发变组保护配置和基本原理
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发变组保护配置和基本原理
保护总体方案设计思想
• 总体方案为双主双后，即双套主保护、双套后备保护、双套异常 运行保护的配置方案。其思想是将一个发变组单元的全套电量保 护集成在一套装置中，主保护和后备保护共用一组。
• 对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装 置采用不同组，均有独立的出口跳闸回路。
• 非电量保护出口跳闸回路完全独立，和操作回路独立组屏。
电压互感器配置说明
• 两套电量保护尽量采用不同的电压互感器或互相 独立的绕组
• 对于零序电压，一般没有两个绕组，可并联接入 两套保护装置
• －保护装置主保护和部分后备保护介绍
发电机差动保护现状
• 大型发电机造价昂贵，内部故障造成的损失巨大，内部相间故障 由于故障点电势可能较低，故障时受过渡电阻影响较大，如何采 用新原理，不受过渡电阻影响，提高内部故障时保护灵敏度已成 为重要课题。
双主双后的优点
• 运行方便，安全可靠； • 设计简洁，二次回路清晰，由于主后共用一组，
总数没有增加或有所下降； • 整定、调试和维护方便。
二、的配屏方案
• 适用于大型发电机保护，主接线方式：发电机容 量 及以上、一台励磁变或励磁机。
• 适用于大型变压器保护，主接线方式：两圈主变 （或出线）、一台高厂变（两圈变）。
• 可通过整定值选择采用方向阻抗圆、偏移阻抗圆或全阻 抗圆。当某段阻抗反向定值整定为零时，选择方向阻抗 圆；当某段阻抗正向定值大于反向定值时，选择偏移阻 抗圆；当某段阻抗正向定值与反向定值整定为相等时， 选择全阻抗圆。阻抗元件灵敏角 ° ，阻抗保护的方向 指向由整定值整定实现，一般正方向指向发电机外。
失步保护功能
jx
U
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发变组保护概述及原理一
“三次谐波”，就是在50HZ的电路中，夹杂 有150HZ的交流正弦波，这个150HZ的交流 正弦波由于是50HZ的三倍，于是称之为三次 谐波。
3次谐波的产生
发电机的结构中，是不可能使磁通密度沿空间的分 布完全做到近正弦分布的，只能说是尽量接近正弦 颁布，所以磁通中都有高次谐波，电势中也就有高 次谐波。在高次谐波中，三次谐波占主要成分。 发电机下面所带的负载多为单相负载，这些负载在 运行过程中产生大量的三次谐波，所以你在发电机 的位置测量，会测量到大量的三次谐波。 发电机出现定子回路不对称，所以会有较高的三次 谐波。
13、频率异常 14、失步 15、非全相 16、断口闪络 17、误上电 18、主变压器差动 19、变压器瓦斯 20、主变零序 21、高厂变差动 22、高厂变瓦斯 23、阻抗 24、发变组差动
各保护装置动作后所控制的对象，依保护装置的性质、选择 性要求和故障处理方式的不同而不同。 全停：停汽机、停锅炉、断开高压侧断路器、灭磁、断开高 压厂用变压器低压侧断路器。 （主要是反映内部故障的保护：发电机差动、主变差动、高 厂变差动、励磁变差动、发变组差动、定子接地、匝间、突 上电、启停机、非全相、变压器瓦斯等） 解列灭磁：断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器 低压侧断路器。 （主要是反映外部故障的后备保护，较长的时限段以及一些 需灭磁的现象，无法维持厂用电运行，如励磁回路过负荷、 过激磁、转子过负荷）
发电机差动保护
A B C TV1 3U0 U TV2
3Uz
IF Uz
发电机差动 保护
87G
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励磁 系统
IN
Un
发电机保护配置与原理简介
自耦变压器当变差保护灵敏度不满足要求时，配置零序 差动保护或分侧差动保护，瞬时动作于全停。 1.7、厂变低压侧限时速断过流保护
厂变低压侧母线短路的主保护，短延时动作于全停，也 可作为小机组或小变压器绕组短路的主保护。
XJ Group Corporation
二、保护配置
1.8、变压器瓦斯/压力释放保护 变压器内部绕组各种短路故障的非电量主保护，是第二
变压器接地运行的Yn侧引线或相邻元件线路接地短路故 障的后备保护，第一时限动作于缩小故障范围跳母联断路 器，第二时限动作于全停或程序跳闸；根据系统要求也可 反时限动作于全停或程序跳闸。
