发电机保护配置与原理简介

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 隙零序电流元件和零序过电压元件组成，经短延时动作于 程序跳闸或全停。 2.7、转子绕组过负荷保护 转子绕组励磁电流过负荷或短路过流的后备保护，定时 限或反时限动作于程序跳闸。
XJ Group Corporation
三、保护原理
静稳阻抗：当电功角等于90°的静稳极限所对应的静 稳极限（等无功）阻抗圆。特性圆如图。 整定动作圆： Z j0.5( X X ) j0.5( X X )e j 2
set d st d st
jXΒιβλιοθήκη 圆心： j 0.5( X d X st )
一、主接线
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
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 套不同原理判据的主保护，瞬时动作于全停。 1.9、转子一点接地保护 理论上讲转子发生一点接地故障对机组无伤害，但可怕 的是两点接地短路故障。新《规程》不要求装设两点接地 保护是基于系统容量足够大，可以随时停一台或两台机组 对系统无影响，和没有更好更可靠的两点接地保护装置。 新《规程》要求大型机组配置一点接地保护。保护经延 时动作于信号或程序跳闸。
XJ Group Corporation
二、保护配置
3、异常保护 3.1、失磁保护 发电机励磁电流异常下降或全失磁的保护，第一时限动 作于信号，第二时限动作于减励磁或切换励磁电源或程序 跳闸，第三时限动作于程序跳闸或停机。 3.2、失步保护 反应系统发生不稳定振荡即失步并危及机组或系统安全 的保护，当振荡中心落在机组外延时动作于信号，当振荡 中心落在机组内时择机延时动作于程序跳闸或解列。
XJ Group Corporation
二、保护配置
2.4、复合电流保护 由低压启动过电流元件和负序过电流元件组成，是发变 组及相邻元件线路的对称或不对称称短路过电流的后备保 护，定时限动作于程序跳闸。 当配置了对称过负荷（反时限）保护和不对称过负荷 （反时限）保护就不应再配置复合电压启动过流保护和复合 电流保护。 2.5、零序过电流保护 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。
jX 0
2 Xd
R
XJ Group Corporation
动作区
Xd
各判据可以有机的组合构成多种不同方案的失磁保护。
三、保护原理
方案一、静稳阻抗+机端低电压或+定励磁低电压逻 辑组成，此方案适用于无励磁电压机组的中小机组， 大机组一般不用此方案。 方案二、静稳阻抗+异步阻抗+系统（机端）低电压 三判据构成，适用于处在负荷中心的一切大型机组， 该方案具有提前预测失磁和判定失步功能。因静稳阻 抗是直接作用于信号，要加负序电压闭锁判据。 方案三、静稳阻抗+静稳励磁低电压+系统（机端） 低电压三判据构成，适用于远离负荷中心的（水轮） 机组。
XJ Group Corporation
二、保护配置
3.3、逆功率保护 防止主汽门误关闭后汽轮机叶片在汽室作功发热软化断 裂的保护，延时动作于程序跳闸。 3.4、频率异常保护 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
三、保护原理
1、发电机差动保护 保护判据为： 动作量 Iop=I1+I2 制动量 Ires=I1-I2 动作方程 当Ires≤Ires.o Iop≥Iop.o 当Ires>Ires.o Iop>Iop.0+S(Ires-Ires.0)
XJ Group Corporation
XJ Group Corporation
XJ Group Corporation
1、单元接线
一、主接线
XJ Group Corporation
2、500kV单元接线
一、主接线
XJ Group Corporation
3、双单元机组
一、主接线
XJ Group Corporation
4、扩大单元接线
XJ Group Corporation
二、保护配置
3.6、起停机保护 发电机升速升励磁未并网前定子绕组发生单相接地或相间 短路故障的保护，延时动作于停机。 3.7、过激磁保护 发电机或变压器运行频率下降或电压升高引起铁芯工作磁 密升高的保护，定时限或反时限动作于程序跳闸。 3.8、非全相保护 断路器合闸不成功而形成非全相运行的保护，延时动作于 停机或程序跳闸。 3.9、失灵（启动）保护 断路器跳闸（不成功）失灵的近后备保护，延时动作于启 动断路器失灵。
XJ Group Corporation
二、保护配置
2、后备保护 2.1、对称过负荷保护 发变组及相邻元件线路的对称过负荷或对称短路过电流 的后备保护，定时限或反时限动作于程序跳闸。 2.2、不对称过负荷保护 发变组及相邻元件线路的不对称过负荷或不对称短路过 电流的后备保护，定时限或反时限动作于程序跳闸。 2.3、复合电压启动（方向）过流保护 发变组及相邻元件线路的对称或不对称短路过电流的后 备保护，定时限动作于程序跳闸。
三、保护原理
2、匝间保护 2.1、单元件横差 无制动特性: Iop≥Iop.0 有制动特性: Iop≥Iop.0 Ires≤Ires.0 Iop>Iop.o+Krel(Ires-Ires.o)/Ires.o Ires>Ires.o Iop.o是横差最小动作电流整定值，Ires是取机端三相最大 电流的制动电流。
Ea
发电机
a1 a2 A
Eb
b1
b2
B
N
Ec
c1
c2 C
主 变 低 压 侧
XJ Group Corporation
TV1
n
TV2 G
E0 Z0 G
TV3
G L0 A B C G a b c
G
G L1
G l2
三、保护原理
3、定子单相接地（100%）保护 3.1、双频式定子单相接地（100%）保护 A、基波零序电压式接地（95%）保护（元件） 判据： U 3U
XJ Group Corporation
三、保护原理 7、失步保护 通过判断不稳定振荡的失步机组极端阻抗穿越三阻抗元件的滑极次数 和是否落入机组区内外作出相应的跳闸方式。
jX
1
Zs Zt Zk Z st
jX
2段跳闸区 Zst
Z2
Eg Es
Eg Es 1
1段跳闸区 Ⅳ Zc II I X d′
Z1 Z3
XJ Group Corporation
二、保护配置
C、故障分量负序功率方向+纵向零序电压 由故障分量负序功率方向（或负序功率方向）作闭锁启 动元件，和专用PT开口三角侧的纵向零序电压作为动作元 件组成的匝间保护。 1.3、定子绕组单相接地（100%）保护 A、双频式定子绕组单相接地（100%）保护 适用于大型汽轮机组及中小型水轮机组，延时动作于程 序跳闸； B、注入式定子绕组单相接地（100%）保护适用于大型 水轮机组，延时动作于程序跳闸。
0 set
发电机
a N b c
QS1
A B C

