数字式发电机保护装置

2.5.2冲击
装置能承受GB7261中17.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。
2.5.3碰撞
装置能承受GB7261第18章规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。
2.
a)环境温Leabharlann Baidu：工作：-40℃～85℃。
贮存：25℃～+70℃,在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变
化,温度恢复后,装置应能正常工作。
速动段的固有动作时间：
1.2倍整定值时测量，不大于50ms
2.2.6暂态超越
不大于5%
2.2.7模拟量测量回路精度
装设专用测量子模件的测控装置：
电流、电压：0.2级
功率、电度：0.5级
2.3
2.3.1绝缘电阻
装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。
3
对于水轮发电机多应装设转子一点接地保护，保护动作于信号，保护采用新型叠加直流原理，利用微机智能化测量技术克服传统保护中两极灵敏度不均匀的缺点，能准确计算出转子对地的绝缘电阻值，保证转子任一点对地接地的灵敏度，同时在不起励时也能发现转子一点接地故障，保护根据计算出的转子对地电阻，当电阻小于整定值时经整定延时发告警信号。
√
反时限负序过流保护
√
PT断线告警
√
发电机断水(开关量)
√
发电机热工(开关量)
√
发电机励磁事故(开关量)
√
主汽门关闭(开关量)
√
其它备用非电量开入
√
√
遥控功能压板
√
√
GPS对时
√
√
远方管理
√
√
二
2.1
2.1.1额定直流电压：220V或110V（订货注明）
2.1.2额定交流数据：
a)相电压 V
b)线电压100V
3.2.比率差动
采用常规比率差动原理，其动作方程如下：
Id> Icd（IrIr0）
Id- Icd>Kcd·(Ir- Ir0)(Ir≥Ir0)
同时满足上述两个方程时，比率差动元件动作。其中，Id为差动电流，Ir为制动电流，Kcd为比率制动系数，Icd为差动电流门槛定值，Ir0为拐点电流值。
建议将元件中的拐点电流Ir0设定为1.0倍的高压侧额定电流，以保证匝间短路在制动电流小于额定电流即IrIe时，没有制动作用。
2.
2.4.1静电放电抗干扰度
通过GB/T 17626.2－1998标准、静电放电抗干扰Ⅳ级试验。
2.4.2射频电磁场辐射抗干扰度
通过GB/T 17626.3－1998标准、射频电磁场辐射抗干扰度3级试验。
2.4.3电快速瞬变脉冲群抗扰度
通过GB/T 17626.4－1998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度Ⅳ级试验。
2)其余两相电流于启动前电流相等。
3.3.2
如差流大于15％的额定电流，经判别超过10s后，发出告警信号。并报告差流越限，但不闭锁差动保护。这一功能兼起保护装置交流采样回路的监视功能。
3
发电机失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护，由发电机定子阻抗作为主判据，结合发电机励磁低电压和系统低电压作为辅助判据，并具备TV断线闭锁功能，TV断线发告警信号。
b)相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均
最低温度为25℃且表面无凝露。最高温度为+40℃时,平均最大相对湿
度不超过50%。
c)大气压力：86～106kPa（相对海拔高度2km以下）
三、软件功能说明
3.1.