XJ Group Corporation
二、保护配置
2.6、间隙零序保护 作为不接地运行变压器Yn侧接地短路的后备保护，由间
防止频率升高或下降后机组运行在汽轮机叶片谐振点上 断裂的保护，延时动作于信号，频率异常发生时间累加延 时动作于程序跳闸。 3.5、误上电（突加电压）保护
发电机停机盘车状态或并网前断路器误合闸以及并 网非同期合闸的保护，瞬时动作于停机；正常运行时保 护自动退出运行。
XJ Group Corporation
XJ Group Corporation
一、主接线
4、扩大单元接线
二、保护配置
保护配置配置原则： 1、遵循法规《继电保护和安全自动装置技术规程》及设
备主接线的要求； 2、强化主保护简化后备保护。
XJ Group Corporation
二、保护配置
1、主保护 1.1、发电机差动保护
定子绕组及引线相间短路保护，瞬时动作于停机. 1.2、发电机匝间保护
定子绕组匝间短路或定子开焊事故保护，瞬时动作于停机。 A、单元件横差保护 发电机中性点侧有六个或四个引出端子的机组应优先考虑装设 单元件横差保护。 B、故障分量负序功率方向匝间保护 电流取自中性点侧时，只能反应绕组匝间短路和机端开焊事故 电流取自机端时，不仅能反应绕组匝间短路和机端开焊事故， 也能反应绕组相间短路，成为第二套不同判据的相间短路主保护
厂变低压侧母线短路的主保护，短延时动作于全停，也 可作为小机组或小变压器绕组短路的主保护。
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二、保护配置
1.8、变压器瓦斯/压力释放保护 变压器内部绕组各种短路故障的非电量主保护，是第二
变压器接地运行的Yn侧引线或相邻元件线路接地短路故 障的后备保护，第一时限动作于缩小故障范围跳母联断路 器，第二时限动作于全停或程序跳闸；根据系统要求也可 反时限动作于全停或程序跳闸。
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二、保护配置
2.6、间隙零序保护 作为不接地运行变压器Yn侧接地短路的后备保护，由间
防止频率升高或下降后机组运行在汽轮机叶片谐振点上 断裂的保护，延时动作于信号，频率异常发生时间累加延 时动作于程序跳闸。 3.5、误上电（突加电压）保护
发电机停机盘车状态或并网前断路器误合闸以及并 网非同期合闸的保护，瞬时动作于停机；正常运行时保 护自动退出运行。
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一、主接线
4、扩大单元接线
二、保护配置
保护配置配置原则： 1、遵循法规《继电保护和安全自动装置技术规程》及设
备主接线的要求； 2、强化主保护简化后备保护。
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二、保护配置
1、主保护 1.1、发电机差动保护
定子绕组及引线相间短路保护，瞬时动作于停机. 1.2、发电机匝间保护
定子绕组匝间短路或定子开焊事故保护，瞬时动作于停机。 A、单元件横差保护 发电机中性点侧有六个或四个引出端子的机组应优先考虑装设 单元件横差保护。 B、故障分量负序功率方向匝间保护 电流取自中性点侧时，只能反应绕组匝间短路和机端开焊事故 电流取自机端时，不仅能反应绕组匝间短路和机端开焊事故， 也能反应绕组相间短路，成为第二套不同判据的相间短路主保护
发变组保护介绍-保护配置原则、发变组保护配置、发变组保护介绍、发变组保护装置介绍、事故处理
（2）基波零序电压+三次谐波电压型 100%定子接地保护（B套）
保护范围：发电机至主变
保护的工作原理：
100％定子接地保护由两部分组成，两部 分分开动作。
基波零序电压保护(如右图红线）
反应机端附近的85％～95％的定子绕组 单相接地,保护有三次谐波滤过器。基波 零序电压保护设两段定值，一段为灵敏段 ，一段为高定值段。
3、2面主变压器电气量保护屏完全独立，每个保护屏配置一套完整的主变压 器和高压厂用变压器的主、后备保护装置，能反应主变压器和高压厂用变压器的 各种故障及异常状态，并能动作于跳闸或发信号。两套保护具有各自独立的电源 、输入、出口等回路。在其中一套退出运行时，另一套应能继续正常的工作。
