发电机保护管理单元7UM62介绍
发电机保护概要介绍UM
技术特点： (1) 正序低电压或运行条件（0：发电机组旋转达不到额定频率）作为保护起动条件 (2) 正序过电流作为跳闸判据
附加功能 — Additional Functions
测量—measuring
电流：IL1, S1; IL2, S1; IL3, S1; IL1, S2; IL2, S2; IL3, S2; IEE1; IEE2; I1; I2
20Hz电压注入设备（100％定子保护）
发生器： 滤波器：
7XT31 7XT32
1～3Hz电压注入设备（转子灵敏接地保护）
控制单元： 连接单元：
7XT71 7XR6002/3
7XT33 7XT34
7XT71 7XR6004
A - B7UM61的综合功能
n 定子接地故障保护, (无/有) 方向 (59N, 64G, 67G) n 灵敏接地故障保护, 转子接地保护 (50/51GN, 64R) n 过负荷保护 (49) n 定时限过电流, 低电压保持(51) n 定时限过电流, 方向 (50/51/67) n 反时限过电流 (受控, 制动) (51V) n 过电压 (59) n 欠电压 (27) n 频率保护 (81) n 逆功率保护 (32R) n 过激磁保护 (24) n 熔断器故障监视 (60FL) n 外部跳闸连接 nn 跳 正闸向回功路率保监视护 ((3724TFC) ) n 低励保护 (40) n 负序保护 (46) n 断路器失灵保护 (50BF) n 突加电压保护 (50/27) n 100%定子接地故障保护( 3rd谐波) (59TN, 27TN) n 阻抗保护, I>/U<起动 (21)
使7UM62与ZD-9装置相结合以完善小型机组转子接地保护
使7UM62与ZD-9装置相结合以完善小型机组转子接地保
护
郝晓添
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2005(18)1
【摘要】中国石化集团广州分公司动力事业部热电站1号、2号、3号三台小型机组的转子接地保护改造后,安装了SIEMENS公司制造的7UM62型综合微机保护装置.由于7UM62保护装置未能直接反应转子两点接地的情况,因此,通过结合原有ZD-9型保护装置的特点,实现了较为准确的转子接地判别,完善了小型机组的转子接地保护.
【总页数】3页(P39-41)
【作者】郝晓添
【作者单位】中国石化集团广州分公司动力事业部,广东,广州,510726
【正文语种】中文
【中图分类】TM307.3
【相关文献】
1.7UM62型电机保护装置故障原因分析及处理 [J], 吴勇;彭彤
2.600 MW机组发电机转子接地保护装置改造分析 [J], 何春
3.日本积水公司将于2018年使评价DNA甲基化的HPLC小型装置实用化 [J], 河田孝雄
4.JYC1型使携式电力机车硅机组均压检测装置 [J], 无
5.1000MW机组两种转子接地保护异常分析与预防措施 [J], 许震; 饶春林
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发电机100%注入式定子接地保护运行分析
发电机 100%注入式定子接地保护运行分析摘要：某电厂#2发电机首次并网前，发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值显示正常。
在发电机并网后，发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的趋势。
发电机100%定子接地保护跳闸段的定值为98Ω，出口方式为全停II，即跳发电机出口断路器，跳灭磁开关，关主汽门。
报警段的定值为573Ω，发报警信号。
在2#机组停机小修期间，对2#发电机100%定子接地保护的实现原理、调试方法和运行数据进行仔细研究，对设计的接线方式、设备参数和定值进行了全面复核，最终确定了2#发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的根本原因，并制定和实施了切实有效的解决措施。
关键词：注入式接地保护、三次谐波、传变系数、放大效应一、原理简介西门子100%定子接地保护采用20Hz电压注入式原理，在发电机中性点通过发电机中性点接地变压器注入频率为20Hz、幅值约为25V的交流电压，测量该回路的电压和电流，来计算发电机定子的对地绝缘电阻值。
2#发电机首次并网前，保护A柜和C柜发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值显示正常。
在发电机并网后，发电机100%定子接地保护测量的接地电阻值随着机组功率的上升呈明显下降的趋势，在50%功率平台已接近报警值，威胁机组的稳定运行。
二、根本原因分析和确定通过对西门子发电机100%定子接地保护的实现原理、调试方法和运行数据进行仔细研究，并组织了包括发变组保护厂家人员、设计人员、调试人员及继电保护专业人员等进行集中研讨和分析，确定100%定子接地保护接地电阻的测量值下降可能由以下原因造成：保护装置的数学模型和参数补偿方式问题和设备原因。
1、保护装置的数学模型和参数补偿方式问题在发电机并网提升功率的过程中，三次谐波电流值随发电机功率的上升呈明显增加的趋势，如下表所示。
在每个功率平台，三次谐波的值是相对稳定的。
20 Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究
