115%Ne且主配拒动保护动作时跳灭磁开关保护、事故停机时剪断销剪断保护。
水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则[DL T5090-1999]
过电压 当线路上装设一组电抗器时 应安装在线路的受电端
在线路上架设良导体避雷线降低工频过电压时 宜通过技术经济
比较加以确定
各级电压系统均应采取措施 防止在电力系统操作和故障
情况下 由于电感电容参数的不利组合引起的谐振过电压 谐振
过电压一般具有工频性质 持续时间长 不能用避雷器限制
谐振过电压一般有自励磁过电压 水轮发电机不对称短路过
变压器总损耗
图
变压器运行时间过负荷系数
暂时过电压 操作过电压及其保护
暂时过电压及其保护
暂时过电压的幅值和持续时间与系统结构 容量 参数
运行方式以及各种安全自动装置的特性有关 暂时过电压除增大
绝缘承受的电压外 还对选择过电压保护装置有重要影响
及以上系统中 当工频过电压超过规定值时 需采取
措施限制工频过电压
计算
式中
失去负荷前发电机等值暂态电动势
失去负荷前母线电压 发电机视在功率 线路输送功率 送端系统等值电抗标么值 功率因数角 单相接地故障 健全相工频过电压可按式
计算
式中
健全相工频过电压 故障相在故障前的相电压
系统零序电抗与正序电抗的比值 各级电压系统允许工频过电压水平不宜超过下列数值
系统
系统
系统
系统
压
对
及以上系统 由于输电线路较长 容抗值较小
易发生自励磁过电压 常采用并联电抗器加以限制 并联电抗器
限制自励磁过电压的最小容量可按式
计算
式中
并联电抗器容量 线路自动功率 升压变压器容量 发电机容量 升压变压器漏抗标么值 发电机直轴电抗标么值
水轮发电机发生不对称短路时 在发电机定子绕组和转子 绕组上分别产生脉动磁场和直流磁场 会在健全相上产生幅值较 高的谐振过电压
水轮发电机保护
两段定时限复合电压闭锁过电流保护(可带记忆);
发电机失磁阻抗保护;发电机定/反时限过负荷保护;
2
NSA3192A 发电机后备保护装置
发电机定/反时限负序过负荷保护;发电机过电压保 护;发电机低压解列保护;发电机高频切机保护;发
电机低频解列保护零序功率方向);两组非电量延
13
NSA3643 110kV 光纤纵差线路保护
本装置为由微机实现的数字式输电线路光纤纵差快 速保护装置,可用作 110kV 输电线路的主保护及后备 保护。
14
NSA3152A 备自投装置
用于进线开关或内桥开关的自投装置,并具备对分段 开关的保护功能。
时保护;TV 断线及 TA 断线保护。
3 NSA3171G 主变差动保护 主变压器差动保护装置。
4 NSA3181G 主变高后备保护 主变压器高压侧后备保护装置。
5 NSA3182G 主变低后备保护 主变压器中低压侧后备保护装置。
6
NSA3161 发电机非电量保护
变压器非电量保护装置。保护功能复合《南方电网 10kV~110kV 保护技术规范》对非电量保护的要求。
10
NSA3113G 线路保护
用于 35KV 或 66KV 电压等级的经消弧线圈接地或不接 地系统中短线路保护测控装置。
11
NSA3115G 线路保护
用于 35KV 或 66KV 电压等级的经消弧线圈接地或不接 地系统中线路距离保护测控装置。
12
NSA3641 110kV 线路保护
本装置为由微机实现的数字式输电线路距离速保护 装置,可用作 110kV 输电线路的主保护及后备保护。
号
功能定义
发电机纵联电流差动保护;单元件灵敏电流横差(分
水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施
水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施水电厂是通过水轮发电机将水能转化为电能的,而发电机则将机械能转化为电能。
在水电厂的发电机与变压器中,针对潜在的故障,我们需要安装一些保护措施。
1.发电机保护原理发电机保护通常采用欠压保护、过流保护和瞬时过电流保护。
其中欠压保护常常用来保护没有励磁的发电机,一旦发电机的励磁电源中断,欠压保护会立即启动,将发电机与其周围电网分离,从而避免不可逆的损害。