4、主变压器非电量保护屏配置一套主变压器、高压厂用变压器和励磁变压 器非电量保护及发电机断路器操作箱。非电量保护装置用电源回路和跳闸出口电 源回路独立，跳闸回路经过10ms延时的大功率继电器出口。发电机断路器操作 箱具有两个独立的三相联动的跳闸操作回路，且两个跳闸操作回路具有独立的操 作电源回路。操作箱具有跳、合闸监视回路和防跳回路，且防跳回路方便拆除。
三次谐波保护闭锁： 1、在机组频率超过出49.5~50.5Hz范围 时闭锁判据 2、当TV断线时闭锁判据
三次谐波保护
零序电压保护
100％定子接地保护的保护范围示意图
延时0~10s 基波零序电压+三次谐波电压保护的出口分开，保护动作于发信或GCB和 FCB跳闸、停机、启动机组故障录波和消防控制系统，并发事故信号。
6、发电机定子绕组过负荷保护
为了避免定子线圈因长时间过负荷 所形成大电流而受损，同时或因外部 故障引起的定子绕组过电流，装设定 子绕组对称过负荷保护。保护动作量 同时取发电机机端、中性点定子电流
发变组保护原理组成及原理
。
发变组保护的未来发展方向
智能化
随着人工智能技术的发展，发变组保护将逐 渐实现智能化，能够更加快速、准确地识别 和应对各种故障。
网络化
网络技术的发展将使得发变组保护能够实现远程监 控和诊断，提高故障处理的效率和可靠性。
集成化
未来发变组保护将更加集成化，能够将多种 保护功能集成在一台装置中，降低设备成本 和维护成本。
发变组保护原理 组变组保护的组成 • 发变组保护的原理 • 发变组保护的应用与案例分析
01
发变组保护概述
定义与重要性
定义
发变组保护是用于保护发电机变压器（简称发变组）的一套安全控制系统，主要用于监测发变组的工作状态，并 在异常情况下采取相应的控制措施，以防止设备损坏和事故扩大。
THANKS
感谢观看
发变组保护的案例分析
某火电厂发变组保护误动 事故
某火电厂发变组保护在运行过程中发生误动 ，导致发电机跳闸。经过调查发现，原因是 保护装置的软件算法存在缺陷，导致正常运 行时的电压波动被误判为故障。
某核电站发变组保护拒动 事故
某核电站发变组保护在变压器故障时未能正 确动作，导致变压器烧毁。经调查发现，原 因是保护装置的硬件故障导致信号处理异常
发变组保护应具备选择性，即在设备发生 故障时，能够有选择地切除故障部分，尽 量减小对非故障部分的影响。
速动性
灵敏性
发变组保护应具备速动性，即在设备发生 故障时，能够迅速切除故障部分，以减小 对设备的损坏和事故的扩大。
发变组保护应具备灵敏性，即能够灵敏地 检测到设备的异常状态，并及时采取相应 的控制措施。
重要性
发变组是电力系统中的重要设备，其安全稳定运行对于保障电力系统的正常供电和电力企业的经济效益具有重要 意义。发变组保护能够及时发现并处理设备故障，避免设备损坏和事故扩大，对于保障电力系统的安全稳定运行 具有重要作用。
发变组保护的未来发展方向
智能化
随着人工智能技术的发展，发变组保护将逐 渐实现智能化，能够更加快速、准确地识别 和应对各种故障。
网络化
网络技术的发展将使得发变组保护能够实现远程监 控和诊断，提高故障处理的效率和可靠性。
集成化
未来发变组保护将更加集成化，能够将多种 保护功能集成在一台装置中，降低设备成本 和维护成本。
发变组保护原理 组变组保护的组成 • 发变组保护的原理 • 发变组保护的应用与案例分析
01
发变组保护概述
定义与重要性
定义
发变组保护是用于保护发电机变压器（简称发变组）的一套安全控制系统，主要用于监测发变组的工作状态，并 在异常情况下采取相应的控制措施，以防止设备损坏和事故扩大。
THANKS
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发变组保护的案例分析
某火电厂发变组保护误动 事故
某火电厂发变组保护在运行过程中发生误动 ，导致发电机跳闸。经过调查发现，原因是 保护装置的软件算法存在缺陷，导致正常运 行时的电压波动被误判为故障。
某核电站发变组保护拒动 事故
某核电站发变组保护在变压器故障时未能正 确动作，导致变压器烧毁。经调查发现，原 因是保护装置的硬件故障导致信号处理异常
发变组保护应具备选择性，即在设备发生 故障时，能够有选择地切除故障部分，尽 量减小对非故障部分的影响。
速动性
灵敏性
发变组保护应具备速动性，即在设备发生 故障时，能够迅速切除故障部分，以减小 对设备的损坏和事故的扩大。
