发电机——变压器组的保护配置课件1
2×200MW发电机-变压器组继电保护设计
电力工程基础课程设计报告题目2×200MW发电机-变压器组继电保护设计系别电子与电气工程系专业电气工程及其自动化（电力系统）班级0920325学号092032502姓名颜丽芬指导教师黄新完成时间2012年11月29日评定成绩绪论 (3)0引言 (3)继电保护概述 (3)第一部分设计任务书 (4)0.1设计项目 (4)0.2设计要求 (4)0.3设计材料 (5)0.4设计任务 (5)第二部分设计计划书 (5)1主变压器的选择 (5)1.1主要设备型号及参数 (5)1.2系统运行主变压器和发电机中性点接地方式 (7)1.3发电机变压器组参数及系统运行方式 (8)2保护配置 (8)2.1发电机的保护部分 (9)2.2变压器部分继电保护整定 (11)2.3相间短路的后备保护 (12)3继电保护整定计算 (13)3.1发电机继电保护整定 (16)3.2继电保护整定计算结果一览表 (17)4收获和体会 (17)5参考文献 (18)绪论0引言继电保护概述电力系统在运行中，由于电气设备的绝缘老化、损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能发生各种故障和不正常运行状态。
最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路，最常见的不正常运行状态是过负荷，最常见的短路故障是单相接地。
这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全和可靠运行，这就需要继电保护装置来反应设备的这些不正常运行状态。
所谓继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本作用是：⑴当电力系统发生故障时，能自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭受损坏。
⑵当系统发生不正常状态时，能自动地、及时地、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。
可见，继电保护装置是电力系统必不可少的重要组成部分，对保障系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。
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。
发电机——变压器组的保护配置课件1
TV配置方案说明
1.A、B屏尽量采用不同的电压互感器或互相独立的绕 组。 2.对于发电机保护，配置匝间保护方案时，为防止匝 间保护专用TV高压侧断线导致保护误动，一套保护需 引入两组TV。如考虑采用独立的TV绕组，机端配置的 TV数量太多，一般不能满足要求。发电机机端建议配 置三个TV绕组：TV1、TV2、TV3，A屏接入TV1、TV3电 压，B屏接入TV2、TV3电压。正常运行时，A屏取TV1电 压，TV3作备用，B屏取TV2电压，TV3作备用，V，只做复压过流的复压后备，不做接地保护的后备） 3. 对于零序电压，一般没有两个绕组，同时接入两 套保护装置。
保护配置原则
（1）着眼点不应仅限机组本身，而且要从保障整个电力系统安 全运行来综合考虑 （2）大型发电机组继电保护的配置并没有统一的规定，机组容 量越大采用保护的种类越多，要求性能指标越高
（3）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 为前题，提出继电保护应双重化
后备及其他保护的配置
应对以下保护给予足够的重视： 1）包括双重化差动保护、定子接地保护、负 序过流保护、过励磁（过电压）保护、失磁失 步保护 2）相应的考虑配置低频、误上电、起停机保 护 3）保护特性方面应考虑机组的能力相匹配， 尽可能在过热保护上采用反时限特性。
后备保护配置说明
A、B屏均配置发变组单元全部后备保护，各自使用 不同的TA。 （1）对于零序电流保护，如没有两组零序TA，则A 屏接入零序TA，B屏采用套管自产零序电流。此方式 两套零序电流保护范围有所区别，定值整定时需分 别计算。 （2）转子接地保护因两套保护之间相互影响，正常 运行时只投入一套，需退出本屏装置运行时，切换 至另一套转子接地保护。
