发电机变压器保护基本原理.ppt

发电机、变压器保护基本原理
• 大机组与小机组保护配置的差异
• 小机组保护配置
差动保护、匝间保护、复压过流保护、95% （50MW以上100%） 定子接地保护、转子一点、两点接地保护、失磁保护、过电压保 护、过负荷保护（50MW以上机组反时限）、负序过负荷保护 （50MW以上机组反时限）等。
• 大机组保护配置
发电机阻抗保护 过负荷保护 失步保护
发电机过励磁保护 低频、过频保护 过电压保护 误上电保护 程序逆功率保护
备注 定、反时限 定、反时限
发电机、变压器保护基本原理
• 失磁保护
失磁对系统的危害： （1）吸收无功，导致母线电压降低，易使系统电压崩溃； （2）引起其他发电机过载； （3）由于有功摆动，可能导致振荡。
RCS-985发电机变压器组保护介绍
南瑞继保：陈 俊
Tel:025-52100568 E-mail:chenj@nari-relays.com
RCS-985 发电机变压器组保护
• 发电机、变压器保护基本原理 • 项目来源 • 装置的总体方案 • 装置的关键技术 • 试验与运行 • 总结
发电机变压器保护基本原理
除了配置以上保护外，还需配置：过励磁保护、失步保护、逆功 率保护、程序逆功率保护、频率保护、启停机保护、误上电保护、 励磁绕组过负荷等。
发电机、变压器保护基本原理
• 水轮发电机与汽轮发电机保护配置的差异
1）水轮机只配转子一点接地保护，无两点接地保护； 2）失磁保护：水轮机动作于解列灭磁，汽轮机可先减出
失磁对发电机的危害： （1）出现滑差，使转子过热； （2）电流增大，定子过热，定子端部漏磁增强，使端部的部件等过
热； （3）有功无功剧烈摆动，发电机周期性超速，威胁机组安全。
一次典型的失磁过程机端电压、电流波形
失磁时的功率、转子电压变化波形
失磁时的机端阻抗轨迹
t0
t2 t1
t0: 正常运行 t1: 进入静稳圆 t2:进入异步圆
过流 过负荷 过励磁 油位降低 油温过高 压力过大 通风系统故障 启动通风
备注 高压侧接地
发电机、变压器保护基本原理
• 发电机内部故障保护
发电机故障类型
内部短路故障保护
内部非短路性故障保护 励磁系统故障保护
汽轮机、锅炉热工系统故障和 误操作保护
保护功能 纵向差动保护 不完全纵差保护 单元件横差保护 裂相横差保护 纵向零序电压匝间保护 转子两点接地保护 定子接地保护 启停机保护 转子一点接地保护
失磁保护判据
• 常用失磁保护判据
– 定子阻抗判据：静稳圆 或异步圆 – 转子电压判据：低电压判据、变励磁低电压判据 – 低电压判据：母线电压或机端电压 – 减出力有功判据 – 无功反向辅助判据
发电机、变压器保护基本原理
• 变压器内部故障保护
故障类型
保护功能
备注
变压器内部短路故障保护
变压器纵差保护 零序差动保护
失磁保护 逆功率保护 热工保护 失磁保护
备注
定子侧
转子侧 定子侧 转子侧
发电机、变压器保护基本原理
• 发电机其他保护
故障类型 发电机外部短路故障不正常运行保护
由于系统问题引起的不正常运行保护 误操作等不正常运行保护 发电机正常停机保护
保护功能 发电机对称过流保护 发电机负序过流保护 发电机复压过流保护
依靠瓦斯保护或压力保护； 5）变压器纵差保护范围内，除包括各侧绕组外，还包括变压器的铁芯，存
• 变压器纵差与发电机纵差的不同
1）变压器各侧电流互感器型号、饱和特性不同，各侧相电流的相位也可能 不同，导致外部短路时，不平衡电流大；
2）变压器高压绕组常有调压分接头，有时还带负荷调节，导致不平衡电流 增大；
3）发电机纵差无法反映匝间短路，而变压器纵差对匝间短路有作用； 4）对变压器绕组和发电机定子绕组的开焊故障，纵差均不能反映，变压器
故障名称 对称过流 负序过流
失步 低频、过频
过负荷 过励磁 过电压 过励磁 逆功率 误上电 程序逆功率
备注 定子过热 转子过热
误强励或甩负荷 误关主汽门
发电机、变压器保护基本原理
• 变压器的故障形式
类型 变压器内部故障
变压器不正常运行状态
配合变压器冷却系统正常工作的运行状态
故障名称 相间短路 接地短路 匝间短路
力，后动作于解列灭磁； 3）水轮机一般不装设低频保护、反时限负序电流保护； 4）水轮机的三次谐波匝电势分布不同于汽轮机，其三次
谐波电压定子接地保护灵敏度较低。
发电机、变压器保护基本原理
• 发电机的故障形式
故障类型 定子侧故障
转子侧故障
故障名称 定子单相接地故障
相间故障 匝间故障 转子一点接地故障 转子两点接地故障 失磁故障
A
B
C
TV1 3U0
U TV2
3Uz
Uz IF
A
B
C
TV1 3U0
U TV2
3Uz
IF Uz
UR
励磁
系统
87G
IN1
87GS
IN2 IN
I0
Un
发电机内部图示
UR
励磁
系统
Un
发电机、变压器保护基本原理
• 大机组的特点及其对保护的影响
1）大型机组有效材料利用率提高 ①机组惯性常数明显下降，使发电机易于失步； ②发电机热容量与铜损和铁损之比显著下降，机组的过负荷能力下降，定子转子 过负荷需采取反时限特性。 2）电机参数的变化 电抗增大，定子、转子绕组电阻普遍减小 ①短路比减小，短路电流水平下降，要求保护更加灵敏； ②时间常数增大，非周期分量电流衰减慢，非周期分量的长期存在，使暂态短路 电流在若干个周期内不通过零点，使断路器断流条件恶化，同时也易使TA饱和； ③平均异步转距降低，失磁后滑差增大，从系统中吸取更多的无功，对系统不利。
瓦斯保护
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• 变压器其他保护
故障类型 变压器外部短路故障不正常运行保护
变压器本体不正常运行保护 变压器正常运行启动通风
保护功能 复压过流保护
阻抗保护 零序电流保护 零序电压保护 间隙零序电流保护
压力保护 绕组温度保护 油温温度保护
油位保护 通风故障保护
启动通风
备注
பைடு நூலகம்
发电机、变压器保护基本原理
备注
发电机、变压器保护基本原理
• 发电机的不正常运行状态
发电机本体并未发生故障，由于其他设备故障或误操作等引起的发电机不 正常运行状态。这些状态不被发现和清除将可能引起发电机本体的故障。
类型 区外短路引起的不正常运行状态
系统问题引起的不正常状态
误操作等问题引起的不正常状态 配合电厂正常操作的运行状态