发变组保护应具备灵敏性，即能够灵敏地 检测到设备的异常状态，并及时采取相应 的控制措施。
重要性
发变组是电力系统中的重要设备，其安全稳定运行对于保障电力系统的正常供电和电力企业的经济效益具有重要 意义。发变组保护能够及时发现并处理设备故障，避免设备损坏和事故扩大，对于保障电力系统的安全稳定运行 具有重要作用。
发变组保护保护原理
华北电力大学
发变组保护原理
4、转子接地保护
• 对1MW及以下发电机的转子一点接地故障，可装设定期 检测装置。
• 1MW及以上的发电机应装设专用的转子一点接地保护装 置延时动作于信号，宜减负荷平稳停机，有条件时可动作 于程序跳闸。
• 对旋转励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。
－摘自GB14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程
华北电力大学
发变组保护原理
1、发电机差动保护
• 和应涌流，区外故障及其切除过程中由于两侧TA传变特 性不一致，都易导致差动保护误动；
dia
Id
dIA
Ir
图a 相电流波形
图b 差动电流和制动电流波形
1次判别 25次判别
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发变组保护原理
1、发电机差动保护
• 采用循环闭锁原理，进一步提高差动保护的可靠性； • 具有完善的抗TA饱和能力，以及故障恢复过程中不平
发变组保护原理
6、失步保护
jX
6区
5区 4区 3区
2区
1区
Xs B
Xt
减速失步
加速失步
-Rs -Rj 0
Rj
Rs
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δ4
δ3
δ2 δ1
A
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7、逆功率保护
理论 传统
动作区 动作区
发变组保护原理
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理想
P -Pset
• 对发电机变电动机运行的异常运行 方式，200MW及以上的汽轮发电机， 宜装设逆功率保护。
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发变组保护原理
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发变组保护原理
9、变压器差动保护
• 难点：
涌流的识别； TA饱和的识别； 和应涌流或区外故障切除后各侧TA暂态特性不一致导致的 差动保护误动。
发变组保护
第二节 发电机纵差保护
发电机纵差保护是发电机相间故障的主保护
一、交流接入回路
取自发电机中性点及机端TA二次三相电流。在出口采用循环闭锁的差动保护装置中，还 需接入机端TV二次三相电压。
二、逻辑框图：（见书P7图1-5）
说明：分相差动具有比率制动特性，循环闭锁由负序电压解元件动作，也应可靠切除发电机。
• 3、发电机失磁或失步 • 4、频率异常 • 5、逆功率 • 6、误上电 • 7、转子一点接地 • 8、断水 • 四、保护配置
• 1、短路故障主保护 • （1）纵差保护 • （2）横差保护 • （3）转子两点接地保护 • 2、定子绕组单相接地保护 • 3、异常运行保护 • （1）复合电压闭锁过电流保护 • （2）负序过电流保护 • （3）过电压或过激磁保护 • （4）失磁保护 • （5）逆功率保护 • （6）频率异常保护 • （7）转子一点接地保护 • （8）误上电保护
经延时，作用于出口。加延时的目的是：防止机端或主变内部三相短路时由于励磁电 源消失致使电流元件动作后快速返回而造成保护拒绝动作。 • 自并励系统：电流元件动作后需加延时 • 由励磁机供电或它励系统供电：不需加延时 • 5、定值计算：（见书P48~49） • 二、负序过电流保护 • 1、交流接入回路：取自发电机中性点TA二次三相电流 • 2、构成：由负序过负荷及负序过电流保护构成。过负荷保护作用于信号，过电流保护 作用于切机。 • 3、定值整定：（见书P41~42） • 三、反时限过电流保护 • 1、反时限对称过负荷及过电流保护是发电机定子绕组的过热保护，兼作发电机内部短 路故障和相邻设备故障的后备保护。
第四节 短路故障后备保护