20 Hz电压注入式定子接地保护在田集电厂的应用研究摘要：本文对西门子7UM622微机型发电机保护20Hz电压注入式接地保护装置的运行状况进行研究，同时，分析了西门子7UM622微机型发电机保护20Hz电压注入式接地保护的工作原理；研究了新型保护装置工作原理更合理，技术性能更优越，并且与传统的发电机90%定子接地保护和100%定子接地保护（三次谐波）区别。
关键词：定子接地保护装置20Hp正常情况下，主变绕组、发电机出口母线、发电机定子绕组对地绝缘。
当发生定子绕组单相接地时，故障点电弧将使定子绕组绝缘受损，严重情况下发展为相间或匝间短路，同时铁心被电弧严重烧伤。
为了避免这一现象的发生，我们配置了7UM62型100%定子接地保护来快速切除包括发电机定子绕组包括中性点在内的单相接地故障。
2、三种定子接地保护原理的介绍2.1 发电机90%定子接地保护定子接地故障保护功能用于探测三相发电机定子绕组回路中发生的接地故障。
在实际工程中，同步电机可能在公共母线下运行（直接连接到系统）或者以单元组接线（通过发电机，变压器单元组中的变压器连接到系统）运行。
用于探测定子绕组接地故障的判据主要是看是否出现开口电压，或者对于同步电机直接连接到公共母线的接线，采用零序电流过量判据。
这种原理的定子绕组接地故障保护可以探测发电机定子绕组90%到95%范围的接地故障。
开口电压的测量有多种方法，可以通过连接在发电机中性点的电压互感器或中性点接地变压器得到，也可以通过连接在机端的电压互感器e-n绕组（开口三角绕组）或者机端接地变压器得到。
由于中性点接地变压器或者机端接地变压器二次侧额定电压通常为500V（在发生机端直接接地时），因此在其二次绕组和保护装置之间需要串接一个500V/100V的电阻式分压器。
如果不能通过直接测量的方法将开口电压引入保护装置，那么保护装置也可以通过接入的单相对地电压测量值计算出开口电压。
在产生的开口电压中，包含了大量的三次谐波电压。
西门子7UM62发电机失磁保护校验方法
4）先验证C1，C2，C3三条特性直线与轴的交点，以验证C2特性曲线为例：
5）验证励磁低电压加速C1、C2、C3功能
西门子7UM62发电机失磁保护校验方法
摘要失磁保护或称为欠励磁保护，作用是：当励磁系统发生故障或者励磁调节装置不正常时，保护同步电机不至于运行在异步状态，以及防止转子过热。另外，在大型同步电机失磁时，确保不至于危害电网稳定。目前国内大型火电机组使用的发电机失磁保护的型号较多，保护原理和判据也有所不同。在进行失磁保护现场校验工作时，必须认真分析其原理和特性，采用最为正确合理的校验方法，才能达到保护校验的目的，保证设备日后的安全稳定运行。
1西门子7UM62发电机失磁保护原理
国内许多保护生产厂家的失磁保护之所以选择阻抗测量方法，无外乎是因为阻抗测量方法在机电式继电器中已经广泛采用并且很成功。但是，大约在35年以前，西门子公司却走了一条不同的路线。这是一种全新的失磁保护解决方案。一方面，失磁保护的动作特性可以直接从发电机的运行极限图上获得。另一方面，失磁保护的动作特性与发电机机端电压的波动无关。这种原理的失磁保护需要将发电机的运行极限图变换到导纳平面，并且评估发电机的导纳测量值。
2西门子7UM62失磁保护整定值
通过田集发电厂3号发电机失磁保护为例，介绍西门子7Uபைடு நூலகம்62失磁保护的校验方法。田集3发电机失磁保护定值（表1）。
3试验方法
4试验步骤
1）试验前准备工作及安全措施。
2）使用继保测试仪输出三相正序电流、三相正序电压至保护装置；本保护电流量取自发电机中性点侧，电压量取自发电机机端；先完成保护装置的电流电压采样校验，确保采样准确；将保护装置跳闸接点接至继保测试仪，以便记录动作时间。
发电机保护7UM62部分调试大纲
7UM62部分调试大纲一、 失磁保护（ANSI 40）1、功能描述：失磁保护检测三相电流和电压构成定子侧判据，7UM62固定评价电压和Side2的电流，同时也可由励磁电压或外部励磁电压监测信号构成转子侧判据。
在定子侧判据中，保护特性曲线的理论依据是发电机运行的静态特性，其中的单位导纳是由正序电压和正序电流计算而来，图1-1是7UM62失磁保护的启动特性曲线图。
图1-1 7UM62失磁保护启动特性曲线其中：2)/(/),(n nU U S P U P G =单位电导 2)/(/),(n nU U S Q U Q B -= 单位电纳 公式1-1需要注意的是，特性曲线（以及定值组中的数据）均是二次侧的数据，如果代入公式1-1计算的数据就是二次数据（注此时510033⨯⨯==n n n I U S ）,则可直接与定值数据进行校验；如果代入公式的数据是一次侧数据，则校验以前需要按公式1-2把数据折算到二次侧：NCTpriNVTpriNmatch Nmatch pri pri I U U I G B G B .).()(sec sec = 公式1-2 其中：Nmatch U ，Nmatch I 分别为发电机的额定电压和额定电流NVTpri U ，NCTpri I 分别为电压互感器的一次电压和电流互感器的一次电流2、定值设定7UM62失磁保护的相关定值设定及说明如表格1-1所示：整定失磁保护的三个特性曲线可按以下原则：1）sec 1./05.1/1d dCHAR X X =(sec d X 为按照公式1-2折算后的发电机直轴同步电抗)；角度ANGLE1取60°~80°；2）)/1(9.0/11.2.CHAR dCHAR X X *=；角度一般取90°；3）sec 'sec 3.~/1d d dCHAR X X X =之间，但应该大于1（'sec d X 为折算到二次侧的发电机直轴暂态电抗），若'sec d X 与sec d X 都小于1，则取1.1；角度ANGLE3取80°~110°。