XJ Group Corporation
TV0
U nv gn / 100 3
3U 0
TV1
nv U gn 100 100 / / 3 3 3
3U 0

三、保护原理
B、三次谐波电压元件 方案一（又称三次谐波电压比原理）：
U 3 s K K U 3n
XJ Group Corporation

R
Eg Es
III 0
1
Zg
R
B
四、几个认识
1、保护配置上应该是强化主保护简化后备保护，主保护 应保证接线上无死区，后备保护不要过度要求远后备保护 功能，不要求多求全。 2、单个保护重点在防止误动，原理上应多设闭锁判据； 整组保护重点在防止拒动，采用双配置。 3、主保护配置上和整定上不要一味追求高灵敏性，特别 是变压器差动保护要认识到变压器内部绕组短路故障还有 灵敏度更高更快速的瓦斯保护，所以不能过度追求内部绕 组短路故障的灵敏性。 4、变压器差动保护内部绕组短路灵敏度极限不得小于 2.5%；Yn侧端部引线接地故障变差灵敏度不减；变压器内 部绕组接地故障零序差动和分侧差动保护灵敏度高于变差
' ' p * *
方案二（又称三次谐波电压差动原理）：
U 3 s K p K U 3n K K U 3n
' p '' ' p * * *
XJ Group Corporation
K ' K '' 是方案一、方案二的三次谐波制动比系数，
' 是变比调整（平衡）系数， Kp K p 是机端与中性点侧三次谐波电压的比值。
XJ Group Corporation
二、保护配置
1.4、转子本体过热（不对称过负荷）保护 转子本体的主保护，又是不对称过负荷或不对称短路过 电流后备保护，延时或反时限动作于程序跳闸。 1.5、变压器差动保护 变压器绕组及区内引线相间、匝间短路和Yn侧区内接地 短路主保护，瞬时动作于全停。 1.6、零序差动保护或分侧差动保护 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。
Xst
R 10° ～15°
0
半径： 0.5( X d X st )
XJ Group Corporation
动作区
Xd
三、保护原理 静稳极限转子电压：静稳极限所对应的转子励磁电压，此电压低于运行 负荷功率的励磁电压。 判据： U fd Kset ( P P K set X dU fd 0 / U s Edo t )
U fd U fd .set
Ufd 静稳极限励磁电压判据
XJ Group Corporation
定励磁 低电压判据 动作区 P
0 Pt
三、保护原理
失步（异步）阻抗：当电功角大于90°后发电机进入失步（异步） 状态运行，也就进入了失步阻抗圆内。 失步阻抗圆是以-0.5X’d和Xd为直径的圆，圆内是动作区。
XJ Group Corporation
二、保护配置
3.10、断路器断口闪络保护 发电机扑捉并网时机时，断路器断口间发生闪络事故的 保护，延时动作于灭磁或启动失灵保护。 3.11、过负荷保护 延时动作于信号。 3.12、TA/TV异常 延时动作于信号。 3.13、变压器非电量保护 变压器冷却器故障、过温、油位异常等。
三、保护原理
6、失磁保护 对系统的危害：从系统吸收大量的无功，引起系统电压 下降，甚至使电力系统电压崩溃瓦解；引发系统失步振荡； 引发相邻元件或线路保护误动，扩大事故范围。 对机组的危害：转子回路中出现差频电流使转子发热， 破坏转子绝缘；定子电流增大发热；引发机组失步振荡，这 种剧烈振动使机座松动，严重威胁机组安全。 判据有：静稳阻抗、静稳转子电压、异步阻抗、系统 （机端）低电压以及无功功率方向等，它们有机的组合可以 构成很好的失磁保护。
XJ Group Corporation
三、保护原理
2.2、纵向零序电压 适用于配置了专用电压互感器PT的机组，纵向零序电压 3Uo取自专用PT开口三角绕组。为防止外部短路纵向零序不 平衡电压增大造成保护误动，须增设闭锁启动元件（如负序 功率方向或故障分量负序功率方向元件），判据: 3Uo>Uset
WFB800发变组保护 一、发变组主接线
二、发变组保护配置
三、保护原理
XJ Group Corporation
四、几个认识 五、注意问题及现场处理
一、发变组主接线
发电厂或变电站的一次设备按照设计要求连接而成的电 路称为主接线，反应了所装配的电气设备与布置、供电可 靠性、电能质量、运行灵活性、二次接线和继电保护，保 证电力系统的安全、可靠和经济运行。 主接线图是用规定符号绘制而成的电气主电路图，一般 绘成单线图。