过流保护则能够检测到负载瞬时爆发的过电流,通过预设的动作时间,使过载电流影响到发电机的时间最小化,保证其持续稳定的运行。
瞬时过电流保护则是在对发电机进行短路测试时启用的,预设一定的瞬时电流上限,只要瞬时电流超过该阈值即会触发保护动作,避免对发电机造成深度损坏。
2.变压器保护原理变压器保护的常规方法是利用差动保护、过流保护和过热保护。
其中,差动保护用来保护变压器内部的分接头和绕组,触发保护动作时会将变压器断电,防止因分接头或绕组短路导致的火灾或爆炸等安全问题。
当变压器内部运行过程中出现负载变化或其内部环境温度过高时,过流保护就跟进,将变压器断电,以保证变压器的长期稳定性。
过热保护则能够检测到变压器内部温度的变化,超温保护器通过热敏原理感应温度的变化,从而可以实现变压器的快速停机。
3.继电保护措施为了加强发电机和变压器的保护措施,我们还需要采用继电保护措施,它可以通过对机械和排放系统的监控,对潜在故障进行快速发现和隔离。
这里介绍一些常见的继电保护措施:1)机械保护:机械保护通常利用轴承温度监控、振动检测和滑环电缆检测等方法,这些措施能够很好地监控机械件的状态,并及时发现异常情况。
2)排放保护:排放保护通常采用燃气检测器、压力监测器等设备,一旦检测到排放异常,就能够触发保护措施,保障发电机和变压器的安全稳定运行。
3)智能保护:智能保护通过对发电机或者变压器的监控与数据分析,能够实时预测出潜在的故障和维护需求,并将其推送给设备运维人员,从而增强了设备的运行保障和运维效率。
4、GB50062-92_电力装置的继电保护和自动装置设计规范
额定电压的 115%。并应采取稳压、限幅和滤波的措施。电压允许波动应控制在额定电压的 5%范围内;波纹系数不应大于 5%。
二、当采用复式整流时,应保证在各种运行方式下,在不同故障点和不同相别短路时,保 护装置均能可靠动作。
按被保护区末端金属性短路计算
线路两侧均未断开前,其中一侧按 保护线路中间金属性短路计算
最小灵 敏系数
2 2
2 2 1.5 1.3 1.5 1.5 1.5 1.5 4
4
2
电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062-92
后备 电流保护和电压保护
保护
电流、电压元件
线路一侧断开后,另一侧保护按对 2.5
三、对采用电容储能电源的变电所和水电厂,电力设备和线路应具有可靠的远后备保护; 在失去交流电源情况下,当有几套保护同时动作时,或在其它情况下消耗直流能量最大时, 应保证保护与断路器可靠动作;同一场所的电源储能电容的组数应与保护的级数相适应。
第2.0.11条 当采用交流操作的保护装置时,短路保护可由被保护元件的电流互感器取得操作 电源。变压器的瓦斯保护和中性点非直接接地电力网的接地保护,可由电压互感器或变电所 所用变压器取得操作电源,亦可增加电容储能电源作为跳闸的后备电源。
1
电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062-92
第二章 一般规定
第2.0.1条 电力网中的电力设备和线路,应装设反应短路故障和异常运行的继电保护和自 动装置。继电保护和自动装置应能尽快地切除短路故障和恢复供电。
第2.0.2条 电力设备和线路应有主保护、后备保护和异常运行保护,必要时可增设辅助保 护。
三峡右岸电站水轮发电机组继电保护配置
变压器 保护c 柜 主变重瓦斯 主变轻瓦斯 主变温升 主 变压力释放 主变冷 却器故障 电抗 器重瓦斯 电抗 器 轻瓦 斯 电抗器温升 电抗器压力释放 高压 侧断路器失灵 断 口闪络 非 垒 相 厂变温升 隔离开关缺相
8 0。 0
电流 47 .A, 子 绕 组 为 波绕 组 连 接 , 115 定 每相 并 联
分 支数 为 8 采用 自并励 可控 硅 励 磁 , , 中性 点 经 配
电变压 器接 地 。
A S O 公 司 : 机容 量 P LT M 单 N=7 7 8 , 端 7 . MW 机
2 总体 方案
化 的原则 进行 设计 和配 置 。
2 2 3 组屏 设计 和保 护功能 配置 . .
