推荐-发变组保护配置及原理 精品
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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
Za
D OL IL
Zc
水电站发变组保护原理与配置介绍课件
50
主变复压过流保护
51
主变接地后备保护：零序过流保护作为主变压器中性点接地运行时的后 备保护。设有两段两时限零序过流保护。
52
• 零序电流I、II段的第一段动作均未跳220kV母联开关 • 第二段才跳主变高压侧开关、GCB、FCB，停机等 • 为什么这样设置？
53
原因：零序电流保护范围较广，两段母线上发生单相接地故障，零序保 护均会动作，未减少停电范围所以先跳母联开关。 以#3主变为例，主变挂在II母上，假设II母上有故障，先跳母联开关后， 故障未切除，由第二段继续跳主变高压侧开关、GCB等切除故障
32
发电机意外充电保护 用于当发电机在盘车或启停机过程未并网的情况下，发电机的断路
器意外合闸，突然加上电压的保护。保护具备鉴别同期并网或非同期合 闸功能。发电机投入运行后保护应能可靠退出，解列后投入保护功能。
33
发电机逆功率保护 用于防止机组导叶误关闭而GCB未跳闸时，发电机转为电动机运行状
态下异常振动损坏发电机。
21
负序过负荷保护（反时限），也可称为发电 机转子表层过负荷保护
检测中性点电流互感器三相电流，反应 由于发电机不对称负荷、非全相运行及外部 不对称短路产生的负序电流导致转子表层过 热的故障。
22
23
两种过负荷保护的区别 定子过负荷反应发电机对称类型故障 负序过负荷反应发电机不对称类型故障
24
失磁保护 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。主要是判断 机组的阻抗是否超过静稳阻抗圆和异步阻抗圆。 失磁保护I段延时1.8S报警 失磁保护II段延时1.8S跳闸、灭磁、启动失灵 失磁保护III段延时1S跳闸、灭磁、启动失灵
35
发电机起停机保护 反映发电机启动和停机过程中的定子接地及相间短路故障。对于定
主变复压过流保护
51
主变接地后备保护：零序过流保护作为主变压器中性点接地运行时的后 备保护。设有两段两时限零序过流保护。
52
• 零序电流I、II段的第一段动作均未跳220kV母联开关 • 第二段才跳主变高压侧开关、GCB、FCB，停机等 • 为什么这样设置？
53
原因：零序电流保护范围较广，两段母线上发生单相接地故障，零序保 护均会动作，未减少停电范围所以先跳母联开关。 以#3主变为例，主变挂在II母上，假设II母上有故障，先跳母联开关后， 故障未切除，由第二段继续跳主变高压侧开关、GCB等切除故障
32
发电机意外充电保护 用于当发电机在盘车或启停机过程未并网的情况下，发电机的断路
器意外合闸，突然加上电压的保护。保护具备鉴别同期并网或非同期合 闸功能。发电机投入运行后保护应能可靠退出，解列后投入保护功能。
33
发电机逆功率保护 用于防止机组导叶误关闭而GCB未跳闸时，发电机转为电动机运行状
态下异常振动损坏发电机。
21
负序过负荷保护（反时限），也可称为发电 机转子表层过负荷保护
检测中性点电流互感器三相电流，反应 由于发电机不对称负荷、非全相运行及外部 不对称短路产生的负序电流导致转子表层过 热的故障。
22
23
两种过负荷保护的区别 定子过负荷反应发电机对称类型故障 负序过负荷反应发电机不对称类型故障
24
失磁保护 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。主要是判断 机组的阻抗是否超过静稳阻抗圆和异步阻抗圆。 失磁保护I段延时1.8S报警 失磁保护II段延时1.8S跳闸、灭磁、启动失灵 失磁保护III段延时1S跳闸、灭磁、启动失灵
35
发电机起停机保护 反映发电机启动和停机过程中的定子接地及相间短路故障。对于定
发变组各项保护
发变组各项保护2.1 发变组比率制动差动保护2.1.1 保护采用三侧差动保护（作为发电机定子绕组、主变压器高压侧绕组、套管、高厂变低压侧之间故障的主保护。
2.1.2 保护元件电流取自主变高压侧，高厂变低压侧、发电机中性点。