发变组保护
发电机－变压器组的微机继电保护装置采用双重化配置（非电气量除外），其特点如下：1.两套发电机－变压器组的微机继电保护装置（包括出口跳闸回路）完整、独立安装在各自的屏内，之间没有任何电气联系。
当运行中的一套保护因异常需退出或检修时，不影响另一套保护的正常运行。
2.每套保护装置均配置完整的差动等主保护、后备保护及异常保护，能反应被保护设备的各种故障运行状态。
3.每套装置的交流电压和交流电流分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组，其保护范围应交叉重迭，避免死区。
4.非电量保护设置独立的电源回路（包括直流小空气开关及直流电源监视回路），出口跳闸回路应完全独立，在保护柜上的安装位置也相应相对独立。
发变组保护柜配置情况我公司发变组保护采用了国电南京自动化股份有限公司生产的DGT801系列保护装置。
每台机组各配5面发变组保护柜，A/B柜为发电机、励磁变的保护，每个柜子各配有两套DGT801B装置，分别为主保护、后备保护装置；C/D柜为两台高压厂变的电气量保护，每个柜子各配有两套DGT801C保护装置；E柜为发变组非电量保护，配有两套DGT801F保护装置。
保护装置电源保护装置的直流电源：每面保护盘有两路直流电源，分别取自单元机组的110V直流A、B段，通过转换开关进行切换，注意：两套保护的直流电源不能同时取自同一直流母线上。
保护装置的交流电源：保护装置的交流电源取自机组UPS电源，由于打印机使用。
发电机保护配置1.发电机差动保护(－K87)2.发电机定子接地保护（－K64G1，－K64G2）3.发电机失磁保护（－K40）4.发电机失步保护（－K78）5.发电机定子匝间保护(-K58)6.阻抗保护(-K21)7.发电机负序电流保护（－K46）8.发电机过电压保护（－K59）9.突加电压保护（－K50/27）10.过激磁保护(-K24)11.电压制动过电流保护（－K51/27）12.发电机过负荷保护（－K49）13.发电机逆功率保护（－K32）14.频率异常保护（－K81）15.起停机保护（－K50/81）发电机励磁系统保护配置1.励磁变压器差动保护(－K87)：2.励磁变速断保护（－K50）3.励磁变过流保护（－K51）4.励磁系统过负荷保护（－K49）5.发电机转子一点接地保护主变压器电气量保护配置1.主变压器差动保护(－K87)：2.主变复合电压闭锁过流保护（－K51/27）3.主变高压侧零序方向过流保护（－K51N）4.主变过激磁保护:5.500kV断路器闪络保护（-K47）6.500kV断路器非全相保护（-K28）7.发电机变压器组断路器失灵保护(50BF)高厂变电气量保护配置1.高厂变差动保护－K872.差动速断保护－K87/K503.复合电压闭锁过流保护（－K51/46）4.高厂变低压侧零序过流保护(-K51N)5.高厂变低压侧限时速断/过流保护(-K151/150)变压器非电气量保护配置1.重瓦斯保护2.轻瓦斯保护3.油位高4.油位低5.压力释放6.油温过高7.冷却系统故障8.冷却器全停保护（主变）PT、CT的作用1.发电机中性点PT：40kVA、20kV/0.22KV二次电阻：0.47欧姆。
发电机和变压器的中性点课件
02 变压器中性点
变压器中性点的定义
变压器中性点：指变 压器三相绕组星形连 接的公共点。
中性点的接地与否以 及接地方式对变压器 的正常运行和保护至 关重要。
在中性点上，三相电 压相位相同，但幅值 相等。
变压器中性点的接地方式
01
02
03
直接接地
中性点直接与大地相连， 适用于110kV及以上电压 等级的变压器。
不接地
中性点不与大地相连，适 用于35kV及以下电压等级 的变压器。
经消弧线圈接地
中性点通过消弧线圈与大 地相连，适用于较大接地 电流的变压器。
变压器中性点的接地作用
维持三相电压平衡
01
中性点接地可以减小三相电压的偏移，维持三相电压平衡。
防止单相接地故障时过电压
02
中性点接地可以限制单相接地故障时的过电压，保护变压器绝
05 发电机和变压器 的中性点接地故 障处理
