发变组的保护讲义

7.1 逆功率保护逻辑图
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8.非全相保护 用于运行中的220kV及以上断路器 因误碰或操作回路故障导致一相或两相断开造成非全 相运行时的保护，保护由负序(或零序)电流和非全相 判别回路组成，非全相判别回路的断路器位置触点由 开关量输入回路读入CPU，由软件实现逻辑“与”， 保护动作经to减出力，经t1解列并发信号，经t2解除 复压闭锁并告警，经t3启动失灵保护并发信号
一.继电保护的基本知识
二.我厂发变组装设的保护及工作原理 三.我厂发变组保护柜的配置及使用要求
一.继电保护的基本知识 1.继电保护装置的作用: 就是能反应电力系统中各电气设备发生的故障和不正常 工作状态，并作用于断路器跳闸或发出报警信号的装置 2.构成各种保护的原理 都是根据电力系统发生故障时出现电流突然增、电压突 降，以及电流和电压间相位角发生变化而设计的 3.继电保护的四个特性 选择性、灵敏性、快速性、可靠性
3.3主 变压器比率制动式差动保护极性接线图
差动 辅助
在带负荷前先退出差动保护，侧各侧电流相位正确后 方可投入
3.4主变比率差动保护逻辑图
13.5差流速断 在有谐波制动的差动保护中，为了加速切除变压器内 部的严重故障，防止因TA饱和产生大量的高次谐波而 引起谐波制动，使保护不能迅速出口，为此特增设了 差动速断保护，其动作电流按照避越励磁涌流来整定， 即： Iop=KrelIe.amx 式中：Ie.amx为变压器实际的最大励磁涌流。 Krel为可靠系数，可取1.15—1.30。励磁涌流一般取 （4～6）In
13.1比率差动原理保护 采取自适应提高定值的方式，防止外部故障时由于CT 饱和引起差动保护误动，当差流中的三次谐波与基波 的比值大于某一定值时，自动提高比率制动差动的动 作值、改变比率制动系数和最小制动电流，进一步提 高保护的可靠性。 3.2对于两侧差动： Iop = | Ⅰ1 +Ⅰ 2 | Ires = |Ⅰ1 - Ⅰ2| / 2 对于三侧及以上差动： Iop = | 1 +2 +…+ n | Ires = max{ |1|，|2|，…，|n| }
220-500kV升压变压器的低阻抗保护装在高压侧 宜采用偏移阻抗继电器，作为变压器高压侧引出线、 高压母线及高压母线上各条出线始端一部分的相间 短路后备保护，偏移阻抗继电器的正方向指向母线， 采用线电压及相电流之差的0°接线方式。 反方向的动作阻抗应可靠地保护到变压器高压侧的 端部，但不能作为变压器绕组内部相间短路的后备 保护
2.3发电机匝间短路保护逻辑图
3.定子接地保护
由基波零序电压和三次谐波电压构成百分之百 定子接地保护，作为发电机定子回路单相接地 故障的保护，当发电机定子绕组任一点发生单 相接地时，由三次谐波保护动作于信号，基波 零序电压保护作用于跳闸。 3.1 保护范围 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。
、 、
/
发电机机端
2.发电机定子绕组匝间短路保护 采用纵向零序过电压及故障分量负序方向型匝间保护 作为发电机定子绕组匝间短路及定子绕组分支开焊故障 的主保护。 2.1 发电机匝间保护的原理 发电机定子绕组内部发生匝间短路，三相绕组的对称性 遭到破坏，三相机端对中性点的电压不再平衡，因为机 端电压互感器中性点与发电机中性点直接相连且不接地， 所以互感器开口三角绕组输出纵向3U0 ，而在发电机内 部或外部发生单相接地时， 3U0 仍为零。 2.2 为取得发电机纵向零序电压，本保护须接于发电机机 端专用电压互感器TV的二次侧，该TV的一次侧中性点与 发电机中性点相连且不接地。
1.3 TA接线极性图
1.4发电机比率制动式差动保护动作逻辑图
发电机差动保护（循环闭锁）
TA断线检测 闭锁控制字
Ｉ 、 、
断线信号
≥
/
A相比差动作
发电机机端 B相比差动作
≥ 2/3 ＆ 任一 相动 作 ＆ ＆ ＆ ≥
信号
全停