便 灵 活 , 作维护 方便 容易 。 操
2 2’机组保 护 组屏方 案 .
2 2 1 机 组参 数 ..
三 峡右 岸 电站水 轮 发 电机 由三家 电机 厂家 提
三 峡右岸 电站 的发 变组 为单 元接线 的形 式 , 其 中有 几 台机 组 机 端 带 有 G B 根 据 三 峡 右 岸 电 站 C ,
21 0 3月 第 】 1年 期
葛 洲坝 集 团科 技
总第 9 7期
维护 的方便 , 于一 个发 变组单 元 设置有 变压 器保 对
护 A、 B两 面 柜 , 电机保 护 A、 发 B两 面柜 以及 一 面
磁 变 的全部 电气 量 保 护 , 成 双 套保 护 , E 完全 组 出 l 独立 ; 电量 保 护 C柜 完 成 机 组 全 部 非 电 量 类 保 非
水轮发电机定子单相接地的继电保护技术分析
州抽 水 蓄能 电厂 的 水 轮 发 电机 组 , 保 护非 常谨 慎 , 其
为 了使定 子 免逃 破坏 , 时避 免护 零 序 电 保 护 配 合 构 成 10 接 0%
原理 和 影 响 其 保 护 动 作 的注 意 因素 进 行 了分 析 和 评 述 , 时 对 注 入 式 保 护 做 了介 绍 , 同 最后 对 前 述 相 关 内容 以及 后 续
研 究做 了结 论 和展 望 。
关键 词 : 轮 发 电机 ; 子单 相 接 地 ; 电 保 护 水 定 继
A b tac : s r t The p i i e t e r fsnge— ph s at i g pr tci n o dr ui e e ao tt r n is r lv n o t n s ae rncpl h o y o i l a e e rh n oe to fhy a lc g n r tr sao a d t ee a tc n e t r a lz d. Th e ta o n o d p te n a d wo — fe e c r un r tc in ae t oc e . The s he s fr snge — nay e e n ur lp i tg un a tr n t r r qu n y g o d p oe to r he f us s c me o i l ph s a t n fh d a lcg n r t rsa o r s use a e e rhig o y r u i e e a o tt ra e dic s d,a d he n w v lpi r n rt i l n t e de e o ng te d f he snge— p s at i g i r — o ha e e rh n s p e ditd lsl ce a ty.