2.2 发电机主变压器保护2.2.1发电机差动保护（1）采用比率制动原理构成,是发电机内部相间故障的主保护（2）差动保护动作条件:三相任一相比率差动动作;软压板和硬压板均在投入位置;差动启动元件动作;TA断线闭锁控制为不闭锁状态(0).2.2.2发电机定子接地保护作为发电机定子回路单相接地故障保护，当发电机定子绕组任一点发生单相接地时，该保护按要求的时限动作于信号或跳闸。
（1）保护原理：由基波零序电压保护发电机从机端算起的85%~95%的定子绕组单相接地；三次谐波电压保护发电机中性点附近定子绕组的单相接地。
（2）基波零序电压取自发电机端部，三次谐波零序电压保护是检测发电机端部对地与中性点对地零序三次谐波电压比值的变比;工作电压取自发电机端部电压互感器和发电机中性点侧PT。
（3）基波零序电压保护动作后跳发变组出口开关1DL、MK、厂用A、B分支、启动A、B分支快切、关主汽门、启动失灵保护。
（4）三次谐波零序电压保护动作于发信号。
2.2.3发电机匝间保护发电机匝间保护采用DP2+3U0和DP2两种保护方式。
不仅可以作为发电机内部匝间短路的主保护，还可以作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。
（1）动作条件:在正常运行时,匝间保护软压板和硬压板投入;启动元件动作;故障分量负序方向和纵向零序电压动作.在并网前,由纵向零序电压和电流小于0.06Iset作为判据,且匝间保护软压板和硬压板投入;启动元件动作.（2）保护用电流量取自发电机尾. 电压2.2.4转子一点接地（1）采用乒乓开关切换原理，作为监视发电机励磁回路对地绝缘的保护。
（2）保护电压取自转子电压：601、602及大轴。
（3）转子一点接地保护动作情况：经延时动作于信号。
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-精选
专用TV纵向零序电压匝间保护
A B C YH0
nxf0
E0
I0
n xf0
n1
o 3U0 o
零序电压匝间保护用电压互感器
n并联分支发电机零序等效电路
E0
=
1 3
α
I0
nx
f0
E0
n n 1
xf0
n 1
3n 2 x f 0
3U
0
3I 0
n n 1
xf0
n
5.2发电机裂相差动定子匝间保 护TA安装位置示意图
• 3 TV饱和引起。将引起三次谐波的虚假增大。
4.2.2单相接地时三次谐波分布特点
α E3 (1-α ) E3
N
α
S
I03
UN3 αC0f/2
C0s US3
(1-α )C0f/2
图1-38 发电机内部单相接地时 三相谐波电势分布等值电路图
E3 中性点 US3
机端
E3 UN3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 α %
1 TA6
2
AT
1 厂变差动 TA8
2 厂变分支过流
2 . 比例差动保护动作特性
3.发电机差动TA饱和问题
以往认为：
－发电机差动采用保护级TA，并且TA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。
实际情况：
－发电机差动TA尽管同型，但两侧电缆长度可能不一致，部分 机组TA不是真正同型TA；
TA1
TV6 1
1 TA6 2
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。
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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
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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
R
δ4
δ3
δ2 δ1
A
华北电力大学
7、逆功率保护
理论 传统
动作区 动作区
发变组保护原理
jQ
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。
华北电力大学
发变组保护原理
华北电力大学
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。
《发变组保护保护》PPT课件
运行工况下引起的定子绕组过电压，保护反应发电机 机端相间电压的大小。