Ｉ 、 、
中性点侧
/
C相比差动作
负序电压动作 差动软压板投 差动启动元件 差动硬压板投
f.机端过电压判据 发电机在突然甩负荷等过电压情况下，会强行减励， 使Ufd突降，可能引起Ufd(P)判据或定励磁低电压判 据误动 ，故采取机端过电压判据且动作后延时4~6s 返回的闭锁措施来防止失磁保护误出口。
6.2失磁保护逻辑图
7.逆功率保护 逆功率保护作为汽轮发电机出现有功功率倒送， 发电机变为电动机运行异常工况的保护。 逆功率保护主要是用来保护汽轮机的叶片免受 过热损害，逆功率运行一般不能超过3min 利用这一原理，逆功率保护也可用于程序跳闸 的启动元件（主要防止正常停机时因主汽门关 闭不严引起转子超速）
5.转子一点接地加两点接地保护
在出现一点接地故障后，保护装置继续测量接地电阻和 接地位置，若已测得的值变化，当 （ 为接地点 位置的变化量）超过整定值时，保护装置就确认为已发 生转子两点接地故障，发电机被立即跳闸。动作判据为： | | > set set为转子两点接地位置变化整定值 转子发生两点接地故障的主要危害： （1）将会引起转子绕组过热导致绝缘烧毁； （2）破坏了旋转磁场的对称性，引起发电机的剧烈振 动。 所以两点接地保护动作于跳闸。
4.4 保护装置应能尽快地切除短路故障。当需要加速切除 短路故障时，可允许保护装置无选择性地动作，但应利 用自动重合闸或备用电源自动投入装置，缩小停电范围。
5.电气设备的故障类型（对称和不对称短路） 三相短路、单相接地、两相接地、两相短路、断线、 匝间短路
6.继电保护装置的输入量分为模拟量和开关量，模拟量 全部来自TA和TV的二次侧 运行当中严禁TA二次开路，TV二次短路。 因为TA二次开路时产生的高电压，会对人身和设备造 成损害，产生的不平衡电流引起保护误动。
16.1 低阻抗保护逻辑图
17.主变的间隙零序电流及零序过流保护
6.1失磁保护的主判据: a.静稳极限励磁电压Ufd(P)主判据 有预测失磁失步的功能，显著提高机组减出力或 切换励磁的效果 b.定励磁低电压辅助判据 为了保证在机组空载运行及P<Pt的轻载运行情况 下失磁时保护能可靠动作，或为了全失磁及严重 部分失磁时保护能较快出口，附加装设整定值为 固定值的励磁低电压判据，简称为“定励磁低电 压判据”,若“定励磁低电压判据”单独出口，还 需采“I<0.06In”的闭锁措施，以防止发电机并网 过程及解列过程中失磁保护误出口。
伤，还可能由于润滑油油压不足使旋转轴承磨损
12.1突加电保护逻辑图
13.变压器（发-变组、高厂变、励磁变）比率制动式差
动保护
比率制动式差动保护主要是作为变压器（发-变组、高 厂变、励磁变）内部相间短路故障、高压侧单相接地短 路及匝间层间短路故障的主保护。 带比率制动特性主要是为了防止区外故障时产生的不平 衡电流造成保护误动作 保护能正确区分励磁涌流（二次谐波制动）、过励磁故 障（五次谐波制动）。
9.1低压记忆过流保护逻辑图
10.转子表层过负荷保护 作为发电机不对称故障和不对称运行时，负序电流引 起发电机转子表面过热的保护，可兼作系统不对称故 障的后备保护。 该保护由负序过负荷(定时限)和负序过流(反时限)两部 分组成。负序过负荷(定时限)按发电机长期允许的负序 电流下能可靠返回的条件整定。负序过流(反时限)由发 电机转子表层允许的负序过流能力（转子的热容值A） 确定。
6.低励、失磁保护 发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，将会从 系统吸收无功，引起定子电流增加，导致发电机与系 统间失步，对机组本身及电力系统的安全造成重大危 害。因此大、中型机组要装设失磁保护。
为躲过发电机进相运行和防止短路时误动，将静稳极 限阻抗圆下移，避开一、二象限，按异步阻抗圆整定 在发出失磁信号后，运行人员降低发电机的出力，重 新恢复励磁，尽量避免跳闸，这对经济运行具有很大 影响。如果出力在t2内不能压下来，而过电流判据又 一直满足，则发跳闸命令以保证发电机本身的安全。