继电保护
基本原理
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障,是保护区内故障还是区外 故障的功能。保护装置要实现这一功能,需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:
(1)电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷 电流。
1)选择性 选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除, 当故障设备或线路的保护或断路器拒动时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 2)速动性 速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障,以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间,降低设备 的损坏程度,提高系统并列运行的稳定性。 一般必须快速切除的故障有: (1)使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定电压)。 (2)大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。
鉴于机、炉、电诸部分构成电力生产中不可分割的整体,任一部分的故障均将影响电力生产的安全,特别是 大机组的不断增加和系统规模的迅速扩大,使大电力系统与大机组的相互影响和协调问题成为电能安全生产的重 大课题。电力系统继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉设备的承受能力,机、炉设备的设计制造也 应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。
继电保护装置的组成方框图继电保护工作回路一般包括:将通过一次电力设备的电流、电压线性地转变为适 合继电保护等二次设备使用的电流、电压,并使一次设备与二次设备隔离的设备,如电流、电压互感器及其与保 护装置连接的电缆等;断路器跳闸线圈及与保护装置出口间的连接电缆,指示保护动作情况的信号设备;保护装 置及跳闸、信号回路设备的工作电源等。
发电机定子过电压保护
发电机定子过电压保护
发电机过电压保护是一套防止输出端电压升高而使发电机绝缘受到损害的继电保护。
当运行的发电机突然甩负荷或者带时限切除发电机较近的外部故障时,由于转子旋转速度的增加以及强行励磁装置动作等原因,发电机端电压将升高。
1、水轮发电机:
对于水轮发电机,由于调速系统惯性较大,使制动过程缓慢,因此在突然失去负荷时,转速将超过额定值,这时发电机输出端电压有可能高达额定值的1.8~2倍,为了防止发电机的绝缘受到损坏,在水轮发电机上一般应装设过电压保护。
2、汽轮发电机:
中小型汽轮发电机不装设过电压保护的原因是:对于汽轮发电机,由于它装有快速动作的调速器,当转速超过额定值的10%以后,汽轮发电机的危急保安器会立即动作,关闭主汽门,能够有效的防止由于机组转速升高而引起的过电压。
因此,对于汽轮发电机一般不考虑装设过电压保护。
但是对于大型汽轮发电机则不然,即使调速系统和自动调整励磁装置都正常运行,当满负荷运行时突然甩去全部负荷,电枢反应突然消失,此时,由于其功频调节器调节过程比较迟缓,励磁系统反应的速度也比较缓慢,调速系统和自动高速励磁装置都是由惯性环节组成,转速仍将升高,励磁电流不能突变,使得发电机电压在短时间内也要上升,其值可能达1.3额定值,持续时间可能达几秒钟。
因此,在大型汽轮发电机中也有必要配置过电压保护。
一起小型水轮发电机继电保护事故的分析与处理
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作 者 简 介 :李
静 (94一) 16 ,女 ,工 程 师 ,主 要 从 事 水 利
工 程 机 电设 计工 作 。
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小水电 21 年第 5 ( 01 期 总第 11 6 期) 振 动。要 解决 这个 问题 ,只能 对推 力头 内孔 进行 修 复 ,而采 用传 统 的 电焊 和 电镀 工艺 修 复 ,存 在着 前
连接 ,上 位机 通过 总线 接 收各控制 单元 实 时采集 的 设 备参 数 ,并根 据该 参数 发 出控制 指令 ,实 现远方 操作 。 发电机保 护 单元装 有纵 联差 动保 护 、低压启
动过 电流保 护 ( 过 流 记 忆 功 能 ) 带 、过 负 荷 保 护 、 过 电压 保 护 、定 子 单 相 接 地 保 护 、发 电机 失 磁 保 护 、转 子一 点接 地保 护 、2 温度 R D检测 等 。 0路 T
述缺 陷 。
运行 与维 护
温度不 超 过 2 0C为 宜 ) 0 ̄ 。停 歇 时 ,做 到 停 枪 不 停 机 ,即停 止 喷涂 ,但 车床不 能停 转 ,必要 时可 以用
电扇 降 温 。当 喷涂 层 达 到 0 5~0 7m . . m时 ,喷 涂完
毕 ,即可进 行 下一 步车 削加 工 。根据 主轴 的测 量尺
, 用 变 。主变 低压 侧装 设 隔离 开 关 ,63k 一 . V电压 设 备 及开关 等设 备 均装 于 x N l G — 0型 固定 式 高 压 开 关 柜 内。主 变 压 器 高压 侧 3 V 线 上 设 有 p 5k 母 r r和 3 V 5k 厂用 变 ,高 压侧 采用单 母 线单 回路 出线 ?