逻辑框图：
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21
3.10低励失磁保护
发电机的励磁系统发生故障出现低励失磁时，发电机 测量阻抗、励磁电压、发电机与系统的无功交换都会 与正常运行时有所不同，失磁保护根据这些变化构成 定子判据、转子判据。 A、定子判据：
失磁保护的边界特性：
当检测到TV异常时，延时10s发出断线信号，同时按照用 户的需求来闭锁相应的保护。
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34
谢谢！
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35
（2） 主变高压侧TV异常判别原理
1）三相电压均小于18V，且任一相电流大于0.06A （TA二次额定电流为1A）或任一相电流大于0.3A（TA 二次额定电流为5A），用于检测三相失压；
2） 三个相电压的向量和（自产 3U0）大于18V， 并且两个相间电压的模值之差也大于18V（用于区别小 电流接地系统一点接地），检测一相或两相断线；
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15
3.6 转子两点接地保护
保护原理：转子一点接地保护动作后，装置自动投入 转子两点接地保护，转子两点接地保护采用机端正序 电压的二次谐波分量作为判据。
逻辑框图：
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16
3.7定子过负荷保护
保护原理：该保护反应电机定子绕组的平均发热状况。 发电机定子过负荷反时限特性曲线：
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22
B、转子判据： C、逆无功判据：发电机正常运行时向系统发出无功功率，
失磁时从系统吸收无功。 D、低电压判据： 逻辑框图：
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23
3.11 误上电保护 当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作，从系统 向发电机定子绕组倒送的大电流在气隙中产生旋转磁 场，使转子本体中流过差频电流，可能烧伤转子。
逻辑框图：
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21
3.10低励失磁保护
发电机的励磁系统发生故障出现低励失磁时，发电机 测量阻抗、励磁电压、发电机与系统的无功交换都会 与正常运行时有所不同，失磁保护根据这些变化构成 定子判据、转子判据。 A、定子判据：
失磁保护的边界特性：
当检测到TV异常时，延时10s发出断线信号，同时按照用 户的需求来闭锁相应的保护。
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35
（2） 主变高压侧TV异常判别原理
1）三相电压均小于18V，且任一相电流大于0.06A （TA二次额定电流为1A）或任一相电流大于0.3A（TA 二次额定电流为5A），用于检测三相失压；
2） 三个相电压的向量和（自产 3U0）大于18V， 并且两个相间电压的模值之差也大于18V（用于区别小 电流接地系统一点接地），检测一相或两相断线；
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15
3.6 转子两点接地保护
保护原理：转子一点接地保护动作后，装置自动投入 转子两点接地保护，转子两点接地保护采用机端正序 电压的二次谐波分量作为判据。
逻辑框图：
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16
3.7定子过负荷保护
保护原理：该保护反应电机定子绕组的平均发热状况。 发电机定子过负荷反时限特性曲线：
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22
B、转子判据： C、逆无功判据：发电机正常运行时向系统发出无功功率，
失磁时从系统吸收无功。 D、低电压判据： 逻辑框图：