• 一、复合电压闭锁过电流保护 • 1、复合电压闭锁 • 目的：提高灵敏度 • 2、交流接入回路：取自发电机中性点TA二次三相电流，机端TV二次三相电压 • 3、逻辑框图：（见书P48图1-45） • 由图可以看出：当三个电流元件之一动作，且低电压元件或负序电压元件动作，保护
发变组保护原理及配置介绍
发电机过激磁保护(59/81G-A/B) 保护发电机过激磁，即当电压升高和频率降低时工作磁通密度过高引起绝缘
过热老化的保护。
发电机注入式转子一点接地保护(64E-A) 保护检测励磁回路对地绝缘值，如发生一点接地，指示故障点位置及故障点
接地过渡电阻值。机组运行、开机过程及机组停运时注入式保护均应起保护 作用。转子一点接地保护装置不允许采用电容分压，该保护装置安装在励磁 系统屏柜中。 发电机转子一点接地保护(64E-B) 保护采用乒乓切换原理实现，保护检测励磁回路对地绝缘值，如发生一点接 地，指示故障点位置及故障点接地过渡电阻值。保护装置安装在励磁系统屏 柜中。
注入式定子接地保护装置布置在发电机保护A屏。 2 面主变压器电气量保护屏应完全独立，每个保护屏配置一套完整的主变
压器和高压厂用变压器的主、后备保护装置，能反应主变压器和高压厂用 变压器的各种故障及异常状态，并能动作于跳闸或发信号。 跳闸信号光纤传输装置主变侧布置在地下厂房高压电缆保护柜内，500kV侧 布置在地面GIS楼高压电缆保护柜内，光纤传输装置间均采用独立光缆连接 。
发电机注入式定子 100%一点接地保护(64G-A) 保护反应定子 100%绕组一点接地故障，包括发电机中性点附近某点经一定大小 的电弧电阻接地或该点绝缘电阻下降至整定值的一点接地故障。机组运行、开机 过程及机组停运时注入式保护均应起保护作用。
二、发变组保护配置
发电机 100%定子一点接地保护(64G-B) 采用基波零序与三次谐波电压保护共同组成 100%定子一点接地保护。基波零序过 电压保护取机端电压，设两段保护，低定值段带时限动作于信号，高定值段带时限 动作于停机。三次谐波电压保护取机端和中性点电压进行三次谐波比较。
故障引起压力过大时，释压器动作，释放油箱内的油压力，并同时动作于发信 号。
过热老化的保护。
发电机注入式转子一点接地保护(64E-A) 保护检测励磁回路对地绝缘值，如发生一点接地，指示故障点位置及故障点
接地过渡电阻值。机组运行、开机过程及机组停运时注入式保护均应起保护 作用。转子一点接地保护装置不允许采用电容分压，该保护装置安装在励磁 系统屏柜中。 发电机转子一点接地保护(64E-B) 保护采用乒乓切换原理实现，保护检测励磁回路对地绝缘值，如发生一点接 地，指示故障点位置及故障点接地过渡电阻值。保护装置安装在励磁系统屏 柜中。
注入式定子接地保护装置布置在发电机保护A屏。 2 面主变压器电气量保护屏应完全独立，每个保护屏配置一套完整的主变
压器和高压厂用变压器的主、后备保护装置，能反应主变压器和高压厂用 变压器的各种故障及异常状态，并能动作于跳闸或发信号。 跳闸信号光纤传输装置主变侧布置在地下厂房高压电缆保护柜内，500kV侧 布置在地面GIS楼高压电缆保护柜内，光纤传输装置间均采用独立光缆连接 。
发电机注入式定子 100%一点接地保护(64G-A) 保护反应定子 100%绕组一点接地故障，包括发电机中性点附近某点经一定大小 的电弧电阻接地或该点绝缘电阻下降至整定值的一点接地故障。机组运行、开机 过程及机组停运时注入式保护均应起保护作用。
二、发变组保护配置
发电机 100%定子一点接地保护(64G-B) 采用基波零序与三次谐波电压保护共同组成 100%定子一点接地保护。基波零序过 电压保护取机端电压，设两段保护，低定值段带时限动作于信号，高定值段带时限 动作于停机。三次谐波电压保护取机端和中性点电压进行三次谐波比较。
故障引起压力过大时，释压器动作，释放油箱内的油压力，并同时动作于发信 号。
发变组保护配置
2.1. 发变组保护的配置2.1.1. 发变组保护概述2.1.1.1. 发电机与变压器为单元组接线，发电机与主变、高厂变、脱硫变、励磁变组成发变组，发变组保护由数字发电机保护装置（REG216C）、变压器保护（RET521）和发变组非电量保护组成，数字发电机保护装置（REG216C）为瑞士ABB公司的产品，变压器保护（RET521）为瑞典ABB公司的产品，发变组保护由上海ABB工程有限公司组屏。