7um62说明书
7um62说明书说明：1、功能：SIPROTEC 4 系列7UM62型保护是针对大、中、小型发电厂而开发的多功能密集型保护。
它具备所有必要保护功能，尤其适用于以下情况：水轮机和抽水蓄能电机废能发电厂利用再生能源（如风和沼气）发电的私人电站柴油发电机电站汽轮机电站工业电站和蒸汽电站另外它还应用于电机和变压器保护。
大量附加功能协助用户低成本系统管理和可靠电力供应。
测量值显示目前运行状态。
储存记录和故障录波有助于各种故障分析而不只局限于发电机运行扰动。
各单元的结合体现高效概念。
2、统一设计SIPROTEC 4 系列设计统一，具有在保护、控制方面代表完整新型品质的多重功能：现地操作设计符合人类环境改造标准，大屏幕、清晰显示器是主要设计宗旨，DIGSI 4 操作程序简化规划和设计，节约调试时间。
3、高度可靠7UM6硬件基于西门子20 年数字保护装置经验，采用精湛的工艺和32位微处理器。
产品质检合格。
目前正致力于电磁兼容问题，采用集成电路精简电子模块数量。
软件设计结合最新技术和丰富累积经验。
物体定向和高级语言程序与连续性保险系统紧密结合，最大限度保证软件的可靠性。
4、程序化逻辑综合程序化逻辑功能充许用户通过图形用户界面实现开关（联锁）自动操作。
用户还可以产生用户自定义信息。
各级不同电站可以根据所需自行调整。
5、保护功能多数保护功能是电力装置可靠保护不可或缺的功能。
它们的性能和组合取决于多种因素，例如机器型号、运行模式、电厂结构、实用需求、经验和基本原理。
这就决定了应用数字技术领先世界潮流的多功能的必要性。
为了满足不同要求，保护组合可升级（见表一）。
所有保护已划分为五个部分以方便选择。
5、发电机基本保护集中应用在需要差动保护的中、小型发电机上，也可以作为后备保护或进一步应用于同步电机。
6、发电机标准保护对于并网的中型发电机（10 至100MV A），SIPROTEC 4 系列7UM62型保护能提供所需全部保护。
汽轮发电机GCC功能简介
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汽轮发电机GCC功能 汽轮发电机GCC功能 简介
发电机的励磁系统
1.静态励磁 1.静态励磁 将外部励磁电流通过电刷直接注入转子 2.旋转励磁 2.旋转励磁 将励磁电流注入励磁机, 将励磁电流注入励磁机,再通过电磁感应产 生励磁电流,经旋转整流系统后送入转子, 生励磁电流,经旋转整流系统后送入转子,之 间无电刷接触. 间无电刷接触. 目前公司TG1 目前公司TG1 TG2 TG3 TG5所采用的励磁 TG5所采用的励磁 模式
励磁系统
控制系统
SCR
输出继电器
励磁机的作用
在发电机正常运转时提供励磁电流用于产 生转子磁场,使定子切割磁力线,产生输 出电力,并对发电机的有功,无功和并网 后的发电机提供失步保护及电力稳定功能 (PSS)
灭磁系统灭磁继电器灭磁系统作用在系统发生故障时快速将励磁机中励磁电 流消除,以保护整个发变电系统的安全.
TG3,5的励磁系统 TG3
主励磁机
PMG
静态励磁系统
旋转励磁系统
发 电 机 系 统 图
GCC的基本构成 GCC的基本构成
1.7UM62 发电机保护系统的心脏
TG3保护继电器(REG316- TG3保护继电器(REG316-4) 保护继电器(REG316
主要功能
1.发电机/变压器差动保护 2.发电机/变压器热过流保护 3.定子接地故障保护 4.励磁机故障保护 5.U/f 5.U/f 保护 6.逆功率保护 7.负序保护 8.过/欠压保护 9.高/低频率保护 10.转子接地保护 11.跳闸和事件的记录和故障录波功能.
2.发电机同期并联继电器 2.发电机同期并联继电器
TG3 TG3同期继电器 ASG-4 ASG-4
同期继电器
中压双级环形供电系统故障穿越测试方法
第３７卷 第２期江苏船舶Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．２ ２０２０年４月ＪＩＡＮＧＳＵＳＨＩＰＡｐｒ．２０２０中压双级环形供电系统故障穿越测试方法刘国泰，翁康强，王浩召（福建省马尾造船股份有限公司，福建福州３５０５０１）摘 要：针对深海采矿船特有的双级环形供电网络，提出了一种中压双级环形供电系统故障穿越测试方法。
该方法主要通过实船短路及接地故障测试进行验证，验证电力系统在电压瞬时突降时维持系统稳定的一个特性；利用采矿船特有的中压双级冗余环形供电网络，进行故障穿越能力测试。
经实船验证，该方法具有可行性。
与现有技术相比，双级环形供电系统故障穿越测试方法具有提高采矿船海上作业的安全性，以及智能化、满足连续作业及定位的要求等优点。
关键词：中压双级环形；故障穿越能力测试；深海采矿船中图分类号：Ｕ６６５．１２文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１９６４６／ｊ．ｃｎｋｉ．３２ １２３０．２０２０．０２．０１１０ 引言深海采矿船设备众多，作业工况复杂，一旦供电网出现故障，对设备及整船危害极大。
故障测试是环形供电网络联调试验的必不可少一环，是验证电力系统安全性及可靠性的重要手段。
