发变组保护保护
发变组保护保护课件

TA1 * TV4
TA01
发变组主保护配置图
TA2 *
500KV
87MT
87MT 主变差动 87G 发电机纵差 87GS 发电机横差 87AT 高厂变差动 87ET 励磁变差动
TV1 TV2
87G
TA6 *
TA7
* TA05
87GS
* TA11
87ET
* TA12
TA03
* TA8 TA5
*
TA04
4.定子绕组单相接地保护
定子接地保护的必要性: a 单相接地引起非故障相及中性点电位升高。 b 中性点附近经过渡电阻接地若保护灵敏度不够而未动
作,经过长期运行,在机端侧再发生第二点接地,中 性点电位升高,第一个接地点接地电流增大,而过渡 电阻减小,结果发生相间或匝间严重短路。 c 其次单相接地引起铁心的损伤。机组越大分布电容越 大,接地容性电流越大。接地电流较大引起电弧,引 起绕组绝缘及定子铁心损坏。
常见故障及保护配置
一、常见故障及保护配置 1.发电机常用见的故障和不正常工作状态 1.1常见的故障: 定子绕组相间短路,-故障率最高 定子绕组匝间短路;
(1)同相同分支绕组的匝间短路; (2)同相不同分支绕组间的匝间短路; 定子绕组单相接地短路; 转子绕组一点或两点接地; 低励失磁;
常见故障及保护配置
我厂的匝间保护由经工频变化量负序功率方向闭 锁的高定值段匝间保护和电流比率制动式纵向 零序电压构成的灵敏段匝间保护组成,电流比 率制动纵向零序电压的动作方程为:
式中,Uzo为机端纵向零序电压, Uzozd为纵向零序电压整定值,(250V低值,高值666.6V,0.2S) Imax为机端相电流最大值, I2为发电机机端负序电流, Kzo为比率制动系数, Ie为发电机额定电流,制动系数受工频变化量负序功率方向 影响。
发变组各项保护

2.1 发变组比率制动差动保护2.1.1 保护采用三侧差动保护(作为发电机定子绕组、主变压器高压侧绕组、套管、高厂变低压侧之间故障的主保护。
2.1.2 保护元件电流取自主变高压侧,高厂变低压侧、发电机中性点。
2.2 发电机主变压器保护2.2.1发电机差动保护(1)采用比率制动原理构成,是发电机内部相间故障的主保护(2)差动保护动作条件:三相任一相比率差动动作;软压板和硬压板均在投入位置;差动启动元件动作;TA断线闭锁控制为不闭锁状态(0).2.2.2发电机定子接地保护作为发电机定子回路单相接地故障保护,当发电机定子绕组任一点发生单相接地时,该保护按要求的时限动作于信号或跳闸。
(1)保护原理:由基波零序电压保护发电机从机端算起的85%~95%的定子绕组单相接地;三次谐波电压保护发电机中性点附近定子绕组的单相接地。
(2)基波零序电压取自发电机端部,三次谐波零序电压保护是检测发电机端部对地与中性点对地零序三次谐波电压比值的变比;工作电压取自发电机端部电压互感器和发电机中性点侧PT。
(3)基波零序电压保护动作后跳发变组出口开关1DL、MK、厂用A、B分支、启动A、B分支快切、关主汽门、启动失灵保护。
(4)三次谐波零序电压保护动作于发信号。
2.2.3发电机匝间保护发电机匝间保护采用DP2+3U0和DP2两种保护方式。
不仅可以作为发电机内部匝间短路的主保护,还可以作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。
(1)动作条件:在正常运行时,匝间保护软压板和硬压板投入;启动元件动作;故障分量负序方向和纵向零序电压动作.在并网前,由纵向零序电压和电流小于0.06Iset作为判据,且匝间保护软压板和硬压板投入;启动元件动作.(2)保护用电流量取自发电机尾. 电压2.2.4转子一点接地(1)采用乒乓开关切换原理,作为监视发电机励磁回路对地绝缘的保护。
(2)保护电压取自转子电压:601、602及大轴。
(3)转子一点接地保护动作情况:经延时动作于信号。
发变组保护原理组成及原理

发变组保护的未来发展方向
智能化
随着人工智能技术的发展,发变组保护将逐 渐实现智能化,能够更加快速、准确地识别 和应对各种故障。
网络化
网络技术的发展将使得发变组保护能够实现远程监 控和诊断,提高故障处理的效率和可靠性。
集成化
未来发变组保护将更加集成化,能够将多种 保护功能集成在一台装置中,降低设备成本 和维护成本。
发变组保护原理 组变组保护的组成 • 发变组保护的原理 • 发变组保护的应用与案例分析
01
发变组保护概述
定义与重要性
定义
发变组保护是用于保护发电机变压器(简称发变组)的一套安全控制系统,主要用于监测发变组的工作状态,并 在异常情况下采取相应的控制措施,以防止设备损坏和事故扩大。