2.1.1.2. 发变组保护为双重化配置，其中电气量保护为双重配置，非电气量保护非双重配置，发变组保护包括两个独立的系统：系统A和系统B。
系统A和系统B中都配置有完整的发变组保护，因此，当一个系统因故退出运行时，另一个系统也能保护整个发变组。
2.1.1.3. 系统A和系统B之间无任何电气联系，系统A和系统B的模拟量独立输入，分别取自CT、PT的互相独立的绕组，保护范围交叉重叠，无死区；系统A和系统B的直流电源和跳闸出口互相独立。
2.1.2. 发变组保护的配置及功能2.1.2.1. 发电机差动保护（－K87）：2套，电气量保护，置于REG216C中，保护发电机绕组的相间故障，是发电机的主保护，保护范围为差动电流互感器之间的区域。
2.1.2.2. 发电机定子接地保护（－K64）：2套，电气量保护，置于REG216C中，2套保护采用不同的原理构成，一套为注入式，注入12.5Hz的交流电源，另一套由发电机机端零序电压和中性点侧三次谐波电压共同构成100％区域的定子接地保护，这2套保护互不影响，在发电机定子绕组接地时，保护发电机定子绕组、铁芯不受损伤。
2.1.2.3. 发电机过电压保护（－K59）：2套，电气量保护，置于REG216C中，保护发电机在启动或并网过程中由于电压过高而损坏发电机的绝缘。
2.1.2.4. 发电机频率异常保护（－K81）：2套，电气量保护，置于REG216C中，在发电机退出运行时该保护自动退出运行，在发电机频率异常运行时，保护汽轮机的叶片不受损伤。
发变组保护配置
发变组保护配置1、发电机差动保护：保护发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障。
2、主变压器差动保护：保护主变压器绕组及其引出线的相间短路故障。
3、厂用变压器差动保护：保护厂用变压器绕组及其引出线的相间短路故障。
4、励磁变压器差动保护：保护励磁变压器绕组及其引出线的相间短路故障。
5、定子绕组过负荷保护装置：由定时限和反时限两部分特性构成；6、负序过负荷保护装置：由定时限和反时限两部分特性构成；7、发电机低阻抗保护装置：装设在发电机机端(装设了定子绕组反时限过负荷及反时限负序过负荷保护,且保护综合特性对发电机变压器组所连接高压母线的相间短路故障具有必要的灵敏系数,并满足时间配合的要求,可不再装设此后备保护)；8、复合电压闭锁过电流保护装置：装设在主变压器的高压侧；9、厂用变压器和励磁变压器，装设过电流、低电压或复合电压闭锁过电流的保护10、发电机定子接地保护。
保护发电机定子绕组的单相接地故障。
11、主变压器高压侧单相接地保护。
保护主变压器高压绕组单相接地故障，同时也作为线路保护的后备保护。
12、发电机励磁回路过负荷保护。
保护发电机转子回路一点接地故障和励磁回路的过负荷。
13、发电机过激磁保护。
保护发电机过激磁，即当频率降低和电压升高时，引起铁芯的工作磁通密度过高而过热使绝缘老化的保护装置。
14、发电机过电压保护。
保护发电机在起动或并网过程中发生电压升高而损坏发电机绝缘的事故。
15、发电机失磁保护。
保护发电机在发生失磁或部分失磁时，防止危及发电机安全及电力系统稳定运行的保护装置。
16、发电机失步保护。
保护发电机在发生失步时，造成机组受力和热的损伤及厂用电压急剧下降，使厂用机械受到严重威胁，导致停机、停炉严重事故的保护装置。
17、发电机逆功率保护。
保护发电机在并列运行时，从电力系统吸收有功功率变为电动机运行而损坏机组的保护装置。
18、发电机频率异常保护。
保护汽轮机，为防止发电机在频率偏低或偏高时，使汽轮机的叶片及其拉筋发生断裂故障的保护装置。
发变组保护原理、组成及运行操作
• 另外，由于目前尚缺少选择性好、灵敏度高、经常投运且 运行经验成熟的励磁回路两点接地保护装置，所以也有不 装设两点接地保护的意见，进口大型机组，很多不装两点 接地保护。
• 6、定子对称过负荷
• 作为由于发电机过负荷引起的定子绕组过电流保护。保护 由定时限和反时限两部分组成，定时限部分按发电机长期 允许的负荷电流下能可靠返回整定，经延时动作于信号。 反时限部分动作特性按发电机定子绕组过负荷能力（Ｋ值 ）整定，动作于全停。保护应能反映电流变化时发电机定 子绕组的热积累过程，保护不考虑灵敏系数和时限与其他 相间保护相配合。
• 二、 保护配置原则