当任一相差电流大于差动速断整定值时，保护动作于全停。用于发电机在区内发生严重故障情况下快速切除发电机。差动速断定值应能躲过外部故障的最大不平衡电流，并考虑到电流互感器饱和因素，一般取3～8倍的额定电流。
3
发电机复合电压过流保护是作为发电机对称和不对称短路故障的后备保护，保护判别发电机三相电流、AC相线电压和负序电压，当任一相电流大于定值，且AC相线电压小于定值或负序电压大于定值时出口，保护设置有两段延时，一段动作于解列或解列灭磁，二断动作于停机，保护可选择带电流记忆功能。
3
发电机反时限过流保护反应发电机定子绕组电流大小，保护绕组因电流过大而导致定子绕组过热，保护判别发电机三相电流大小，由三个部分组成：
可独立整定32套保护定值，定值切换安全方便
高精度的时钟芯片，并配置有GPS硬件对时电路，便于全系统时钟同步
配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC870-5-103标准通信规约
尽心的电气设计，整机无可调节器件
高等级、品质保证的元器件选用
优异的抗干扰性能，组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件
完善的自诊断功能
1)下限定时限：当三相电流任一相电流大于下限定值但不满足反时限启动值时，按下限延时动作于告警信号；
2)反时限：当三相电流任一相电流大于反时限启动值时，按反时限动作方程 (I2-1)t≥K动作， 式中：I--为发电机电流标么值，K—发电机定子绕组允许发热时间的常数；
3)上限定时限：当三相电流任一相电流大于上限定值，按上限延时动作于出口跳闸。
通过GB/T 17626.9－1998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。
2.4.8阻尼振荡磁场抗扰度
通过GB/T 17626.10－1998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。
2.4.9振荡波抗扰度
通过GB/T 17626.12－1998标准、振荡波抗扰度4级试验。
2.5 机械性能
2.5.1振动
装置能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验。
c)交流电流5A或1A（订货注明）
d)额定频率50Hz
2.1.3功率消耗：
a)直流回路正常工作时：不大于15W
动作时：不大于25W
b)交流电压回路每相不大于0.5VA
c)交流电流回路额定电流为5A时：每相不大于1VA
额定电流为1A时：每相不大于0.5VA
2.1.4状态量电平：
CPU及通信接口模件的输入状态量电平24V（18 V～30V）
2.3.4耐湿热性能
装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。最高试验温度+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据2.3.1的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75％。
防水、防尘、抗振动的机箱设计
免调试概念设计
1.3功能配置
表1 本系列产品的型号及功能配置表
功能
NGP8001A
NGP8001B
差动速断
√
比率制动式差动
√
CT断线闭锁差动
√
CT断线告警
√
定子过电压保护
√
定子接地保护
√
过负荷告警
√
反时限过流保护
√
横差保护
√
失磁保护
√
转子一点接地保护
√
转子二点接地保护
√
复合电压过流保护
2.3.2介质强度
在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
2.3.3冲击电压
在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。
差动电流门槛判据不宜过小，建议取Icd＝(0.3～0.5) Ie。
比率制动系数的整定可按以下的公式进行:
Kcd=Kk·(Ktx·Fwc+ △Fph)
其中，Kk为可靠系数，取1.3～1.5
Ktx为同型系数，取1.0
Fwc为电流互感器的允许误差，取0.1
△Fph为因电流互感器引起的电流不平衡产生的相对误差，取0.05
GPS对时脉冲输入电平24V（18 V～30V）
各CPU输出状态量（光耦输出）允许电平24V（18 V～30V）
驱动能力150mA
2.2
2.2.1采样回路精确工作范围（10％误差）
电压：0.4V～120V
电流：0.08In－20In
2.2.2接点容量
信号回路接点载流容量400VA
信号回路接点断弧容量60VA
2.2.3跳合闸电流