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发变组保护的案例分析
某火电厂发变组保护误动 事故
某火电厂发变组保护在运行过程中发生误动 ,导致发电机跳闸。经过调查发现,原因是 保护装置的软件算法存在缺陷,导致正常运 行时的电压波动被误判为故障。
某核电站发变组保护拒动 事故
某核电站发变组保护在变压器故障时未能正 确动作,导致变压器烧毁。经调查发现,原 因是保护装置的硬件故障导致信号处理异常
发变组保护应具备选择性,即在设备发生 故障时,能够有选择地切除故障部分,尽 量减小对非故障部分的影响。
速动性
灵敏性
发变组保护应具备速动性,即在设备发生 故障时,能够迅速切除故障部分,以减小 对设备的损坏和事故的扩大。
发变组保护应具备灵敏性,即能够灵敏地 检测到设备的异常状态,并及时采取相应 的控制措施。
重要性
发变组是电力系统中的重要设备,其安全稳定运行对于保障电力系统的正常供电和电力企业的经济效益具有重要 意义。发变组保护能够及时发现并处理设备故障,避免设备损坏和事故扩大,对于保障电力系统的安全稳定运行 具有重要作用。
发变组保护

发变组保护主要是发变组保护:主保护:发电机纵差、发电机匝间(纵向零序电压式或横差保护) 、主变纵差、发电机变压器组差动、高厂变差动;发电机后备和异常运行保护:对称过负荷(反时限) 、不对称过负荷(反时限) 、复合电压过流、程跳逆功率、过电压、失磁、失步、逆功率、100%定子接地、过激磁(反时限) 、起停机、转子一点二点接地、励磁回路过负荷(反时限) 、低频保护等、以及 TV断线和 TA 断线保护;主变压器后备和异常运行保护:主变阻抗、零序电流、过负荷、通风启动保护、以及 TV 断线、TA 断线保护;高厂变后备和异常运行保护:复合电压过流、AB 分支限时速断和复合电压过流、AB 分支零序过流、过负荷、通风启动保护等;励磁变(机)保护:速断过流保护、过负荷保护等;其它保护:失灵启动,非全相运行保护。
但小容量的发电机,保护没有那样复杂,主要有:1、纵联差动(电流速断)保护:瞬时动作于停机2、过电流保护:延时动作于停机3、过电压保护:延时动作于解列灭磁4、定子绝缘监视(单相接地):动作于发信号5、过负荷保护:延时发信号6、转子一点接地:动作于发信号7、失磁保护:动作于解列并网时,并网开关还需要装设方向过流、电流速断、低周低压振荡解裂装置等;这些功能现在都被集成在综保装置上了,具体功能可以和厂家联系,二三个模块就可以解决全部保护的问题,非常简单的。
发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用,同时发电机本身也是十分贵重的电气设备,因此,应该针对各种不同的故障和不正常工作状态,装设性能完善的继电保护装置。
发电机的故障类型主要有定子绕组相间短路、定子一相绕组内的匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流消失等。
发电的不正常运行状态主要有:由于外部短路引起的定子绕组过电流;由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷;由外部不对称短路或不对称负荷(如单相负荷,非全相运行等)而引起的发电机负序过电流;由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压;由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷;由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。
发变组保护保护原理

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发变组保护原理
4、转子接地保护
• 对1MW及以下发电机的转子一点接地故障,可装设定期 检测装置。
• 1MW及以上的发电机应装设专用的转子一点接地保护装 置延时动作于信号,宜减负荷平稳停机,有条件时可动作 于程序跳闸。
• 对旋转励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。
-摘自GB14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程
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发变组保护原理