1、发电机变压器组（包括发电机、主变压器、励磁 变、高厂变保护）应按双重化配置（非电量保护除 外）保护。每套保护均应含完整的主保护及后备保 护，两套保护装置应完整、独立，安装在各自的柜 内，当运行中的一套保护因异常需要退出或需要检 修时，应不影响另一套保护正常运行。非电量保护 应为独立的装置，单独组屏，设置独立的电源回路 及出口跳闸回路。
• 对于发电机过负荷，即要在电网事故情况下充分发挥发电 机的过负荷能力，以对电网起到最大程度的支撑作用，又 要在危及发电机安全的情况及时将发电机解列，防止发电 机的损坏。一般发电机都给出过负荷倍数和相应的持续时 间。对于我厂1100MW汽轮发电机，发电机具有一定的短时 过负荷能力，从额定工况下的稳定温度起始，能承受（ I²-1）*T=37.5S，每年不超过2次，每次不超过60S。
• 3、定子单相接地
• 100%发电机定子接地保护（双套）
• 保护作为发电机定子绕组及其引出线单相接地故障保护。双套配置的 保护装置采用不同原理，一套采用零序电压+三次谐波电压式接地保 护原理，一套采用注入式定子接地保护原理。
• 6、定子对称过负荷
• 作为由于发电机过负荷引起的定子绕组过电流保护。保护 由定时限和反时限两部分组成，定时限部分按发电机长期 允许的负荷电流下能可靠返回整定，经延时动作于信号。 反时限部分动作特性按发电机定子绕组过负荷能力（Ｋ值 ）整定，动作于全停。保护应能反映电流变化时发电机定 子绕组的热积累过程，保护不考虑灵敏系数和时限与其他 相间保护相配合。
• 二、 保护配置原则
1、发电机变压器组（包括发电机、主变压器、励磁 变、高厂变保护）应按双重化配置（非电量保护除 外）保护。每套保护均应含完整的主保护及后备保 护，两套保护装置应完整、独立，安装在各自的柜 内，当运行中的一套保护因异常需要退出或需要检 修时，应不影响另一套保护正常运行。非电量保护 应为独立的装置，单独组屏，设置独立的电源回路 及出口跳闸回路。
• 对于发电机过负荷，即要在电网事故情况下充分发挥发电 机的过负荷能力，以对电网起到最大程度的支撑作用，又 要在危及发电机安全的情况及时将发电机解列，防止发电 机的损坏。一般发电机都给出过负荷倍数和相应的持续时 间。对于我厂1100MW汽轮发电机，发电机具有一定的短时 过负荷能力，从额定工况下的稳定温度起始，能承受（ I²-1）*T=37.5S，每年不超过2次，每次不超过60S。
• 3、定子单相接地
• 100%发电机定子接地保护（双套）
• 保护作为发电机定子绕组及其引出线单相接地故障保护。双套配置的 保护装置采用不同原理，一套采用零序电压+三次谐波电压式接地保 护原理，一套采用注入式定子接地保护原理。
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失灵启动
• 失灵启动不应与电量保护在同一个装置内，以增 加可靠性；
• 失灵启动只配置一套。
电流互感器配置说明
• 两套电量保护采用不同的电流互感器； • 主后备共用一组； • 主变差动、发电机差动均用到机端电流，一般
引入一组给两套保护用，对保护性能没有影响 。保留了两组输入，适用于需要两组的特殊场 合。 • 主变高压侧建议有一组失灵启动专用
• 在系统频率严重偏离时，采用按频率比率制动原理
定子接地保护的功能特点
• 自适应三次谐波电压比率判据优点：
• 频率变化不会误动 • 解决了机组启停机过程中三次谐波电压比率判据误动
的问题。
注入式定子接地保护
定子接地保护辅助电源装置提供的外加电源，注入到发 电机定子绕组侧，与发电机保护装置配合，构成一套 完整的外加电源式定子接地保护 。
发电机保护和变压器保护配置和原理
云南电力研究院
王荣泰 ：
云南电力研究院 五月 昆明
一、目前微机型保护的特点
合理的整机结构
• 装置采用整体面板、全封闭机箱 • 强弱电严格分开 • 先进的电磁兼容技术
主后一体化方案
• 、只接入一次，不需串接或并接，大大减少断 线、断线的可能性，保
• 护装置信息共享，任何故障，装置可录下一个 发变组单元的全部波形量。
双主双后的优点
• 运行方便，安全可靠； • 设计简洁，二次回路清晰，由于主后共用一组，
总数没有增加或有所下降； • 整定、调试和维护方便。
二、的配屏方案
• 适用于大型发电机保护，主接线方式：发电机容 量 及以上、一台励磁变或励磁机。
• 适用于大型变压器保护，主接线方式：两圈主变 （或出线）、一台高厂变（两圈变）。
电压互感器配置说明
• 两套电量保护尽量采用不同的电压互感器或互相 独立的绕组
• 对于零序电压，一般没有两个绕组，可并联接入 两套保护装置