双 挑 机组 ,即 2台水 轮机 位 于发 电机两 端 ,同时拖
继电保护名词解释
继电保护名词解释1、主保护:满足系统稳定和设备平安要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
2、高频闭锁间隔保护:利用间隔保护的启动元件和间隔方向元件控制收发信机发出高频闭锁信号,闭锁两侧保护的原理构成的高频保护。
3、二次设备:是指对一次设备的工作进展监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或消费指挥信号所需的低压电气设备。
4、重复接地:将零线上的一点或多点,与大地进展再一次的连接叫重复接地。
5、间隔保护:是利用阻抗元件来反响短路故障的保护装置。
因阻抗元件反响接入该元件的电压与电流的比值〔U/I=Z〕,即反响短路故障点至保护安装处的阻抗值,而线路的阻抗与间隔成正比,所以称这种保护为间隔保护或阻抗保护。
6、零序保护:在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流、零序电压和零序功率出现,利用这些电量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。
零序电流保护就是常用的一种。
7、后备保护:是指当某一元件的主保护或断路器回绝动作时,可以以较长时限〔相对于主保护〕切除故障元件的保护元件。
8、高频保护:就是故障后将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号,然后利用输电线路本身构成一高频电流通道,将此信号送至对端,以比拟两端电流相位或功率方向的一种保护。
9、电力系统平安自动装置:是指防止电力系统失去稳定和防止电力系统发生大面积停电的自动保护装置。
10、电力系统事故:是指电力系统设备故障或人员工作失误,影响电能供给数量和质量并超过规定范围的事件。
11、谐振过电压:电力系统中一些电感、电容元件在系统进展操作或发生故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压。
12、断路器失灵保护:当系统发生故障,故障元件的保护动作而断路器操作失灵回绝跳闸时,通过故障元件的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸,有条件的还可以利用通道,使远端有关断路器同时跳闸的接线称为断路器失灵保护。
电气二次设备(包括继电保护、自动装置)
水电站机电运行技术问答电气二次设备〔包括继电保护、自动装置〕1、水电站的那些电气设备属于二次设备?答:凡与电网或输电线直接连接,且通过大电流、高电压的发、变电设备和厂用电设备,称为电气一次设备,如水轮发电机,电力变压器,断路器和隔离开关等。
凡为水电站的电气一次设备、水力机械和水工机械设备的正常运行而设置监视、控制、保护、信号等电气设备,称为电气二次设备,如各种电气仪表、控制开关、信号器具、继电器与其他自动装置等。
连接电气二次设备的电路称为二次回路。
2、水电站有那几种根本控制回路和信号回路?答:常用的有:〔1〕电动机的正、反转控制回路〔2〕多地点控制回路〔3〕连锁控制与先后顺序控制回路〔4〕行程控制回路〔5〕时间控制3、红、绿灯和直流电源监视灯为什么都要串联一个电阻?阻值多大?更换电阻时应注意些什么?答:目的是为了防止灯座处短路造成断路器误动。
直流电源监视灯串一个电阻的目的是为了防止灯丝或灯座处短接造成直流短路。
所串电阻的瓦数和欧姆数是:直流电压为220V的串2.5KΩ、25W的电阻;110V 的串1KΩ,25W电阻;48—60V的串0.2KΩ、8W的电阻。
更换电阻时应使用原规格的电阻。
如果没有原规格的电阻而换成其他规格电阻时,应作以下测量:将灯座短路后测量跳合闸线圈两端的电压降不应大于额定电压的10%。