1、发电机差动保护
• 和应涌流,区外故障及其切除过程中由于两侧TA传变特 性不一致,都易导致差动保护误动;
dia
Id
dIA
Ir
图a 相电流波形
图b 差动电流和制动电流波形
1次判别 25次判别
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发变组保护原理
1、发电机差动保护
• 采用循环闭锁原理,进一步提高差动保护的可靠性; • 具有完善的抗TA饱和能力,以及故障恢复过程中不平
发变组保护原理
6、失步保护
jX
6区
5区 4区 3区
2区
1区
Xs B
Xt
减速失步
加速失步
-Rs -Rj 0
Rj
Rs
R
δ4
δ3
δ2 δ1
A
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7、逆功率保护
理论 传统
动作区 动作区
发变组保护原理
jQ
理想
P -Pset
• 对发电机变电动机运行的异常运行 方式,200MW及以上的汽轮发电机, 宜装设逆功率保护。
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发变组保护原理
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发变组保护原理
9、变压器差动保护
• 难点:
涌流的识别; TA饱和的识别; 和应涌流或区外故障切除后各侧TA暂态特性不一致导致的 差动保护误动。
发变组保护

发变组保护说明发电机保护1) 发电机纵差保护a.该保护作为发电机定子绕组及其出线的相间短路故障的主保护。
b.保护功能:差动保护采用比率制动或标积制动的原理构成;采用循环闭锁出口方式和负序电压解除循环闭锁,具有TA断线判别功能,差动保护瞬时动作于全停。
2) 发电机定子匝间保护a.该保护是发电机定子绕组匝间短路的主保护。
b.保护功能:保护的零序电压取自机端专用TV开口三角,保护反映发电机纵向零序电压的基波分量,并用其三次谐波增量作为制动量,采用电压平衡式原理构成TV断线闭锁和负序功率方向闭锁。
保护次灵敏段瞬时动作于全停,灵敏段经延时动作于全停。
3) 发电机定子接地保护a.保护作为发电机定子绕组单相接地故障保护。
b.保护功能:保护由基波零序电压(取自机端TV开口三角3U0′)和三次谐波电压(取自发电机中性点零序电压3U0〞)部分构成;保护受TV断线的闭锁。
保护延时动作于发信号或全停。
4) 发电机对称过负荷保护a.作为发电机定子绕组过电流故障的保护。
b.保护功能:该保护反应发电机定子电流的大小,由定时限和反时限对称过负荷两部分组成。
当发电机的电流大于定时限动作整定值时,经延时发信号;而大于反时限启动电流值时,保护动作时间与电流大小成反比,出口作用于解列或程序跳闸。
5) 发电机不对称过负荷保护a.保护发动机不对称过负荷、区外不对称短路故障的后备保护。
b.保护功能:保护反应发电机定子电流中的负序分量,由定时限和反时限两部分组成。
定时限部分经延时发信号;反时限部分动作于全停。
6) 发电机转子一点接地保护a.该保护是反应发电机转子及励磁回路绝缘的保护。
采用迭加电源切换采样原理,注入电压为直流50V。
b.保护功能:保护的输入端与转子负极及大轴连接。
转子一点接地保护选择二段定值及二个延时,高定值经短延时发信号或低定值长延时动作于跳闸。
7) 发电机失磁保护a.保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障的保护。
发变组保护

45
RCS-985频率保护逻辑图
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误上电保护
由误合闸保护和断路器闪络保护组成。 误合闸保护的三种情况:1、发电机盘车时,未加励磁, 断路器误合,造成发电机异步启动;2、发电机起停过 程中,已加励磁,但频率低于定值,断路器误合;3、 发电机起停过程中,频率大于定值,断路器误合或非 同期。 盘车状态下,若系统三相工频电压突然加在机端,定 子电流将很大,转子长时间留过差频电流会被烧伤。 突然误合闸引起转子急剧加速,由于汽机可能润滑油 压不高,也会烧瓦。
14
发电机定子接地保护
出口方式:基波零序电压保护出口方式为全停, 三次谐波电压保护动作于信号。 基波零序电压保护在主变高压侧单相接地时不 应动作。 需要注意点:发电机升压前必须把中性点地刀 投入,否则会有三次谐波动作信号。