12.突加电压保护 突加电压保护作为发电机盘车状态下，主断路器误合 闸时的保护 发电机在盘车或静止时，发生出口断路器误合闸，系 统三相工频电压突然加在机端，使同步发电机处于异 步启动工况，由系统向发电机定子绕组倒送的电流 （正序电流）在气隙中产生的旋转磁场在转子本体中 感应工频或接近工频的电流，从而引起转子过热而损
8.1非全相保护逻辑图
9.低压记忆过流保护 主要作为自并励发电机的后备保护 ，由低电压元件和 三相过流元件构成。三相电流元件动作后，低电压元 件也同时动作，经“与”门启动时间元件；经延时t后 动作于停机。 设置瞬时动作延时(10s)返回这一记忆功能，主要是为 了防止自并励发电机端部短路电流衰减使电流元件中 途返回，造成保护拒动。 电流元件动作后自保持一定时间，在电压元件仍未返 回时使保护可靠动作。
3.2定子接地保护逻辑图
4.转子一点接地保护
发电机励磁回路一点接地故障时，虽然不足立刻影响 发电机的正常运行，但若不即时处理，长时间流过故 障点的电容电流将导致铁芯受损，降低转子绕组的绝 缘水平，所以一点接地必须作用于信号，提醒运行人 员酌情处理。
4.1保护原理 采用乒乓式开关切换原理，通过求解两个不同的接地 回路方程，实时计算转子接地电阻值和接地位置。
4继电保护装置应符合下列规定： 4.1 继电保护和自动装置应简单可靠，使用的元件和接点 应尽量少，接线回路简单，运行维护方便，在能够满足 要求的前提下宜采用最简单的保护。
4.2 对相邻设备和线路有配合要求的保护，前后两级之间 的灵敏性和动作时间应相互配合。 4.3 当被保护设备或线路范围内发生故障时，应具有必要 的灵敏系数。
c.静稳边界阻抗主判据 发电机失磁后，机端测量阻抗轨迹由图中第I象限随时间 进入第Ⅳ象限，达静稳边界附近进入圆内 。 d.稳态异步边界阻抗判据 发电机发生凡是能导致失步的失磁后，总是先到达静稳边 界，然后转入异步运行 e.主变高压侧三相同时低电压判据 发电机失磁后，可能引起主变高压侧(系统)电压降低，引 发局部电网电压崩溃，因此，在失磁保护配置方案中，应 有“三相同时低电压”判据 ，一般可取（0.8～0.9）Utn， 在某些场合发电机失磁后，主变高压侧电压不可能降到整 定值以下，则该判据可改为发电机机端三相同时低电压， 一般取（0.75 ～0.9）Ugn
10.1负序过流保护逻辑图
11.发电机对称过负荷保护 发电机对称过负荷保护用于大中型发电机组作 为对称过流和对称过负荷保护，接成三相式， 取其中的最大相电流判别。主要是用来保护发 电机定子绕组的过负荷或外部故障引起的定子 绕组过电流，由定时限过负荷和反时限过流两 部分组成。
11.1发电机定子绕组对称过流保护逻辑图
14.励磁变比率制动式差动保护 比率制动式差动保护是励磁机内部相间短路故障 的主保护，保护原理同主变比率制动式差动保护。
15.失步保护 本保护适用于大型发变组，当系统发生非稳定振荡即 失步并危及机组或系统安全时，动作于信号或跳闸。 15.1透镜失步保护动作牲
15.2 失步保护动作逻辑图
16.低阻抗保护 作为变压器引线、母线及相邻线路相间故障的后备 保护。可实现偏移阻抗、全阻抗或方向阻抗特性。 增设TV断线闭锁判据。
TV二次短路时产生的大电流，造成TV一次或二次熔断 器熔断，会引起保护误动
所以在重要的保护中增设了TA断线、TV断线闭锁
二.我厂发变组保护的种类及其工作原理 1.发电机比率制动式差动保护（3取2的循环闭锁方式） 比率制动式差动保护是发电机内部相间短路故障的主 保护，各侧电流的方向都以指向发电机为正方向 1.1 比率制动式差动保护中的斜率为基波制动斜率，当 区外故障时短路电流中含有大量的非周期分量，制动 Izdo增大，当动作电流Idzo大于启动电流时，制动电流 和动作电流的交点必落在制动区 1.2 当区内故障时，差电流即动作电流为全部短路电流， 制动电流则为流过非电源侧的短路电流，数值较小，平 行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内，差动保护 可靠动作。