300MW发变组保护原理

发变组保护原理1.高压侧断路器失灵启动保护：1)保护原理构成：断路器有保护动作需跳闸，但仍有电流流过断路器，且断路器仍然为闭合状态，则判断为断路器失灵而拒跳，去启动失灵保护。

断路器失灵启动主要有以下判据：相电流判据、零序电流判据、断路器辅助接点及保护出口继电器常开接点。

2)断路器失灵启动逻辑框图：保护的输入电流为断路器侧TA二次三相电流，有时还引入零序TA的二次电流。

信号失灵启动保护逻辑框图图中：Ia、Ib、Ic、3Io——断路器侧TA二次三相电流和零序电流；K1——断路器辅助接点；K2——保护出口继电器辅助接点。

Ig、3I0g、t1、t2——失灵启动保护整定值。

为什么要解除失灵复压闭锁？(1)早期的失灵保护装置回路没有复合电压闭锁，失灵保护经常误动。

在失灵保护回路加装了复合电压闭锁，可有效防止失灵保护误动.(2) 发变组保护、起备变保护启动失灵时解除电压闭锁,主要是考虑到变压器低压侧故障，变压器存在内部阻抗引起高压侧残压过高，失灵保护本身是经电压闭锁的，这样高压侧失灵不能出口。

而线路不存在此问题,所以线路不考虑失灵解除复压闭锁。

线路（或主变）失灵启动母差失灵出口回路，母差失灵出口回路会根据相应开关母线闸刀所在位置自动判别开关所在母线，再经相应母线的复合电压闭锁，第一延时跳母联开关，第二延时跳相应母线上所有设备。

只是对于主变220kV侧开关，失灵启动开入的同时，往往会开放母差保护的复合电压闭锁。

对于主变开关（220kV侧）失灵保护，除主变电气量保护动作启动外，还有母线差动保护动作启动，经主变220kV侧失灵电流继电器判别，第一延时跳本开关，以避免测试时的不慎引起误动而导致相邻开关的误跳，第二延时则是失灵出口启动，此时又可分两种情况：若为主变电气量保护启动，则失灵将启动母差失灵出口回路（同线路开关的失灵逻辑），若为母线差动保护动作启动的，则直接启动跳主变其他侧开关。

对于母联（分段）开关的失灵保护，由母线差动保护或充电保护启动，经母联失灵电流判别，延时封母联TA，继而母差保护动作跳相应母线上所有设备。

若故障点发生在母联开关和母联CT之间（死区故障），母差保护动作跳开相应母线，不能达到切除故障的目的，故障电流会依然存在，此种情况保护会根据母联开关的分开位置，延时50ms，封母联TA，令母差保护再次动作跳开另外一条母线以切除故障点。

从开关保护装置接入的失灵启动接点通过压板（该压板与保护屏上失灵启动母差压板为串联关系），经过刀闸位置判断，第一延时跳母联开关，第二延时跳相应母线上所有设备。

若为主变220kV侧失灵保护，则除了失灵启动的开入外，同时还有闭锁相应母差复压闭锁开入。

2.非全相保护：1)保护构成原理：当只有一相或两相断路器触头在合位，且有负序电流时，保护动作。

作用于跳闸、解除失灵保护复合电压闭锁及启动失灵保护。

保护由三相断路器位置不对应辅助接点与负序电流组成的与门构成，其动作后经延时作用于出口。

保护的输入电流为断路器侧TA二次三相电流。

2)非全相保护逻辑框图：跳本断路器图中：K—反映三相断路器位置的综合接点，当出现非全相运行时K接点闭合。

综合K接点的构成如下图所示。

当断路器的一相或二相断开其他相闭合时，K是导通的。

3.启停机保护发电机启动或停机过程中，频率低，转速也低。

若在启停机过程中发电机发生故障，反映工频的主设备保护可能不能正确动作，因此应设置能反映在启停机过程中发生定子接地故障和相间短路故障的启停机保护，即：反映发电机低速运行时的定子接地故障的零序电压式启停机保护及反映发电机低速运行时的相间故障的低频过电流保护。

启停机保护：发电机启动或停机过程中，配置反应相间故障的保护和定子接地故障的保护。

由于发电机启动或停机过程中，定子电压频率很低，因此保护采用了不受频率影响的算法，保证了启停机过程中对发电机的保护。

以上的启停机保护的投入可经低频元件闭锁，也可经断路器位置辅助接点闭锁。

发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于定值，断路器误合或非同期。

采用断路器位置接点，经控制字可以投退。

判据延时0.2s投入（考虑断路器分闸时间），延时t1退出其时间应保证跳闸过程的完成。

当发电机非同期合闸时，如果发电机断路器两侧电势相差180°附近，非同期合闸电流太大，跳闸易造成断路器损坏，此时闭锁跳断路器出口，先跳灭磁开关，当断路器电流小于定值时再动作于跳出口开关。

发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于定值，断路器误合。

采用低频判据延时0.2s投入，频率判据延时t1返回，其时间应保证跳闸过程的完成。

1)基波零序电压式启停机保护：构成原理及逻辑框图：保护的输入电压为取自机端TV开口三角形绕组的零序电压或中性点TV（或消弧线圈或配电变压器）二次电压，采用专用的测量回路，其工作频率范围：5HZ～55HZ，误差不大于±5%。