15
RCS-985定子接地保护逻辑图(一)
16
RCS-985定子接地保护逻辑图(二)
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RCS-985逆功率保护逻辑图
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频率异常保护
大型汽轮发电机允许长期运行的频率范围为 48.5-50.5Hz。 汽轮机的叶片有一自振频率,如果发电机频率 升高或降低到一定程度,叶片将发生谐振,使 材料疲劳,达到材料不允许的限度时,叶片将 断裂,造成严重事故。材料的疲劳是不可逆的 积累过程。 出口:投信号。
双套保护需要有不同的原理,因此在励磁涌流 闭锁原理方面,一套保护采用谐波制动原理, 即采用三相差流中二次谐波与基波的比值作为 励磁涌流闭锁判据。 另一套保护可以采用三相差流中的波形判别方 式。内部故障时,各侧电流经CT变换后,差流 基本上是工频正弦波。而在励磁涌流中有大量 的谐波分量存在,波形是间断不对称的。
3
RCS-985比率差动保护的动作特性
发变组保护

该保护是的励磁变后备保护。
保护功能:
a)复合电压元件由低电压和负序电压或门构成,过流Ⅱ段经复压闭锁。
b)保护设两段。当达到过流Ⅰ段整定值时,经延时启动A、B分支快切,当达到过流Ⅱ段整定值时,经延时启动出口继电器执行全停,DCS画面“励磁变后备跳闸”光字牌亮,同时事故音响报警。
保护功能
a)逆功率保护。当发电机失去原动力变成电动机运行时,发电机功率达到逆功率整定值时,延时发信,延时启动出口继电器执行全停,DCS画面“发电机逆功率”光字牌亮,同时事故音响报警。
b)程序逆功率保护,指主汽门关闭后,当功率达程序逆功率定值后,延时跳发变组出口开关,灭磁开关,跳厂用A、B分支开关,启动厂用A、B分支快切。
1) 厂变差动保护
该保护是低厂变内部及6KV电缆相间故障的主保护。
2) 厂变差动速断保护
该保护是低厂变内部发生严重故障时的主保护。
保护功能:差动速断保护动作后,瞬时跳开厂变高、低压侧开关,同时事故电笛响,“低厂变高压侧开关事故跳闸”、“低厂变低压侧开关事故跳闸”光字牌亮。
3) 厂变过流保护
该保护是发电机定子绕组匝间短路的主保护。
4)发电机定子接地保护
a)该保护是发电机定子绕组及其引出线单相接地的主保护。
5)发电机定子过负荷保护
保护由定时限过负荷和反时限过负荷两部分组成。该保护反应发电机定子绕组的平均发热状况。
6)发电机负序过负荷保护
保护由定时限过负荷和反时限过负荷两部分组成。该保护反应发电机转子表层过热状况,也可反应负序电流引起的其它异常。
7)发电机复合电压闭锁过流保护(本保护未投)
该保护是作为发电机、变压器、高压母线及相邻线路故障的后备保护。
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定时限保护:只作用发信 逻辑框图:
3.8 负序过负荷 该保护反映发电机定子绕组负序电流大小,保护发电
机转子以防表面过热。
负序过负荷反时限特性曲线:
定时限保护:只作用发信 逻辑框图:
3.9 过电压保护 保护原理:发电机过电压保护用于保护发电机各种
运行工况下引起的定子绕组过电压,保护反应发电机 机端相间电压的大小。
负序电流> 2 断路器常闭触点闭合 断路器常开触点断开 断口闪络保护投入
跳灭磁开关 1
启动失灵 2
失灵解除复压闭锁 3
3.19TA、TV异常判别
TA异常判别原理 正常情况下判断TA断线是通过检查所有相别的电流中
有一相无流且存在差流,即判为TA断线。 在有电流突变时,判据如下: 1)发生突变后电流减小(而不是增大); 2)本侧三相电流中有一相无流,且对侧三相电流健
3.发变组差动有二次谐波制动。 4.发变组差动整定计算时考虑的不平衡电流因素
Hale Waihona Puke 较多。3.3 基波零压定子接地保护
其原理反应发电机机端TV开口三角的零序电压或发 电机中性点单向TV的零序电压大小以保护发电机由机 端至机内90%左右范围的定子绕组接地故障。
逻辑框图:
3.4 三次谐波零压定子接地保护
原理:反应发电机机端和中性点的三次谐波零序电压 比。该保护仅反应距中性点25%左右的定子接地故障, 与基波零序电压式原理共同构成100%定子接地故障。
二.保护配置
1.反映短路故障的主保护
1)发电机纵联差动保护 2)发电机变压器组纵联差动保护 3)转子两点接地保护 4)匝间保护
2.反映短路故障的后备保护
1)阻抗保护
3.反映接地故障的保护
