发电机差动保护原理及检验培训讲义

•东方希望
•EASTHOPE
•榜样、教师、教练
3、电力系统对继电保护的要求
• 可靠性（可信赖性和安全性）
• 可信赖性：要求继电保护在设计要求它动 作的异常或故障状态下，能准确地完成动 作，即要求不拒动。
• 安全性：要求继电保护在非设计要求它动 作的其他所有情况下，能够可靠不动作， 即要求不误动。
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允许的可能最快速度动作切除故障。
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3、电力系统对继电保护的要求
• 灵敏性 • 继电保护灵敏性是指继电保护装置对设
计规定要求动作的故障及异常状态能够 可靠地动作能力 。
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•C相比率差动动作
•TA异常 •最大相差流大于1.2Ie •TA异常闭锁单相差动保 •护控制字投入
•TA异常 •纵差保护投入
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•榜样、教师、教练
•只 •有 •一 •相 •动 •作
•& •≥1
•&
•& •纵差保护出口
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•4)差流越限
•东方希望
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•6、发电机纵联差动保护
•榜样、教师、教练
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•6、发电机纵联差动保护
•榜样、教师、教练
保护构成原理，按比较发电机中性点TA与极 端TA二次同名相电流的大小及相位构成。以 一相差动为例，并设两侧电流的正方向指向
•整定。一般地，Icd = (0.2 ~ 0.3)IGe ，通常整定为0.3 IGe， IGe为发电机二次额定电流。
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•9、CSC-300方案一整定计算：
•榜样、教师、教练
•b) 差动特性比率制动系数Kres：
•Kres=krel.kap.kcc.ker •其中，Krel为可靠系数取 1.5，Kap为非周期分量 系数取2.0，Kcc为同型系数取 1.0，Ker为电流互 感器比误差取 0.1，通常为安全可靠Kres =0.3。 •按照上述原则整定的比率制动系数特性的差动保 护，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护 的灵敏系数一定满足要求，不必进行灵敏度校验。
•8、发电机完全纵差保护逻辑框图
•1)两相及三相比率制动差动
•A相比率差动动作
•&
•B相比率差动动作 •C相比率差动动作
•&
•≥1
•&
•纵差保护出口 •&
•纵差保护投入
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•榜样、教师、教练
•2) 只有一相差动动作且有负序电压大或三相电压低（一点区内一点区外单
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为了提高保护的可靠性，在稳态量差动判别的 基础上，增加采样值差动作为辅助判据。装置 具有完善的抗TA 饱和能力以及故障恢复过程中 不平衡电流对差动保护的影响。当采用完全纵 差保护时，机端和中性点侧应选用同型号、同 变比的TA，两侧电流互感器的二次负载宜匹配 一致，以最大减轻不平衡电流，降低定值，提 高灵敏度。当中性点侧引入部分分支时，发电 机完全纵差保护就构成了不完全差动保护，此 时采用单相出口方式，并选用比率制动斜率的 纵差保护方案。当采用不完全差动时，机端和 中性点侧仍可采用同型号、同变比的TA，由装
发电机内部。
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•7、CSC-300保护原理
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•发电机纵差保护作为发电机内部相间短路故障的
主保护，采用两段比率制动特性（见图2）。纵差
用，其他稳定措施是不能与其相比拟。
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3、电力系统对继电保护的要求
电力系统对继电保护的要求： 1、可靠性（可信赖性和安全性） 2、选择性 3、快速性 4、灵敏性
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保护有两种方案可选，即比率制动系数的纵差保护
和比率制动斜率的纵差保护方案。
•方案一：比率制动系数的纵差保护，动作方程为：
•Idz>ICD
•Idz>KresXIzd
(1)
•式中：I dz、I zd 分别为差动电流和制动电流，对
应的计算公式见式（2），ICD 为差动电流起始值，
Kres为制动系数。
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装设负序电流保护。
10)、失步保护：反应大型发电机与系统振荡过程的 失步保护。
11)、逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉 保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时， 从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故，故大 型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护，
用于保护汽轮机。
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•7、CSC-300保护原理
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Idz=|iT-iN|
Izd=1/2|iT+iN|
（2）
式中:iT iN分别为发电机机端和中性点
的电流相量，均以指图向系统为正。
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护设备和线路故障的保护。
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后备保护
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• 后备保护——是主保护或断路器拒动 时，用来切除故障的保护。
1、远后备保护 2、近后备保护
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辅助保护
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4、继电保护有关概念
•榜样、教师、教练
1、继电保护分类：
• 按保护的对象分类：发电机保护、变压器 保护、线路保护、母线保护、电容器（电 抗器）保护等
• 按保护原理分类：电流差动保护、电流电 压保护、距离保护、零序保护等
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相比率制动差动）
•A相比率差动动作 •B相比率差动动作 •C相比率差动动作 •负序电压>8V •最大线电压<8V
•只 •有 •一 •相 •动 •作
•&
•纵差保护出口
•≥1
•纵差保护投入
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•3)只有一相差动动作且发生TA异常
•A相比率差动动作 •B相比率差动动作