由于深海采矿船采用特有的双级环形供电网络，国内尚无先例，而实船故障测试危险性较大，需预先研究形成一套完整的危险源识别及防控技术，用以鉴别测试中的危险源，并判定危险系数，划分危险等级，提出危险防控方案。
本文针对采矿船特有的中压双级冗余环形供电网络和隐性故障，进行故障穿越能力测试技术分析，制定了故障穿越能力测试流程，通过实船故障穿越能力测试，总结了一套中压双级冗余环形供电网络故障穿越能力测试方案，并确保系统在严重故障情况下，不影响采矿作业设备、推进器及柴油发电机组的正常工作，以提高采矿船海上作业的安全性，满足连续作业及定位的要求。
１ 深海采矿船双级环形供电网络介绍深海采矿船主供电网络由６台６．６ｋＶ中压发收稿日期：２０１９ １０ ２１基金项目：深海采矿船关键设备安装和总装联调技术研究（工信部联装函〔２０１６〕５４８号）作者简介：刘国泰（１９８６—），男，工程师，主要从事船舶电气设计的工作；翁康强（１９８５—），男，高级工程师，主要从事船舶电气设计的工作；王浩召（１９８３—），男，硕士，高级工程师，主要从事船舶建造技术研究、船舶总体设计的工作。
20Hz注入式接地保护的调试
20Hz 注入式100%定子接地保护的调试西门子的20Hz 电压注入式100%定子接地保护是被证明是很好的接地保护方案，并已经有超过20年的运行经验。
与三次谐波原理相比，它具有突出优势，如，灵敏度更高，测量范围更大，且与发电机运行状况无关，等。
保护原理是，由独立的20Hz 发生器注入20Hz 交流电压到发电机中性点处，通过测量回路评估发电机定子对地的绝缘水平。
一般情况下，20Hz 交流电压施加在接地变压器二次侧的接地电阻上，通过接地变升压注入定子回路。
接线原理图接线原理图：：这里，7UM62 发电机保护装置，带20Hz 定子接地保护功能； 7XT3320Hz 发生器； 7XT3420Hz 带通滤波器； R L 接地负荷电阻（接地变压器厂家配套）小型电流互感器，600/5；等效电路这里，R B20Hz 电源滤波器的内阻； Rc20Hz 电源到接地变压器电缆的电阻 RE发电机定子对地绝缘电阻（二次值）； CE 发电机定子对地电容（二次值）调试步骤（1）初始测试：确保接线情况与接线原理图一致。
在调试前，下列定值保持缺省值：5309 PHI I SEF = 0 °5310 SEF Rps = 0.0 Ω5311 Rl-PARALLEL =ooΩ此时，7UM 装置测量到的U SEF 和I SEF 值可以在装置的接地测量值里面读到（通过DIGSI 软件，在接地测量值Earth fault measured values 一栏中）：图1 初始测试条件下，接地保护的显示参数（图中数据不做参考依据）测量的“00669 U SEF ”和“000670 I SEF ”值是有效值，在发电机停机的状况下应该就等于20Hz 的电压和电流值（U20和I20）。
根据等效电路图，U SEF 约等于通过以下计算公式计算得到数值：U SEF =20L Hz Generator BP CABLE LR U R R R −•++=0.274/(8+0.55+0.274)* 25 V = 0.776 V （2） 其中：R cable = 100 m@10qmm而I SEF 则由发电机的对地电容决定，是一个很小的量。
泵站运行人员工作总结(共3篇)
泵站运行人员工作总结〔共3篇〕第1篇：泵站运行工作总结【可达 140t。
每台主水泵出水管上均设置一台液控蝶阀，它在泵组停机时能按预定的时间和角度分快慢两阶段关闭，可以消除水锤危害、控制水泵倒转、防止大量水体倒流。
液控蝶阀配有液压系统和重锤系统以保证正常时能翻开和关闭阀门，事故时能可靠地关闭阀门。
每台液控蝶阀后均设有一扇事故检修闸门，在液控蝶阀拒动作时迅速关闭，以防止水锤的发生，同时可作为检修液控蝶阀之用。
据值班人员介绍，泵组拥有一套昂贵的液压式叶片调节机构。
调节机构位于电机与水泵之间，授油器的进油和排油方向通过液压装置上的电磁阀控制，叶片角度的定位通过 PD 控制器来保证，工作油压大约为 7.0MPa。
其构造主要由液压系统、伺服电机等组成。
伺服机由机盖、油缸、活塞、密封件和止动环节等组成。
压力油通过伺服电机盖进入伺服油缸推动活塞上下挪动，从而带动调节杆上下挪动来调节叶片角度，从而改变抽水流量。
泵组同步电机型号为 TLKS5000-24/2800,额定功率3000KW,额定定电压与额定电流分别为 10KV、333A，励磁电压与励磁电流分别为 170V、269.9A，绝缘等级为 F/F，它的额定效率可达 96%。
异步电机型号为 YLS2600-24，其额定功率为 3000KW，额定电压与额定电流为 10KV、385A，绝缘为F 级，工作效率为 95%。
电机采用立式布置，整体起吊，电动机与水泵连接后不需要盘车，定子采用箱形构造;冷却方式采用空冷器，防护等级为 IP54。
同步机主要构造有：定子、转子、上机架、下机架、集电环、刷架、冷却器、出线盒、外罩机其他辅助配件。
异步电机无集电环和刷架。
泵组的运行离不开辅助设备。
泵站拥有一台 750/200KN 电动双梁超重机，电机整体起吊总重不超过 750KN。
另外，泵组的运行需要技术供水系统作为保障。
技术供水系统分为直接供水系统、循环供水系统、消防水供水系统。
直接供水也称开式供水，其供水对象为电动机空冷器水、主水泵导轴承冷却水、密封装置光滑水等。
失步保护
Power Automation
6
Power Transmission and Distribution
为什么有必要装设失步保护 ?