1 )定子接地保护 2 )转子一点接地保护 3 )主变零序过电流保护 4 )主变间隙零电零压保护
4.反映异常运行的保护
动作特性:
逻辑框图
3.2发电机变压器组纵联差动保护
发电机变压器组纵联差动保护 发电机变压器组纵联差动保护提供有差动电流速
断保护、比率差动保护、励磁涌流鉴别。 比率差动原理:
逻辑框图
发电机差动与发变组差动的不同之处:
1.发变组差动有速动段,而发电机差动没有。
2.比率制动特性,发变组差动有3折线,而发电机 小差只有2折。
(2) 主变高压侧TV异常判别原理
1)三相电压均小于18V,且任一相电流大于0.06A (TA二次额定电流为1A)或任一相电流大于0.3A(TA 二次额定电流为5A),用于检测三相失压;
逻辑框图:
3.5 转子一点接地保护
转子一点接地保护反应转子对大轴绝缘电阻的下降。
3.6 转子两点接地保护 保护原理:转子一点接地保护动作后,装置自动投入 转子两点接地保护,转子两点接地保护采用机端正序 电压的二次谐波分量作为判据。
逻辑框图:
3.7定子过负荷保护
保护原理:该保护反应电机定子绕组的平均发热状况。 发电机定子过负荷反时限特性曲线:
全且无变化; 满足以上条件即判为TA异常,当检测到TA异常时,发出告 警信号。同时按照用户的需求来闭锁相应的保护。
TV异常判别原理
(1) 电压平衡式TV异常判别
当机端有两组TV时,采用电压平衡原理判别两组 TV的异常。电压平衡式TV异常判别原理用于比较两组 TV(机端普通TV1和纵向匝间TV2)二次侧的电压, 当某一TV二次侧失去电压时继电器动作,经10s延时发 出断线信号。
电流取自主变高压侧TA,电压取自主变高压侧TV。 为防止TV断线引起阻抗高元件误动作,增设TV断线闭锁 元件。
阻抗特性图:
逻辑图:
3.13 主变零序过流保护 主变高压侧零序过电流保护反应主变高压侧中性点零 序电流的大小。
逻辑图:
3.14 主变间隙零流零压保护
主变间隙零流零压元件是专用于间隙接地或者分级绝 缘的变压器。主变间隙零流零压保护由间隙零序过电 流元件和零序过电压元件“或”门输出,经短延时跳 闸。
逻辑框图:
3.10低励失磁保护
发电机的励磁系统发生故障出现低励失磁时,发电机 测量阻抗、励磁电压、发电机与系统的无功交换都会 与正常运行时有所不同,失磁保护根据这些变化构成 定子判据、转子判据。 A、定子判据:
失磁保护的边界特性:
B、转子判据: C、逆无功判据:发电机正常运行时向系统发出无功功率,
1 )定子过负荷保护 2 )误上电保护 3 )失磁保护 4 ) TA和TV断线 5 )断口闪络 6 )失灵保护 7 )主变通风
5.非电量保护
1 )轻瓦斯 2 )重瓦斯 3 )压力释放 4 )油温 5 )冷却器故障 6 )断水 7 )主汽门关闭
3.保护原理和逻辑框图
3.1 发电机纵差保护原理
发电机纵差保护采用两段比率制动特性。 本套保护中我们采用比率制动斜率的纵差保护
逻辑图:
3.15 匝间保护
发电机发生匝间短路时机端专用TV(采用全绝缘, 且该TV一次侧中性点通过高压电缆与发电机中性点相 连接)的开口三角绕组两端会产生零序电压,利用这 一特点可构成纵向零序电压的内部短路保护。
3.16 主变通风
采主变高压侧CT电流,大于定值时启动第四组冷却器。
3.17 失灵保护
失磁时从系统吸收无功。
D、低电压判据: 逻辑框图:
3.11 误上电保护 当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作,从系统 向发电机定子绕组倒送的大电流在气隙中产生旋转磁 场,使转子本体中流过差频电流,可能烧伤转子。
误上电保护模拟量取自发电机端电压、机端三相电流。
逻辑框图:
3.12 阻抗保护 阻抗保护安装于主变高压侧反应相间测量阻抗的大小,
相电流、负序电流、零序电流判据 断路器辅助触点判据 保护出口
逻辑框图
负序电流> 2
零序电流> 0
≥1
断路器辅助触点闭合 保护动作
失灵保护投入
失灵解除复压闭锁 1
启动失灵出口 2
3.18断口闪络保护
断口闪络给断路器造成损坏,并可能造成事故扩 大,破坏系统稳定运行。一般情况是一相或者两相闪 络,此时产生负序电流,威胁发电机的安全。
发变组保护保护
CSC-300发变组保护装置介绍
一.组屏情况
本次改造的发变组保护柜由A ,B两个柜组 成。 其中:A柜保护由CSC-300F电气量保护和 CSC-336C非电气量保护两套装置构成。
B柜保护由JFZ-13T操作箱,CSC330F电气量保护, CSC-112G断路器辅助 保护三套装置构成。