断路器跳闸电流0.5A~4A（订货注明）
断路器合闸电流0.5A~4A（订货注明）
2.2.4各类元件精度
电流元件：<5%
电压元件：<5%
时间元件：0s-1s时，误差不超过40ms;
1s以上时，误差不超过<±2.5％;
频率偏差：<0.02Hz
2.2.5整组动作时间(包括继电器固有时间)
3
对于发电机，尤其是水轮发电机，在甩负荷后由于调速系统调速跟不上，容易出现定子电压超出允许范围的过电压现象；此时一般需配备过电压保护，保护取自发电机机端线电压，当任一相大于整定值时经整定的延时动作于停机。
3
发电机定子接地保护可用于发电机中性点不接地或经消弧线圈接地的接地方式，保护取自发电机机端开口△绕组电压，当开口△绕组电压大于整定值时经整定延时出口。
NGP8001系列
数字式发电机保护装置
国家电力公司南京电力自动化设备总厂
南京艺博自动化系统有限公司
一
1.1装置概述
NGP8001系列数字式发电机保护装置采用高性能芯片支持的通用硬件平台，维护简便；全以太网通讯方式，数据传输快速、可靠；完全中文汉化显示技术，操作简捷。
基于防水、防尘、抗振动设计，可在各种现场条件下运行。
瞬时TA断线判别在满足下列任何一个条件时，将不进行TA断线判别：
1)启动前某侧最大相电流小于该侧额定电流的20％，则不判该侧；
2)启动后相电流最大值大于该侧额定电流的120％；
3)启动后任一侧电流比启动前增加。
在上述三个条件均不满足的情况下，如某一侧同时满足以下条件，则判为CT断线：
1)只有一相电流为零；
适用于容量为50MW及以下的火力和水力发电机保护。
1.2装置主要特点
摩托罗拉32位单片机技术，使产品的稳定性和运算速度得到保证
保护采用14位的A/D转换器、可选配的专用测量模块其A/D转换精度更是高达24位，各项测量指标轻松达到
配置以大容量的RAM和Flash Memory，可记录8至50个录波报告，记录的事件数不少于1000条
其动作逻辑如下：
系统低电压〈定值
&t3/0发信或发信且停机
阻抗圆满足
&t/0+t1/0发信或发信且切换励磁
PT断线
&t2/0发信或发信且停机
Ufd转子低电压〈
转子低电压动作判据方程为：
Kf×Vfd/125 < (P-Pt)/866
3
发电机过负荷保护反应发电机定子绕组过负荷或故障引起的定子绕组过流而导致绕组过热，保护判别发电机绕组B相电流的大小，当电流大于整定值时经延时发告警信号。
1)下限定时限：当负序电流大于下限定值但不满足反时限启动值时，按下限延时动作于告警信号；
2)反时限：当负序电流大于反时限启动值时，按反时限动作方程(I22-K)t≥A动作，式中：I2--为发电机负序电流标么值，K—发电机长期运行运行负序电流的标么值，A—发电机转子表层承受负序电流能力的常数；；
3)上限定时限：当负序电流大于上限定值，按上限延时动作于出口跳闸。
2.4.4浪涌（冲击）抗扰度
通过GB/T 17626.5－1999标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。
2.4.5射频场感应的传导骚扰度
通过GB/T 17626.6－1998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验
2.4.6工频磁场抗扰度
通过GB/T 17626.8－1998标准、工频磁场抗扰度5级试验
2.4.7脉冲磁场抗扰度
比率制动系数Kcd建议取值范围为0.3～0.7。
Id＝∣ + ∣
Ir＝∣ - ∣/2
式中， 、 分别为机端侧和中性点侧电流。
3.3.
具有瞬时TA断线闭锁或告警功能及差流越限告警功能。
3.3.1
比率差动启动后，需经过瞬时TA断线的检测，保证差流不是由于断线引起的。判别为TA断线后，发出告警信号，报告TA断线，通过调整控制字可以决定是否闭锁差动保护。
3
对于水轮发电机，装设转子一点接地保护后，可以不装设二点接地保护，中小型汽轮发电机可装设转子二点接地保护，当励磁回路发生二点接地故障后，定子绕组机端侧必存在二次谐波电压，保护取自此二次谐波电压，受一点接地保护闭锁，当发生一点接地故障后，机端二次谐波正序电压大于整定值时，经整定延时出口。
3
若发电机机端PT有负序电压出现，但机端电流没有负序则判断为PT断线，PT断线功能可用于闭锁相关的保护。
3
发电机横差保护通常用于反应发电机定子绕组的匝间短路和某一并联绕组的开焊，保护取自发电机中性点双分支间的不平衡基波电流，但电流大于定值时经整定延时动作于告警或跳闸。
3
电力系统中发生不对称短路或三相负荷不平衡时可能在发电机定子绕组中流过负序电流，并在转子中产生倍频电流，引起转子表层过热，发电机反时限负序过流保护保护转子在上述情况下不长期过热使转子绝缘降低而导致发电机损坏，保护判别发电机定子负序电流大小，由三个部分组成：