• －保护装置主保护和部分后备保护介绍
发电机差动保护现状
• 大型发电机造价昂贵，内部故障造成的损失巨大，内部相间故障 由于故障点电势可能较低，故障时受过渡电阻影响较大，如何采 用新原理，不受过渡电阻影响，提高内部故障时保护灵敏度已成 为重要课题。
失磁保护的功能特点
• 转子电压判据
• 转子低电压判据：
•<
•
失步后 和发电机输出功率作大幅度波动
实际情况： －发电机差动尽管同型，但两侧电缆长度可能不一致，部分 机组不是真正同型； －区外故障电流倍数尽管小，但非周期分量衰减慢； 结果，导致饱和，不平衡差流增大，差动保护屡有误动发生；
定子接地保护的功能特点
• 定子接地保护 • 灵敏段： • 动作于出口时中性点零序电压经机端开口三角
零序电压闭锁，动作于信号时只判中性点零序电 压 • 高定值段：躲过各种情况下最大不平衡电压
• 实时显示转子绕组对大轴绝缘电阻 • 转子一点接地后显示接地位置 • 高精度隔离放大器 • 隔离电压
失磁保护的功能特点
• 失磁保护反应发电机励磁回路故障引起的 发电机异常运行
• 失磁判据 • 低电压判据 • 转子电压判据 • 定子阻抗判据 • 辅助判据
失磁保护的功能特点
• 高压侧母线低电压判据 •< • 高压侧断线时闭锁此判据 • 断线时闭锁本判据，并发出断线信号。
保护总体方案设计思想
• 总体方案为双主双后，即双套主保护、双套后备保护、双套异常 运行保护的配置方案。其思想是将一个发变组单元的全套电量保 护集成在一套装置中，主保护和后备保护共用一组。
• 对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装 置采用不同组，均有独立的出口跳闸回路。
• 非电量保护出口跳闸回路完全独立，和操作回路独立组屏。
定子接地保护的功能特点
• 自适应三次谐波电压比率判据：
U 3T U3N
K3wzd
• 发变组并网前后机端等效电容变化较大，并网前、后各设一个定值，根 据各自状态下装置实时显示的最大三次谐波电压比率值整定，装置根据 断路器位置接点和负荷电流自动适应状态变化
• 频率跟踪和数字滤波器相结合，在频率～范围内三次谐波电压滤过比不 受影响
• 发电机差动保护普遍采用级，区外故障不平衡电流大（尤其在非 同期合闸时），固定斜率的比率差动保护，不能很好的与不平衡 电流变化配合。
差动保护的功能特点
重合动作区 灵敏动作区 易误动区 不平衡电流
Байду номын сангаас电机差动饱和问题
以往认为： －发电机差动采用保护级，并且同型； －区外故障电流倍数小，一次电流完全相同，二次不平衡差流 小； 因此，为提高内部故障灵敏度，降低差动起始定值、比率制动系数。
的配置方案
差动保护配置说明
• 配置方案：对于 及以上机组，、 屏均配置发变组 差动、主变差动、发电机差动、高厂变差动。发 变组差动范围一般差至高厂变低压侧，也可选择 差至高厂变高压侧。
• 配置方案：对于以上、以下机组，、屏配置主变 差动、发电机差动、高厂变差动。
后备保护和异常运行保护配置说明
• 、屏均配置发变组单元全部后备保护，各自使用不同的。 • 对于零序电流保护，如没有两组零序，则 屏接入零序，
•
l n
20HZ带通滤波器
中间 变流器
B屏
负 R载
电 阻
Isef
Usef
L CR
20HZ电源 RCS-985U
发电机定子接地保护装置
转子接地保护的功能特点
• 一点接地设两段
•
灵敏段动作于信号
•
段动作于信号或跳闸
• 转子两点接地保护
•
一点接地段动作于信号，自动(可选择)
延时投入转子两点接地保护
转子接地保护的功能特点
采用了以进口元器件为基础的硬件系统，由电源和滤波 器、中间变流器、分压电阻几部分构成。采用一体化 设计，标准装置。方波电源和滤波器采用背插式结构 ，便于安装和拆卸，维护方便。
适用于各种容量汽轮发电机、水轮发电机、燃汽轮发电 机等发电机机组的外加低频电源定子接地保护。
注入式定子接地保护原理图
发电机
主变
屏可以采用套管自产零序电流。此方式两套零序电流保护 范围有所区别，定值整定时需分别计算。 • 转子接地保护因两套保护之间相互影响，正常运行时只投 入一套，需退出本屏装置运行时，切换至另一套转子接地 保护。
外加 电源定子接地保护配置
• 配置外加电源定子接地保护时，需配置电源、滤 波器、中间变流器、分压电阻、负荷电阻附加设 备，附加设备单独组成一块屏。