西门子能源自动化 ----助您永争第一 ----助您永争第一
Xd
XTr X
N
静态系统 U= 常数 Tm 无穷大
继电保护 1. 如果发电机过长时间地向短路点提供短路电流, 那么转子将加速 并且发电机的允许功角δ perm将会越过极限值. 2. 由于发电机失去了同步, 因此在切除故障回路后发电机有功功率 输出将会发生振荡. 3. 当振荡中心落入机组时, 系统(发电机和汽轮机等)可能会产生异 常的机械应力(转矩振动)和热应力
[
]
Tm – 机械时间常数
Power Automation 5
Power Transmission and Distribution
提高系统暂态稳定的方法(确保动态稳定 提高系统暂态稳定的方法 确保动态稳定) 确保动态稳定
西门子能源自动化 ----助您永争第一 ----助您永争第一
U'p 要适当高 (同步机组运行在过励磁工况) U'N 要适当高 (电网的电压水平高) U'p 在故障时要适当高 (强行励磁) X 要适当小 (电网的电气距离短) δ perm. 要适当小 (故障切除时间短, 尤其是故障点靠近机端的情 ; , , 况下; 重合闸不成功的过程中,要优化断电时间, 以便发电机功角 的变化非常小) ) 在短路时降低原动机功率 Pmechanical (全部或者部分关闭阀门(快 关阀门)) 在短路时,通过辅助的负载阻抗(如:一定数值的电阻)提升电功率P
Power Automation
7
Power Transmission and Distribution
西门子7UM62中的失磁保护原理及调试分析
西门子7UM62中的失磁保护原理及调试分析摘要本文介绍了西门子7UM62装置种的失磁保护原理，分析了导纳平面特性曲线的优点，即用导纳测量，产生物理上近似的稳定极限，而这个极限与机端电压相对额定电压的偏移无关，即使在机端电压或电流出现非对称分量时，保护装置也可以可靠地探测到同步电机的失磁状态。
关键词导纳特性；稳定极限0引言欠励磁保护或者称为失磁保护，作用是：当励磁系统发生故障或者励磁调节装置不正常时，保护同步电机不至于运行在异步状态，以及防止转子过热。
另外，在大型同步电机失磁时，确保不至于危害电网稳定。
1功能描述1.1判断失磁为了检测出失磁状态，保护装置7UM62需要测量同步电机机端的三相电流和三相电压，已形成定子回路判据。
同时，保护装置也测量同步电机的励磁电压，这个励磁电压通过保护装置后面自带的测量变送器TD3接入，以形成转子回路判据。
对于失磁保护的定子回路判据，保护装置采用电流和电压的正序分量计算出阻抗的倒数（相当于导纳）。
导纳测量的方法，总是产生物理上近似的稳定极限，这个稳定极限与机端电压相对额定电压的偏移无关。
因此，即使在机端电压偏移的情况下，保护装置的动作特性也可以很好地接近电机的稳定特性。
因为此原理评估正序分量系统，所以即使在机端电流或者电压出现非对称分量时，保护装置也可以可靠地探测到同步电机的失磁状态。
1.2特性曲线保护装置7UM62的失磁保护功能提供3段独立的保护特性，它们之间可以自由组合。
如图1所示，例如，可以通过具有相同延时（T CHAR.1=T CHAR.2）的两条特性曲线的组合来模拟同步电机的静态稳定极限。
这两条特性曲线距离远点的距离（1/Xd CHAR.1和1/Xd CHAR.2）不同，同时它们具有不同的倾角α1和α2。
图1定子回路判据：导纳平面上的失磁保护启动特性如果保护装置计算出的导纳结果超出了失磁特性（1/Xd CHAR.1）/α1 和（1/Xd CHAR.2）/α2（下图左边部分），保护装置将延时（如，10Ｓ）发出告警信号或跳闸命令。
浅析西门子7UM622发电机失磁保护_吴建洪
通过具有相同延时的２条特性曲线的组合来模拟同步发 电机 的 静 稳 定 极 限。 这 ２ 条 特 性 曲 线 距 离 原 点 的 距 离 １／Ｘｄ ＣＨＡＲ．１ 和１／Ｘｄ ＣＨＡＲ．２ 不 同 ，同 时 具 有 不 同 的 倾 角α１ 和α２ 。 如 保 护 装 置 计 算 出 的 导 纳 值 超 出 了 失 磁 特 性 （１／Ｘｄ ＣＨＡＲ．１ ）／α１ 和 （１／Ｘｄ ＣＨＡＲ．２）／α２，即 会 通 过 整 定 延 时 发 出 告 警 信 号 或 跳 闸 命 令 。 整定这２段特性的延时是非常 必 要 的，可 以 确 保 励 磁 电 压 调 节 装置有足够的时间来提高励磁电压。
特性１和特性２动作延时应与励磁系统低励限制相互配 合 ，特 性 ３ 动 作 延 时 推 荐 按 ０．５ｓ整 定 。
２．２ 励 磁 电 压 监 视 功 能 定 值 整 定 计 算 励磁电压监视功能定 值 一 般 整 定 到 空 载 时 励 磁 电 压 的
３０％左右。同时注意，在保护装置 和 励 磁 电 压 之 间 需 接 入 电 压 分压器。故励磁电压监视功能定值可按以下公式计算得到：
５ 结 语
３ 西 门 子 ７ＵＭ６２２ 发 电 机 失 磁 保 护 的 校 验
校验失磁保护的导纳特性，固 定 通 入 保 护 装 置 的 电 压 为 三 相额定电压 不 变 ，取 ２ 个 有 功 功 率 Ｐ１ 和 Ｐ２，固 定 有 功 功 率 Ｐ１ 的值不变，改变无功功率 Ｑ 的值，直到失磁保护 动 作，这 时 得 到 一个与有功功率 Ｐ１ 相 对 应 的 无 功 功 率 Ｑ１；同 理，也 可 得 到 另 一个与有功功率 Ｐ２ 相 对 应 的 无 功 功 率 Ｑ２。 于 是 得 出 一 个 关 于 Ｐ—Ｑ 的动作特性直线方程：
保护配置及出口动作方式
1．保护配置及出口动作方式： 发电机保护注：停机1，停发电机 -- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）跳磁场断路器跳闸线圈（1and2）关闭汽机主汽门（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路闭锁磁场断路器合闸回路停机2，程序跳闸 -- 关闭汽机主汽门（1and2）停机3，FCB运行方式 -- 跳500kV边断路器跳闸线圈（1and2）跳500kV中断路器跳闸线圈（1and2）闭锁500kV边断路器合闸回路闭锁500kV中断路器合闸回路启动500kV边断路器失灵保护启动500kV中断路器失灵保护停机4，发变组全停 -- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）跳磁场断路器跳闸线圈（1and2）关闭汽机主汽门（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路闭锁磁场断路器合闸回路跳500kV边断路器跳闸线圈（1and2）跳500kV中断路器跳闸线圈（1and2）跳6Kv/1A1段工作进线断路器跳6Kv/1A2段工作进线断路器跳6Kv/1B1段工作进线断路器跳6Kv/1B2段工作进线断路器闭锁500kV边断路器合闸回路闭锁500kV中断路器合闸回路闭锁6kV/1A1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B2段工作进线断路器合闸回路启动500kV边断路器失灵保护启动500kV中断路器失灵保护启动发电机出口断路器失灵保护启动6kV/1A1段母线切换回路启动6kV/1A2段母线切换回路启动6kV/1B1段母线切换回路启动6kV/1B2段母线切换回路启动6kV母线切换回路停机5，跳发电机出口断路器 -- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路主变保护注：停机1，发变组全停 -- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）跳磁场断路器跳闸线圈（1and2）关闭汽机主汽门（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路闭锁磁场断路器合闸回路跳500kV边断路器跳闸线圈（1and2）跳500kV中断路器跳闸线圈（1and2）跳6Kv/1A1段工作进线断路器跳6Kv/1A2段工作进线断路器跳6Kv/1B1段工作进线断路器跳6Kv/1B2段工作进线断路器闭锁500kV边断路器合闸回路闭锁500kV中断路器合闸回路闭锁6kV/1A1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B2段工作进线断路器合闸回路启动500kV边断路器失灵保护启动500kV中断路器失灵保护启动发电机出口断路器失灵保护启动6kV/1A1段母线切换回路启动6kV/1A2段母线切换回路启动6kV/1B1段母线切换回路启动6kV/1B2段母线切换回路启动6kV母线切换回路停机2，跳发电机出口断路器 -- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）跳磁场断路器跳闸线圈（1and2）关闭汽机主汽门（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路闭锁磁场断路器合闸回路跳6Kv/1A1段工作进线断路器跳6Kv/1A2段工作进线断路器跳6Kv/1B1段工作进线断路器跳6Kv/1B2段工作进线断路器闭锁6kV/1A1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B2段工作进线断路器合闸回路启动发电机出口断路器失灵保护厂高变保护注：停机1，发变组全停 -- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）跳磁场断路器跳闸线圈（1and2）关闭汽机主汽门（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路闭锁磁场断路器合闸回路跳500kV边断路器跳闸线圈（1and2）跳500kV中断路器跳闸线圈（1and2）跳6Kv/1A1段工作进线断路器跳6Kv/1A2段工作进线断路器跳6Kv/1B1段工作进线断路器跳6Kv/1B2段工作进线断路器闭锁500kV边断路器合闸回路闭锁500kV中断路器合闸回路闭锁6kV/1A1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B2段工作进线断路器合闸回路启动500kV边断路器失灵保护启动500kV中断路器失灵保护启动发电机出口断路器失灵保护启动6kV/1A1段母线切换回路启动6kV/1A2段母线切换回路启动6kV/1B1段母线切换回路启动6kV/1B2段母线切换回路启动6kV母线切换回路停机2，全停不启动切换-- 跳发电机出口断路器跳闸线圈（1and2）跳磁场断路器跳闸线圈（1and2）关闭汽机主汽门（1and2）闭锁发电机出口断路器合闸回路闭锁磁场断路器合闸回路跳500kV边断路器跳闸线圈（1and2）跳500kV中断路器跳闸线圈（1and2）跳6Kv/1A1段工作进线断路器跳6Kv/1A2段工作进线断路器跳6Kv/1B1段工作进线断路器跳6Kv/1B2段工作进线断路器闭锁500kV边断路器合闸回路闭锁500kV中断路器合闸回路闭锁6kV/1A1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B2段工作进线断路器合闸回路启动500kV边断路器失灵保护启动500kV中断路器失灵保护启动发电机出口断路器失灵保护停机3，跳6Kv/A1段工作进线断路器 -- 跳6Kv/1A1段工作进线断路器闭锁6kV/1A1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A1段母线切换回路停机4，跳6Kv/A2段工作进线断路器 -- 跳6Kv/1A2段工作进线断路器闭锁6kV/1A2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1A2段母线切换回路停机5，跳6Kv/B1段工作进线断路器 -- 跳6Kv/1B1段工作进线断路器闭锁6kV/1B1段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B1段母线切换回路停机6，跳6Kv/B2段工作进线断路器 -- 跳6Kv/1B2段工作进线断路器闭锁6kV/1B2段工作进线断路器合闸回路闭锁6kV/1B2段母线切换回路。
发电机匝间保护存在的问题及改进
(4) 纵向零序电压回路受到外部干扰产生干扰 电压大于整定值的情况。
同时，在保护检验时发现，该负序功率方向继 电器的动作功率较大，当区外发生不对称故障时， 继电器可能不动作，不能起到可靠闭锁的作用，因 此需要改进。
75°考虑。
4
I2
Z
′ 2
4
Z
″ 2
Zf
E2
4
U2
反方向闭锁区 4
75°
U2
最大灵敏角Φ sen
正方向动作区
4
E2，如图 4 所示。从图 4 可以看出，此时机端负序
4
4
电压
U2
超前机端负序电流
I
″ 2
约
75°，与发生匝
间短路时的负序功率方向一致，为正方向。此时，
由于没有产生纵向零序电压，所以采用纵向零序过
电压方式的匝间保护不会误动作。
4
