发变组保护原理组成及原理PPT

• 3、定子单相接地
• 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，定子故障接 地电流超过一定值就可能造成发电机定子铁芯烧 坏，而发电机单相接地故障往往是相间或匝间短 路的先兆，大型发电机在系统中的地位重要，铁 芯制造工艺复杂、造价昂贵，检修困难，所以对 于大型发电机的定子接地电流大小和保护性能提 出了严格的要求。为保证大型发电机的安全，中 性点经配电变压器高阻接地的330MW机组必须使定 子接地保护动作于发电机故障停机。
一、 发变组系统保护概述
• 发电机组是电力系统中最主要的设备， 大容量机组在系统中的地位举足轻重，如 何保障发电机在电力系统中的安全运行， 就显得非常重要。由于大容量机组一般采 用直接冷却技术，体积和质量并不随容量 成比例增大，从而使得大型发电机各参数 与中小型发电机已大不相同，因此故障和 不正常运行时的特性也与中小型机组有了 较大差异，给保护带来复杂性。
发变组保护原理、组成及运行操作
王玉姣
2010.12.31
• 继电保护的任务
• 1）发生故障时，自动、迅速、有选择性的 将故障设备从系统中切除，以保证非故障 设备继续正常运行。此外，防止故障设备 继续遭到破坏。
• 2）反应电气设备的不正常工作状态。根据 不正常工作状态的种类和设备运行维护的 条件，动作发出信号，减负荷或跳闸，反 应不正常工作状态的继电保护允许带一定 的延时动作。
• 在我国电力系统中，就有过多次10～300MW机组失磁之后 用上述方法避免事故停机的事例。通过大量研究并试验， 证明容量不超过800MW的二极汽轮发电机若失磁机组快速 减载到允许水平，只要电网有相应无功储备，可确保电网 电压，失磁机组的厂用电保持正常工作的情况，失磁机组 在允许情况下可不跳闸，尽快恢复励磁。
• 大型发电机组与中小型发电机组相比，主要不同 点表现在：
• 1）短路比减小，电抗增大。大型发电机的短路比 大约减小到0.5左右，各种电抗都比中小型发电机 大。因此大型发电机组的短路水平反而比中小型 机组的短路水平低，这对继电保护是十分不利的 。发电机电抗的增大还使其平均异步转矩减低， 约从中小型发电机的2～3倍额定值减至额定值左 右。于是失磁后异步运行时滑差增大，一方面要 从系统吸取更多的无功功率，对系统稳定运行不 利，另一方面也容易引起发电机本体的过热。
• 当明白一点，发电机低励产生的危害比完全失磁更严重 ，原因是低励时尚有一部分励磁电压，将继续产生剩余同 步功率和转矩，在功角0～360°的整个变化周期中，该剩 余功率和转矩时正时负地作用在转轴上，使机组产生强烈 的振动，功率振荡幅度加大，对机组和电力系统的影响更 严重。此情况下一般失步保护会动作，如果失步保护未动 作，出于大机组的安全考虑，应迅速拉开灭磁开关。
• 二、 保护配置原则
• 1. 330MW发电机组的配置原则应以能可靠地检测 出发电机可能发生的故障及不正常运行状态为前 提，同时在继电保护装置部分退出运行时，不影 响机组的安全运行。在对故障进行处理时，应保 证满足机组和系统两方面的要求，因此，主保护 应双重化。 2. 关于后备保护，发电机、变压器已有双重主保 护甚至已超双重化配置，本身对后备保护已不做 要求，高压主母线和高压线路主保护也都实现了 双重化，并设置了开关失灵保护，因此，可只设 简单的保护来作为相邻母线和线路的短路后备， 对于大型机组继电保护的配置原则是：加强主保 护（双重化配置），简化后备保护。
• 4、失磁
• 发电机低励（表示发电机的励磁电流低于静稳极限所对应 的励磁电流）或失磁，是常见的故障形式。发电机低励或 失磁后，将过渡到异步发电机运行状态，对电力系统和发 电机本身危害极大。汽轮发电机组有一定的异步运行能力 ，如东方电机厂生产的330MW汽轮机组在失磁后允许40%负 荷持续运行15min。
• 3. 继电保护双重化配置的原则是：两套独立的CT 、PT检测元件，两套独立的保护装置，两套独立 的开关跳闸机构，两套独立的控制电缆，两套独 立的蓄电池供电。 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》 DL400-91及相关反措要求，我公司发电机变压器 组、高厂变、励磁变压器、#2启备变等主设备保 护按全面双重化（即主保护和后备保护均双重化 ）配置。
• 2）时间常数增大。大型发电机组定子回路时间常 数和比值显著增大，短路时定子非周期电流的衰 减较慢，整个短路电流偏移在时间轴一侧若干工 频周期，使电流互感器更容易饱和，影响大机组 保护正确工作。
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3）惯性时间常数降低。大容量机组的体积并不随 容量成比例地增大，有效材料利用率提高，其直 接后果是机组的惯性常数H明显降低，600MW发电 机的惯性时间常数在1.75左右，在扰动下机组更 易于发生振荡。
• 对于汽轮发电机，失磁后还可以采取另一种措施，即监视 母线电压，当电压低于允许值时，为防止电力系统发生振 荡或造成电压崩溃，迅速将发电机切除；当电压高于允许 值时，则不应当立即把发电机切除，而是首先采取降低原 动机出力等措施，并随即检查造成失磁的原因，予以消除 ，使机组恢复正常运行，以避免不必要的事故停机。如果 在发电机允许的时间内，不能消除造成失磁的原因，则再 由保护装置或由操作人员手动停机。
• 三、发电机主要故障、异常，应配保护
• 1、 定子绕组的相间短路
• 发电机定子绕组发生相间短路若不及时切除，将烧毁整个 发电机组，引起极为严重的后果，必须有二套或两套以上 的快速保护反应此类故障。对于相间短路，国内外均装设 纵联差动保护装置，瞬时动作于全停。
• 2、定子绕组匝间短路
• 单机容量的增大，汽轮发电机轴向长度与直径之比明显加 大，这将使机组运行中振动加剧，匝间绝缘磨损加快，有 时还可能引起冷却系统的故障，因此应装设灵敏的匝间短 路保护。目前为止，反应发电机定子匝间短路的保护有： 单元件横差保护、负序功率方向保护、纵向零序电压保护 和转子二次谐波电流保护。
• 4）热容量降低。中小型发电机组定子绕组在1.5 倍额定电流下允许持续运行2min，转子励磁绕组 在2倍额定电流下允许持续运行30s；而330MW机组 在同样的工况下，只能持续运行30s和10s。过流 能力随着容量的增加而显著下降，负序过电流能 力I2t值对中小型机组为30左右，而330MW机组则 减小到4.0。