4、什么叫主保护、后备保护和辅助保护?答:主保护指满足系统稳定与设备平安要求,有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。
例如发电机差动保护,线路高频保护等。
后备保护指主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。
后备保护又分为远后备保护和近后备保护两种方式,远后备保护为主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护实现后备。
近后备保护是指当本元件的主保护拒动作时,由本元件的同一安装处的另一套保护实现后备作用;当断路器拒动作时,由断路器失灵保护实现后备。
辅助保护是为了补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。
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水轮发电机继电保护
失磁保护水轮发电机失去励磁后,一方面将从系统吸收大量的无功功率,引起电力系统的电压下降,另外发电机失磁后将过渡到异步运行,水轮发电机的异步功率较小,在异步运行时反应功率较大,而反应功率是以两倍转差变化的,因而发电机的有功功率将随反应功率而产生较大摆动,影响系统稳定运行,还可能导致发电机定子和转子过热.鉴于近期投产的水轮发电机均采用静止励磁,存在失磁的可能性,因此需装设失磁保护。
目前失磁保护主要由按静稳边界或按异步边界整定的阻抗元件、判别系统电压降低的低电压元件、判别转子电压异常降低的元件以及防止误动作的闭锁元件和延时元件等构成。
失步保护大容量发电机失步时对系统影响较大,而且长时间的振荡电流将使定子绕组过热及端部遭受机械损伤,规程规定容量为300 MW及以上的发电机宜装设失步保护。
处于电动机工况的抽水蓄能机组由于失步期间机端电压大幅度波动,其输入功率亦将随之急剧变化,从而严重的扰乱了泵组的正常运行,必须要装设失步保护,将机组及时切除。
失步保护可由双阻抗元件构成,也有在主轴上方装齿盘(其齿数与磁极数对应),利用探头监侧其脉冲可获知转子的频率,并在保护装里中与系统的频率做比较,侧得功角变化,来判别机组是否失步。
过电压保护水轮发电机甩负荷后,转速将突然上升,可能导致定子电压过分升高,危及发电机绝缘,为此应装设过电压保护。
该保
护延时动作于灭磁和切除断路器。
过负荷保护为保护发电机定子绕组过负荷,装设定时限过负荷保护;50 MW及以上的水轮发电机装设定时限负序过负荷保护作为发电机转子表层过负荷保护,100 MW及以上的水轮发电机还装设定时限转子绕组过负荷保护。
对称短路故障时对灵敏性的要求;对于采用自并励励磁方式的发电机,为考虑短路电流衰减所产生的影响,防止后备保护拒动,采用低电压起动电流自保持的过电流保护或精确工作电流足够小的低阻抗保护。
定子绕组接地保护根据规程要求.容量为100MW及以上的发电机装设保护区为100%的定子接地保护,容量为100 MW以下的发电机则装设保护区不小于90%的定子接地保护。
过去发电机的中性点接地方式一般为:采用不接地或电压互感器接地方式;当接地电容电流大于允许值时,采用欠补偿的消弧线圈接地方式.将接地电流降至安全值以下。
上述保护装置多采用带时限动作于信号的方式,让发电机在短时间内仍维持运行。
近些年来,一些从国外引进的和国内部分大型水轮发电机,则着眼于首先保证发电机的安全以及考虑水电站正在逐步向少人和无人值班方向发展的趋势,采用了保护装置动作于跳闸的方式。
采用这一方式的发电机,其中性点大多经配电变压器接地,配电变压器的二次侧接有电阻,该电阻按单相接地故障时流过的有功电流与电容电流相当进行选择(一般不超过巧一 30A)。
此时保护应动作于立即跳闸。
转子回路一点接地保护保护可采①叠加直流电压的一点接地保
护.它用电压互感器的二次电压经整流后叠加于转子绕组的一极和大轴之间.保护装置则串接其中,这种方案在转子的正端接地和负端接地时灵敏性相差很大,不适用转子绝缘电阻原本较低的发电机。