•A相差流越限 •B相差流越限 •C相差流越限
•纵差保护投入
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•≥1 •&
•5s •纵差保护出口
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•9、CSC-300方案一整定计算：
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•比率制动系数方案只设两个定值。 •a) 最小动作电流定值Icd： •最小动作电流Icd按躲过发电机额定工况下差动保护差动回路 中的最大不平衡电流
置自动调整平衡。
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•Idz
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•动作区
•Icd
•制动区
•IB
•Izd
•图 2 带比率制动特性的发电机纵联差动保护动作特性
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3、电力系统对继电保护的要求
• 选择性
M （电源侧）
N
侧）
K
L（负荷
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3、电力系统对继电保护的要求
• 快速性 • 继电保护快速性是指继电保护装置应以
备，也兼作纵差保护的后备保护。
8)、定子绕组过电压保护：用于防止突然甩 去全部负荷后引起定子绕组过电压，水轮发 电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护， 中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。
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9)、负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者 三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的 比重太大)时，会使转子端部、护环内表面等电流密 度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应
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2020/11/14
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发电机差动保护原理及检验
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1、继电保护
•榜样、教师、教练
当电力系统中的电力元件发生故障时，向
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4、继电保护有关概念
2、几个重要的概念
• 主保护 • 后备保护 • 辅助保护 • 异常运行保护
•榜样、教师、教练
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主保护
•榜样、教师、教练
• 主保护——是满足系统稳定和设备安全
要求，能以最快速度有选择地切除被保
•7、CSC-300保护原理
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方案二：比率制动斜率的纵差保护，动作方
程为：
Idz> Icd
如果Izd<IB
Idz> KID(Izd-IB)+Icd 如果Izd≥IB （3） 式中：KID为比率制动斜率，I B 为拐点电流
值，其它量意义与方案一相同。
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• 1）断开电力故障元件，最大限度地减少对 电力元件本身的损坏。
• 2）反应电力元件不正常工作状态，如接地、 过负荷等，便于监视与调整。
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2、继电保护系统作用
•榜样、教师、教练
• 3）支持电力系统安全运行。特别是保护
快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作
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•7、CSC-300保护原理
•TA 断线后发告警信号，TA 断线是否闭锁 差动保护可通过整定定值单中的功能位实 现。为了防止一点在区内、一点区外的两 点接地故障，还设有机端负序电压元件。 在差动保护仅有一相满足动作条件时，除 增加计算次数和TA 异常判断次数外，同时 机端负序电压大时，保护才发跳闸命令。
•榜样、教师、教练
• 辅助保护——是为补充主保护和后备保 护的性能或当主保护和后备保护退出运
行而增设的简单保护。
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异常运行保护
•榜样、教师、教练
• 异常运行保护是反应被保护设备或线路
异常运行状态的保护。
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5、发电机主要保护
•榜样、教师、教练
对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应 根据发电机的容量有选择地装设以下保护。
1)、纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间 短路保护。
2)、横联差动保护：为定子绕组一相匝间短路保护。 只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成
运行值班人员及时发出警告信号，或者向 所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这 些事件发展的一种自动化措施和设备。实 现这种自动化措施的成套硬件设备，用于 保护电力元件的一般称为继电保护装置。
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2、继电保护系统作用
•榜样、教师、教练
都装设这种保护。
6)、过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行 时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过 负荷保护；大型发电机应分别装设定子过负荷和励
磁绕组过负荷保护。
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•榜样、教机纵差保 护范围外发生短路，而短路元件的保护或断 路器拒绝动作，这种保护作为外部短路的后
两个或三个中性点引出端时，才装设该种保护。
3)、单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地 保护。
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•东方希望
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•榜样、教师、教练
4)、励磁回路接地保护：为励磁回路的接地故障保 护。
5)、低励、失磁保护：为防止大型发电机低励(励磁 电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁 (励磁电流为零)后，从系统中吸收大量无功功率而 对系统产生不利影响，100MW及以上容量的发电机