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23
3.11 误上电保护 当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作，从系统 向发电机定子绕组倒送的大电流在气隙中产生旋转磁 场，使转子本体中流过差频电流，可能烧伤转子。
水电站发变组保护原理及配置介绍
也可动作于跳闸。
励磁变后备保护 设有两段过流保护，过流I段无延时动作，过流II段延时0.5S动作。
励磁变反时限过负荷保护
思考：发电机出口PT故障或断线，如何处理？
二.主变保护配置
主变差动保护设有差动速断、比率差动、工频变化量比率差动
主变复压过流保护
主变接地后备保护：零序过流保护作为主变压器中性点接地运行时的后 备保护。设有两段两时限零序过流保护。
故障未切除，由第二段继续跳主变高压侧开关、GCB等切除故障
假设故障发生则I母上，则故障切除，主变仍可继续运行。
主变间隙后备保护 主变中性点间隙在击穿过程中，零序过流和零序过压交替出现，设置该 保护作为主变压器中性点不接地或经间隙接地运行时的后备保护。
只采用了零序过压和零序过流一时限零序
零序过压一时限动作于跳高压侧开关、GCB、FCB等，不停机 零序过流一时限动作于跳高压侧开关、GCB、FCB、停机等
励磁系统故障送保护跳闸信号有： 两套调节器控制电源全部消失、两套调节器同时报“同步相序故障、脉 冲计数故障、脉冲回读故障、AD采样故障、3个功率柜同时熔断器熔断”
任何一个信号均作为励磁系统严重故障，并将信号送保护系统跳发电机
出口断路器GCB和灭磁开关FCB。
转子接地保护： 由励磁系统乒乓式、注入式两套转子接地保护送跳闸信号至机组保护。
水电站发变组保护原理 及配置介绍
主要内容
3 1 2 3 保护配置情况介绍 机组相关保护原理 变压器相关保护原理
一.保护配置情况介绍
保护概述
水电站采用南瑞RCS985系列保护装置的水轮发电机组、主变压器、励 磁变和高厂变的保护，配置有5面保护屏，其中包括：两面发电机保护屏， 两面主变压器电量保护屏和一面主变压器非电量保护屏。
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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发变组保护配置及原理
三、保护装置配置： 1、一期保护装置配置：
一期发变组保护A、B屏分别采用了GE（美国）公司生产的DGP（发电机保护）、 DTP（主变、引线保护）、SR745(高厂变、大差保护）、LPSO（失步保护）、 MIF（励磁变保护），以上各装置构成一套完整的电气量保护。 发变组保护C屏采用了南瑞（南京）公司生产的RCS-985保护装置，构成另一套 完整的电气量保护。 发变组保护D屏采用了南瑞（南京）公司生产的RCS-974保护装置，构成非电量 保护。
发变组保护配置及原理
4、两套主保护的电流回路应分别取自电流互感器互相独立的绕组，并合理 分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死区。
5、两套主保护的电压回路宜分别接入电压互感器的不同二次绕组。 6、两套完整、独立的电气量保护和一套非电量保护应使用各自独立的电源
回路（包括直流空气小开关及其直流电源监视回路），在保护柜上的安装 位置应相对独立。 7、两套电气量保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。 8、非电量保护应同时作用于断路器的两个跳闸线圈。
1、发电机纵差动保护 发电机纵差动保护是发电机相间短路的主保护。根据接入发电机中性点电流
的份额（即接入全部中性点电流或只取一部分电流接入），可分为完全纵差保护 和不完全纵差保护。另外，根据算法不同，可以构成比率制动特性差动保护和标 积制动式差动保护。
不完全纵差保护，适用于每相定子绕组为多分支的大型发电机。它除了能反 应发电机相间短路故障，尚能反应定子线棒开焊及分支匝间短路。
发变组保护配置及原理
五、常见保护种类： 1、反应短路故障的主保护（12种）
发电机纵联差动保护、发电机裂相横差保护、发电机不完全差动保护； 匝间保护（单元件横差保护、纵向零压保护）； 转子两点接地保护； 主变压器差动保护、发变组大差动保护、高压厂用变压器差动保护； 励磁变压器差动保护、励磁机差动保护； 电缆差动保护。
