发变组继电保护基本知识及动作过程

发变组继电保护原理及动作过程

一、发变组继电保护配置的基本要求：发变组继电保护继电保护配置过程中必须满足四性（即：可靠性、选择性、速动性及灵敏性）的要求，必须保证在各种发电机异常或故障情况下正确的发信或出口动作。根据GB14285的规定，按照故障或异常运行方式性质不同，机组热力系统和调节系统的条件，我公司发变组保护的出口方式有以下几种：

1．全停：断开发电机-变压器组断路器、灭磁，关闭原动机主汽门，启动快切断开厂分支断路器。

2．降低励磁。

3．减出力。

4．程序跳闸：先关主汽门，待逆功率保护动作后断开主断路器并灭磁。

5．信号：发出声光信号。

二、我公司发变组保护配置情况介绍：

我公司发变组保护每台机共有三面屏柜，分别为发变组保护A柜、B 柜、C柜，A柜及B柜为冗余设计，两面柜的保护配置完全相同，都是发变组的电气量保护；C柜为主变和高厂变的非电量保护。

发变组电气量保护配置有以下几种类型：

1．定子绕组及变压器绕组内部故障主保护：发电机差动、主变压器差动、发变组差动、高厂变差动、励磁变差动、发电机匝间保护、定子接地。

2．定子绕组及变压器绕组内部故障后备保护：发电机对称过负荷、发电机不对称过负荷、低阻抗、高厂变复压过流、励磁变过流、励磁绕组过负荷。

3．转子接地保护

4．发电机失磁保护

5．发电机失步保护

6．发电机异常运行保护：发电机过励磁保护、发电机频率异常保护、发电机逆功率保护、发电机程跳逆功率保护、启停机保护、断口闪络保护、发电机断水、发电机热工。

7．主变（间隙）零序保护

8．厂用电后备保护：厂变分支过流、分支限时速断、分支零序过流。9．断路器失灵启动

变压器非电量保护：

1．变压器重瓦斯

2．变压器轻瓦斯

3．变压器压力释放

4．变压器油温异常

5．变压器油位异常

6．变压器冷却器全停

三、重要保护简绍

1．差动保护：包括发电机差动、发变组差动、主变差动、厂变差动、励磁变差动。我司保护装置的差动保护采用比率制动式保护，以各侧

电流差为动作电流，三侧电流最大值或两侧电流平均值做为制动电流。回路示意图及制动特性图如下：

差动保护属于严重内部故障，动作于全停。

2．发电机匝间保护：我公司发电机只引出3个端子，中性点也只可能有3个引出端，对于定子绕组的匝间短路无法配置裂相横差保护和零序电流型横差保护。因此采用纵向基波零序电压保护。纵向基

波零序电压保护用于保护发电机定子绕组匝间短路或开焊故障，实际上此保护也反应发电机内相间短路。

因为发电机中性点不直接接地，所以发电机内部相间、匝间短路表现为机端三相对中性点的不平衡，即对中性点而言机端出现纵向零序电压3U0’； 为了防止外部短路时误动作，一般会增设故障分量负序方向元件，当外部短路时负序方向由系统流入发电机，内部短路时负序方向由发电机流入系统。

发电机匝间保护属于严重内部故障，动作于全停。

3．发电机定子接地保护：

1）基波零序电压

定子绕组的单相接地（定子绕组与铁芯间的绝缘破坏）是发电机最常见的一种故障，大中型发电机定子绕组中性点不接地或经高阻抗接地。它具有一般不接地系统单相接地短路特点

设A 相距中性点α处单相接地 发电机中性点将发生位移，产生零序电压。故障点零序电压为 .

...)()(3/1A dA dB dA do E U U U U αα-=++=

我公司基波定子接地定值为10V ，保护定子的90%，动作为全

停。

2）三次谐波电压

动作原理：

a) 汽轮发电机正常运行时，机端三次谐波电压U3T小于中性点三次谐波电压U3N，两者虽在大小上不相等，但相位完全一致；

b) 当金属性接地故障点位于靠近中性点的半个绕组区域内（α≤0.5）时, U3N绝对值小于U3T绝对值；当金属性接地故障点靠近机端时正好相反，此时和正常状态难以区分；

c) 接地点越靠近中性点，比较三次谐波绝对值得接地保护能动作的过渡电阻越大，表现越灵敏；当接地点位于绕组中心（α=0.5）时，保护能动作的过渡电阻为0；接地点靠近机端一侧（α>0.5），则金属性接地也不能动作。

我公司保护方案基波零序过电压保护与三次谐波电压保护共同组成100%单相接地保护。

三次谐波电压保护由动作接近于中性点，故障电流小，动作于发信。保护动作后，经检查确定，应向省调申请停机处理，以避免事故扩大。

3．发电机对称过负荷：发电机对称过负荷分为定时限和反时限，定时限启动为1.15倍额定电流，动作于减负荷。反时限过负荷常数为37.5，动作于程跳。

4．发电机不对称过负荷：电力系统发生不对称短路，或三相负荷不对称时，将有负序电流过发电机的定子绕组，并在发电机中产生相对于转子以两倍同步转速旋转的磁场，从而在转子中产生倍频电

流。倍频电流在流过转子表层时，将在护环与转子本体之间和槽楔与槽壁之间等接触面上形成过热点，将转子烧伤，还将形成局部高温，导致转子表层金属材料的强度下降，危机机组的安全。

不对称定时限过负荷保护的动作电流按发电机长期允许的负序电流I2∞下能可靠返回的条件整定，动作于信号

不对称过负荷反时限保护的动作特性，由制造厂家提供的转子表层允许的负序过负荷能力确定。动作于全停。

5．低阻抗保护：与线路阻抗保护配合，作为发-变组的后备保护。动作于全停。

6．转子接地保护：发电机转子一点接地故障是发电机常见的故障形式之一，两点接地故障也时有发生，一点接地故障对发电机并不造成危害，但若再相继发生第二点接地故障，则部分转子绕组被短路，可能烧伤转子本体，振动加剧，甚至可能发生轴系和汽轮机磁化，使机组修复困难、延长停机时间。我公司在转子一点接地保护动作发出信号后，应立即转移负荷，实现平稳停机检修。两点接地保护2.5秒动作于停机。

7．发电机失磁保护：失磁保护，有时也称为低励保护。低励，表示发电机的励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流，与正常欠励运行和完全失磁不同；失磁，表示发电机完全失去励磁。发电机低励或失磁是常见的故障形式，特别是大型机组，励磁系统的环节比较多，增加了发生低励和失磁的机会。主要判据如下：

1）系统侧主判据