②叠加交流电压的一点接地保护.这种方案的缺点是灵敏性受转子回路对地电容值的影响,如电容较大,正常时就有较大电容电流通过,势必影响保护的灵敏性,此外在发生励磁电压突变,外部短路振荡等暂态过程中,有可能误动.因此不适用大机组。
针对故障和不正常运行的类型,水轮发电机装设有纵联差动保护、定子绕组匝间短路保护、过电流保护、定子绕组接地保护、转子回路一点接地保护、失磁保护、失步保护、过电压保护、过负荷保护等。
纵联差动保护除容量在1MW及以下的发电机采用电流速断、低电压或过电流作为发电机及其引出线的相间短路保护外,较大容量的发电机均装设带速饱和变流器或具有比例制动特性的差动继电器来保护发电机及其引出线的相间短路故障。
近期来少数大型发电机还采用了不完全纵联差动保护及适应多分支分布中性点接线方式的差动保护。
带速饱和变流器的电磁型差动继电器,它接入的是发电机中性点和机端引出线相同各相的差电流,利用速饱和变流器通过非周期电流时的饱和特性,有利于躲过保护区外部短路产生的不平衡电流引起的误动作,但延缓了保护的动作速度。
比例制动式差动继电器分别设有差动线圈和制动线圈,差动线圈接人的是发电机中性点和机端引出线相同各相的差电流,制动线圈流过的电流则分别为发电机中性
点侧和机端引出线侧的电流,它是一种在外部短路时有很强的制动能力,在内部短路时可大大提高保护灵敏性的差动继电器,使用比较普遍。
不完全纵联差动保护适用于定子绕组具有多个并联分支,且引取发电机中性点侧的全电流比较困难的大型水轮发电机,其时发电机中性点侧只是将部分分支的电流互感器与反应整个相电流的出口侧电流互感器和差动继电器共同组成一套不完全纵联差动保护。
采用多分支分布中性点接线方式的大型水轮发电机,采用通常的完全纵联差动接线难于实现,有的电站采用了在定子绕组中性点侧的每相每个分支均配置一个电流互感器,而在出口侧则是每相配置一个电流互感器,将中性点侧电流互感器二次绕组按奇数和偶数分别并联,其中一个串接出口侧电流互感器二次绕组 (另一个则不串接)后与两只具有比例制动特性的差动继电器连接,构成综合式差动保护,回路串接有出口侧电流互感器二次绕组的差动继电器实现纵联差动保护功能,回路未经申接的差动继电器实现匝间短路保护功能。
定子绕组匝间短路保护50 MW以下的水轮发电机一般可不设匝间短路保护,50MW及以上的水轮发电机如果中性点只有3个引出端子时,根据用户和制造厂的意见,必要时可装设基于零序电压原理构成的匝间短路保护装置.该保护所连接的发电机电压互感器的一次侧中性点不能接地,并和发电机中性点直接连在一起,因此该电压互感器应该是专用的,其一次绕组应为全绝缘。
保护装置除设有三次谐波滤过器外,为防止外部两相短路及电压互感器断线时误动,设有负序功率方向和断线闭锁,此外还需采取必要的措施,防止在发电机起动过
程频率变化时对三次谐波滤波器的影响而误动,组成比较复杂。
对定子绕组具有两个并联分支的发电机,宜装设一个单继电器式横联差动保护,为消除发电机电动势波形畸变所产生的高次谐波的影响,中性点电流互感器的输出经过高次谐波滤波器。
对具有3个或3个以上并联分支的发电机,可在各分支中性点连接后的中性点连线上装设一个或多个横差继电器。
近年来经过对水轮发电机在各种工况下流经发电机中性连线上不平衡电流的波形、幅值、频率变化规律成因的研究,提出可以大幅度降低该保护的整定值,从而使该保护发展成能保护定子多相短路、各种类型匝间短路、绕组开焊等故障,也就是说具有作为发电机内部故障的主保护的功能。
过电流保护作为发电机外部相间短路故障和发电机主保护的后备,根据短路故障时电流增大、电压下降或出现负序分量等特征,可构成各种类型的过电流保护。
①仅反应故障电流的过电流保护;②低电压起动的过电流保护,电压降低和电流增大同时出现时保护动作;
③反应负序电压增大、相间电压降低和电流增大的带复合电压起动的过电流保护,负序电压元件能增加不对称短路故障时的灵敏性;④负序过电流加单元件低电压起动的过电流保护,可以同时反应不对称和不对称。