发变组保护配置及原理
2、反应短路故障的后备保护（5种） 复合电压闭锁过电流保护、记忆过电流保护； 复合过电流保护、限时速断过电流保护； 阻抗保护。
3、反应接地故障的保护（7种） 发电机定子接地保护、转子一点接地保护 主变高压侧零序电流保护、间隙零序电流保护、零序电压保护； 高厂变低压侧零序电流保护、零序电压保护
发变组保护配置及原理
5、主变高压侧断路器辅助保护（3种） 非全相保护； 失灵启动； 断口闪络保护等。
6、变压器非电量保护 轻瓦斯、重瓦斯； 油位、油温、绕组温度； 压力释放、冷却器故障、冷却器电源消失等；
7、发电机非电量保护 热工、断水、系统故障联跳、励磁系统故障等；
发变组保护配置及原理
六、保护原理介绍：
发变组保护配置及原理
四、常见的故障类型： 1、反应定子绕组的故障
短路故障：两相、三相短路故障； 接地故障：单相接地、两点接地短路故障； 匝间短路故障：同相同分支匝间、同相异分支匝间； 2、反应转子绕组的故障 转子一点接地故障、转子两点接地故障、部分转子绕组匝间故障； 3、异常运行 过负荷、过电压、过激磁、逆功率、误上电、失磁、失步、频率异常等；
发变组保护配置及原理
4、反应异常运行的保护（18种） 定、反时限的定子过负荷保护、负序过负荷保护、转子过负荷保护； 过电压保护、过激磁保护； 失磁保护、失步保护； 逆功率保护、程跳逆功率保护； 频率异常保护； 误上电保护、起停机保护（临时性保护）； 变压器过负荷、启动通风、闭锁调压保护； TA和TV断线异常检测。
变压器内部及引出线上的相间短路、匝间短路及大电流系统侧的单相接地短路故 障。另外，尚能躲过变压器空充电及外部故障切除后的励磁涌流。 3、发电机基波零序电压式定子接地保护
基波零序电压式定子接地保护，保护范围为由机端至机内90%左右的定子绕 组单相接地故障。可作小机组的定子接地保护。也可与三次谐波定子接地保护合 用，组成大、中型发电机的100%定பைடு நூலகம்接地保护。
发变组保护配置及原理
2、二、三、四期保护装置配置： 发变组保护A屏采用了GE（美国）公司生产的G60(发电机保护）、T60 （主变保护）、T35（高厂变保护）、LGX（逻辑箱）构成一套完整的电 气量保护。 发变组保护B屏采用了南自（南京）公司生产的两台DGT-801装置构成另 一套完整的电气量保护。 发变组保护C屏采用了GE（美国）公司生产的T60L（励磁变保护）、C30 （非电量保护） LGX（逻辑箱）构成。
动作特性由二部分组成：即无制动部分和比率制动部分。这种动作特性的优 点是：在区内故障电流小时，它具有较高的动作灵敏度；而在区外故障时，它具 有较强的躲过暂态不平衡差流的能力。
发变组保护配置及原理
差动保护比率制动特性图
Id Is
速断动作区
动作区
KZ 制动区
Iq
0
Ig
Iz
发变组保护配置及原理
2、变压器纵差动保护 变压器纵差动保护，是变压器内部及引出线上短路故障的主保护，它能反应
保护接入3U0电压，取自发电机机端TV开口三角绕组两端，或取自发电机中 性点单相TV（或配电变压器或消弧线圈）的二次。
发变组保护配置及原理
设备部电气室 王冰
发变组保护配置及原理
一、概述： 托克托发电公司#1-#8机组发电机、变压器保护
分别采用了GE公司、国电南自公司、南瑞公司生产 的微机保护装置。
按照国网公司18项反措要求全部实现了双重化 配置。能够保护发电机、变压器所有的故障类型。
发变组保护配置及原理
二、双重化设计含义： 1、每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套
保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的 运行。 2、220kV及以上电压等级变压器（含发电厂的起动/备用变压器）等主设备， 以及容量在100MW及以上的发变组微机保护应按照双重化配置（非电量 保护除外）。对于600MW级及以上发电机组应装设双重化的电气量保护， 对非电气量保护应根据主设备配套情况，有条件的也可进行双重化配置。 3、双重化配置的变压器和单元制接线方式的发变组应使用主、后一体化的 保护装置；对非单元制接线或特殊接线方式的发变组则应根据主设备的一 次接线方式，按双重化的要求进行保护配置。