I2
Z2
Zf
4
4
U2
E2
4
I2反方向闭锁区源自105°475°
U2
正方向动作区
最大灵敏角Φ sen
图 3 系统不对称短路示意
4
I2
图 2 发电机匝间短路示意
根据图 1 中负序功率方向元件的电压、电流回
路的实际接线，得出图 2 所示的负序电压、负序电
流的规定正方向：电压正方向为母线指向大地，电
流正方向为发电机指向系统。可以看出，当发生匝
4
4
间短路时，负序电压 U2 超前负序电流 I2 约 75°，
此时负序功率 P2=U2I2 cos φ, 方向为正方向。负序
功率方向元件的最大灵敏角 Φsen 为 75°。
差动保护-7UT6
∆
Sides: S1 High voltage side (HV) S2 Low voltage side (LV) S3 Low voltage side (LV) Measuring locations 3-phase , assigned M1 assigned to the main protected object (side 1) M2 assigned to the main protected object (side 2) M3 assigned to the main protected object (side 3) Measuring locations 3-phase , non-assigned M4 not assigned to the main protected object Auxiliary measuring locations 1-phase X1 assigned to the main protected object (side 1) X2 not assigned to the main protected object X4 not assigned to the main protected object
油浸式变压器
电压调节器
GEAFOL 干式变压器
牵引变
80-/90-MVA 50 Hz, 34.5 kV 转炉变压器
360kVA 油浸式配电变压器
850MVA 发电机出口变压器
变压器的故障类型
7UT6系列差动保护继电器
SIPROTEC 4 7UT6 用于变压器、发电机、电动机和母线的差动保护继 电器
(1 of 2)
双绕组变压器接入 1 ½ C.B. 系统
7UT613 7UT633 7UT612 7UM62 7UT613 7UT633
失步保护-7UM6
Im( Z1( δ ) ) Im( Z2( δ ) ) Im( Z3( δ ) ) 0
180°
7 3
50
X
0°
70 70 60 40 20 0 20 40 60 70 Re( Z1( δ ) ) , Re( Z2( δ ) ) , Re( Z3( δ ) )
Un/Up =.85 Un/Up = 1,15 Un/Up = 1
fp 振荡频率 The power swing has in principle a different rate of impedance change. It has at π (180°) the minimum; (that means at the minimum of calculated Z)
振荡举例
Gemessene 电流 Leiterstr鰉e
5
Strom in A
iL1
i
0
5
400
600
800
1000 ta
1200
1400
1600
i Gemessene Leiter-Erde-Spannungen 相电压
100
Zeit in ms
50 Spannung in V uL1
i
0
50
100
SIPROTEC
Numerical Protection Relays
上海交通大学—威能电力科技
联合研究中心
发电机失步保护
Out of Step Protection of 7UM62 Generator Relay
2004
静态稳定性基础－双机问题、等效图、相角
Xd U‘P
I UG
XN U‘N
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发电机 – 差动保护
变压器 – 差动保护
过流保护
阻抗保护
定子接地保护:
发电机直接连接到母线;
发电机-变压器单元接线
保护范围
90 % ;
保护范围
100 %;
87G 87T 50, 51V 21
67N
64 64 100%
转子接地保护
64R
不平衡负荷 (负序) 保护
46
逆功率保护
32R
Presentation Generator-Protection Overview 4
SIPROTEC 4 数字式 保护、控制和自动化设备
系列 SIEMENS
Presentation Generator-Protection Overview 10
西门子能源自动化
发电机保护管理单元 SIPROTEC 4 7UM6
SIPROTEC – 不仅仅是一个继电器！
GlGolboablanl entewtworokrkofoifninnonvoavtaiotinon
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保护
ANSI代码
发电机额定功率 (MVA)
<5
5 - 50
50 - 200
> 200
定子接地保护 90 %
64, 59N, 67N
X
X
X
X
定子接地保护 100 % 64(100%)
X
X
差动保护
87G, 87T
o
X
X
X
过流保护
50, 51V
X
X
o
o
阻抗保护
21
X
X
Presentation Generator-Protection Overview 17
Power Transmission and Distribution
逆功率保护要求高灵敏度和高精度, 尤其对于大型火力发电 厂 (启动值 < 0,5% 的额定值SN)
Presentation Generator-Protection Overview 8
对数字式发电机保护的要求(2)
Power Transmission and Distribution
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7XT7100-0EA00 7XR6004-0CA00
Coupling device rotor earth-fault protection (1-3 Hz) Coupling Resistor 2x 40kOhm (6kV)