该保护只作为发电机启停机过程中的辅助保护，它由断路器辅助接点控制，待发电机并网后可自动退出运行。

动作方程：3U0＞3U0g3U0 ---机端TV开口三角电压或中性点TV（配电变压器或消弧线圈）二次电压；3U0g---动作电压整定值。

基波零序电压式启停机保护逻辑框图2)低频过流保护：构成原理及逻辑框图：发电机低频过电流保护，为发电机在启停机过程中相间短路的专用保护。

该保护采用专用的测量回路，其工作频率范围：5HZ～55HZ，误差不大于±5%。

起停机保护只作为低频工况下的辅助保护，保护受断路器辅助接点控制，待发电机并网之后自动退出运行。

动作方程：I＞IgI ---中性点TA三相电流Ig---动作电流整定值。

低频过电流式启停机保护逻辑框图作为起停机阶段相间故障的主保护，为了防止并网时保护误动，可取200～300mS 的动作延时。

4.发电机误上电及断口闪络保护：发电机误上电的可能有两种情况：第一种是发电机磁路开关未合时误上电，而汽轮机起机过程的绝大部分时间是花在磁路开关未合时；第二种情况是磁路开关合上后误上电。

误上电保护：（1）发电机盘车时，未加励磁，断路器误合，造成发电机异步起动。

（2）发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于一定值，断路器误合。

3）发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于一定值，断路器误合或非同期。

300MW及以上发电机组，一般都要装设误上电保护，以防止发电机起停机时的误操作。

当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作，定子的电流（正序电流）在气隙产生的旋转磁场会在转子本体中感应工频或接近工频的电流，会引起转子过热而损失。

误上电保护原理是将误上电分成两个阶段。

以开机为例，第一阶段：从开机到合磁场开关。

在这期间，由于无励磁，发电机不可能进行并网操作，因此要求发电机断路器合闸和定子有电流，则必然为误上电，瞬时跳闸；第二阶段：从合磁场开关到并网。

在这期间，用阻抗元件来区分并网和误上电，误上电一般可做到0.5s内跳闸，并且误上电情况越严重，跳闸也越快。

误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。

保护引入发电机三相电流和主变高压侧或者发电机侧两相电流和两相电压发电机盘车或转子静止时突然并入电网，定子电流（正序）在气隙产生旋转磁场会在转子本体中感应工频或者接近工频的电流，其影响与发电机并网运行时定子负序电流相似，会造成转子过热损伤，特别是机组容量越大，相对承受过热的能力越弱。

因此，对于大型发电机应装设误上电保护。

1)保护构成原理：在DGT801系列装置中，利用磁路开关、断路器辅助接点、定子电流、低阻抗判据来判别发电机正常并网或是误上电。

另外，利用定子负序电流判别并网前断路器某相断口闪络。

将误上电保护分成两个阶段：第一阶段：开机到合磁路开关期间，由于无励磁，发电机不可能进行并网操作，因此只要发现发电机断路器合闸和定子有电流，则可判断为误上电。

第二阶段：合上磁路开关到并网期间，用阻抗元件来区分正常并网或误上电。

误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。

保护的输入量有：发电机或主变高压侧TA二次三相电流及主变系统母线TV二次三相电压。

2)逻辑框图：发电机误上电及断路器闪络保护逻辑框图当断路器开关断开时，如果发电机中出现负序电流，则判断为断路器断口处闪络。

此时，经延时t21 出口去启动失灵保护。

在发电机盘车或升速过程中，磁路开关在断开位置，若发电机中有电流，则判断为误合断路器开关造成误上电。

此时，经与门3、与门2及延时t 11发出跳闸指令。

当发电机磁路开关合上误上电后，用阻抗Z判据来区分正常并网或是误上电合闸，经与门4、与门2及延时t11 作用于出口。

此时一般可分为无励磁情况误上电；或发电机电势电压没有达到系统电压时误上电（使得系统与发电机之间发生不稳定振荡）。

而对于系统可强拉发电机同步的非同期合闸情况，仅有稳定的振荡，阻抗判据不应动作，即此时相当于提前并网，不应动作出口。

5.变压器间隙零序保护变压器间隙零序保护用于保护变压器中性点绝缘，当变压器中性点不接地运行时投入。

1)构成原理：保护反映变压器中性点间隙零序电流及大电流系统侧母线TV开口三角电压的大小。

当间隙电流或变压器系统侧母线TV开口三角电压超过整定值时，经延时动作，切除变压器。

保护的动作方程：3I0jx＞3I0jxg3U0＞3U0g式中：3I0jx---间隙零序电流计算值；3U0---大电流系统侧母线TV开口三角电压计算值；3I0jxg、3U0g---间隙零序保护整定值。

2)逻辑框图：保护的接入电流为间隙零序TA二次电流，接入电压为系统母线TV二次开口三角电压，当变压器中性点不接地时自动投入运行。

变压器间隙保护逻辑框图K---变压器中性点接地刀闸辅助接点，当接地刀闸打开时闭合。

6.电压闭锁过流保护：在DGT801系列保护装置中，电压闭锁过流保护模块可以提供二种保护功能：低压过流保护和复合电压过流保护。

这两种保护均可设置有电流记忆功能。

发电机电压闭锁过流保护主要作为发电机相间短路的后备保护。

当发电机为自并励方式时，过流元件有电流记忆功能。

变压器电压闭锁过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护。

当为双绕组时，一般装设在高压侧。

当为三绕组时，可以每侧分别安装。

1)低压过流保护：发电机低压过流保护的输入量为机端TV二次相间电压（U AB、U BC 、U CA）及发电机TA二次三相电流（I A、I B、I C ）。

当电压取自变压器Y0接线侧，变压器低压过流保护的输入量为二次三相电压（U A、U B、U C）及二次三相电流。

当电压取自变压器△接线侧，保护的输入量为二次相间电压（U AB、U BC 、U CA）及二次三相电流。

动作方程：Ia(b、c)＞IgUab(bc、ca)＜Ul电流采取记忆时，保护的逻辑框图：低压过流保护逻辑框图。