Rotor earth fault protection Rotor earth fault protection
匝间故障
X
转子接地故障
64R
o
X
X
X
不平衡负荷
46
X
X
X
欠励磁
40
o
X
X
X
失步
78
X
定子过负荷
49
X
X
X
X
转子过负荷
49R
X
过电压保护
59
X
X
X
X
频率高 f >
81
X
X
X
X
频率低 f <
81XXX逆功率保护32
X
X
X
X
低电压保护
27
Y
Y
Y
Y
过激磁保护 (U/f)
24
o
X
X
Y: 抽水蓄能电站 (电机 /相转运行) O: 可选
3PP1356-0GZ 015028 Damping Resistor
Stator earth fault protection
N150 7KG6
Shunt 10A / 150mV
DC – earth-fault protection
Measuring transducer 150mV / 10V DC – earth-fault protection
对于不同类型的电流互感器，保护装置的自动调整 功能应该简单 (e.g. 1A, 5A)
具有灵活的跳闸方式 (跳闸矩阵, 闭锁跳闸或通过主继电器跳闸)
数字式继电器的标准特性
通过软件和硬件实现自监视 缓存区事件存储
(事件记录缓存区和跳闸记录缓存区) 灵活的扰动记录 所有相关测量值的采集 具有灵活的串口，以适应不同的通信应用 (对保护的就地
Coupling device rotor earth-fault
protection (50/60Hz)
3PP1336-0DZ-013002 Coupling Resistor 2x 105 Ohm
Rotor earth fault protection Rotor earth fault protection
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Power Transmission and Distribution
外部故障:
电网/变压器: 接地故障 短路 过载 负荷不平衡 非同步
(带载调压, 长时间短路)
扭矩过大 低频 (PG < PL)
汽轮机, 调整器: 失去原动力
(逆功率)
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主后一体化、保护测量合一 多功能微机型 电机 保护装置
Power Transmission and Distribution
Presentation Generator-Protection Overview 12
适用于各种类型的 发电机
西门子能源自动化 ----助您永争第一
控制和远程控制; 与控制中心通信,...)
集成了逻辑功能，以便实现电厂特定的联锁要求
整定示例 (手册或实时帮助)
Presentation Generator-Protection Overview 9
SIEMENS 的解决方案
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Power Transmission and Distribution
Presentation Generator-Protection Overview 6
有关跳闸的概念
Power Transmission and Distribution
西门子能源自动化
----助您永争第一 保护装置要处理多个跳闸和控制多个断路器, 这取决于故障类型, 电厂设计,电厂运行方式,发电机运行方式以及总体运行方式.
对应于不同场合、相互独立的实时保护功能应该符合标准 ( 包括IEC标准和ANSI标准)
保护功能应该具有灵敏度高、运行频率范围宽的特点
e.g.
水电厂; 抽水蓄能发电厂采用 U/f-起动原理
燃气轮机发电厂采用静态频率转换器起动
抽水蓄能发电厂会发生运行相序逆变 (发电机模式 – 电动机 模式)
高电压或低电压 高频或低频 过激磁 (U/f)
(误调整)
Presentation Generator-Protection Overview 3
Power Transmission and Distribution
电机保护的主要组成部分 (第1部分)
西门子能源自动化 ----助您永争第一
发电机出口断路器 励磁回路断路器 快速关闭汽轮机 高压网络断路器 辅助电源断路器1 辅助电源断路器2 辅助电源切换
SEE/SFC, Unit-trafo
SEE/SFC, Aux.-Trafo
Reserve 水电站特殊跳闸 (例如: 制动)
Protection Functions
(分裂定子绕组 – 大型水轮发电机) 跳闸矩阵 (软件矩阵)
59, (27) 81 40 49 24 78 50BF 49R
Presentation Generator-Protection Overview 5
常用保护功能选择
Power Transmission and Distribution
Power Transmission and Distribution
发发电电机机保保护护 77UUMM6622描描述述
包括了中型和大型发电机保护 (> 5MW)所需的所有功 能,如差动保护以及大型发电机所需补充的保护
包括了大型异步电动机和同步电动机保护所有 所需功能
包括了变压器保护所有功能,特别适用于 要求附加功能的应用(U, f, U0, U/f)
- 4侧 和 5 侧电 流互感器接线
7SJ61
后备过流保护
7SJ62
7UT612 7UT613
7SJ61 7SJ62
7UT633 7UT635
Presentation Generator-Protection Overview 14
用于发电机保护的相关附件
Power Transmission and Distribution
电机保护 –SIPROTEC 4设备系列
西门子能源自动化 ----助您永争第一
7UM61
7UM62
发电机、两卷变压
器和电动机通用保 护装置
7UM611 7UM612 7UM621
7UM622
7UT612 发电机、变压器
、电动机和母线
差动保护装置
7UT613 - 两卷变
- 三卷变
7UT635
3PP1336-1CZ 013001 Voltage divider 500 / 200/ 100 V
7XT3300-0CA00 7XT3400-0CA00 4NC1225-2CK
20Hz Generator 20 Hz Band pass Current transformer 400/5 A