中性点接地故障的判断方法
电流检测
通过检测中性点接地线上的电流 ，判断接地故障是否存在。
绝缘电阻检测
定期检测发电机和变压器的中性点 绝缘电阻，若电阻值低于规定值， 则可能存在接地故障。
相位和电压检测
通过检测中性点的相位和电压，判 断是否存在接地故障。
中性点接地故障的处理方法
安装保护装置
在发电机和变压器的中性点上安装保护装置，以防止接地故障的发 生。
培训操作人员
对操作人员进行培训，使其了解发电机和变压器的基本原理和操作 方法，以及如何预防和处理中性点接地故障。
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发电机和变压器的中性点课 件
目录
• 发电机中性点 • 变压器中性点 • 发电机和变压器的中性点接地方式比较 • 发电机和变压器的中性点接地保护 • 发电机和变压器的中性点接地故障处理
发变组保护原理及配置介绍
过热老化的保护。
发电机注入式转子一点接地保护(64E-A) 保护检测励磁回路对地绝缘值，如发生一点接地，指示故障点位置及故障点
接地过渡电阻值。机组运行、开机过程及机组停运时注入式保护均应起保护 作用。转子一点接地保护装置不允许采用电容分压，该保护装置安装在励磁 系统屏柜中。 发电机转子一点接地保护(64E-B) 保护采用乒乓切换原理实现，保护检测励磁回路对地绝缘值，如发生一点接 地，指示故障点位置及故障点接地过渡电阻值。保护装置安装在励磁系统屏 柜中。
注入式定子接地保护装置布置在发电机保护A屏。 2 面主变压器电气量保护屏应完全独立，每个保护屏配置一套完整的主变
压器和高压厂用变压器的主、后备保护装置，能反应主变压器和高压厂用 变压器的各种故障及异常状态，并能动作于跳闸或发信号。 跳闸信号光纤传输装置主变侧布置在地下厂房高压电缆保护柜内，500kV侧 布置在地面GIS楼高压电缆保护柜内，光纤传输装置间均采用独立光缆连接 。
发电机注入式定子 100%一点接地保护(64G-A) 保护反应定子 100%绕组一点接地故障，包括发电机中性点附近某点经一定大小 的电弧电阻接地或该点绝缘电阻下降至整定值的一点接地故障。机组运行、开机 过程及机组停运时注入式保护均应起保护作用。
二、发变组保护配置
发电机 100%定子一点接地保护(64G-B) 采用基波零序与三次谐波电压保护共同组成 100%定子一点接地保护。基波零序过 电压保护取机端电压，设两段保护，低定值段带时限动作于信号，高定值段带时限 动作于停机。三次谐波电压保护取机端和中性点电压进行三次谐波比较。
故障引起压力过大时，释压器动作，释放油箱内的油压力，并同时动作于发信 号。
发变组保护配置
2.1. 发变组保护的配置2.1.1. 发变组保护概述2.1.1.1. 发电机与变压器为单元组接线，发电机与主变、高厂变、脱硫变、励磁变组成发变组，发变组保护由数字发电机保护装置（REG216C）、变压器保护（RET521）和发变组非电量保护组成，数字发电机保护装置（REG216C）为瑞士ABB公司的产品，变压器保护（RET521）为瑞典ABB公司的产品，发变组保护由上海ABB工程有限公司组屏。
2.1.1.2. 发变组保护为双重化配置，其中电气量保护为双重配置，非电气量保护非双重配置，发变组保护包括两个独立的系统：系统A和系统B。
系统A和系统B中都配置有完整的发变组保护，因此，当一个系统因故退出运行时，另一个系统也能保护整个发变组。
2.1.1.3. 系统A和系统B之间无任何电气联系，系统A和系统B的模拟量独立输入，分别取自CT、PT的互相独立的绕组，保护范围交叉重叠，无死区；系统A和系统B的直流电源和跳闸出口互相独立。
2.1.2. 发变组保护的配置及功能2.1.2.1. 发电机差动保护（－K87）：2套，电气量保护，置于REG216C中，保护发电机绕组的相间故障，是发电机的主保护，保护范围为差动电流互感器之间的区域。
2.1.2.2. 发电机定子接地保护（－K64）：2套，电气量保护，置于REG216C中，2套保护采用不同的原理构成，一套为注入式，注入12.5Hz的交流电源，另一套由发电机机端零序电压和中性点侧三次谐波电压共同构成100％区域的定子接地保护，这2套保护互不影响，在发电机定子绕组接地时，保护发电机定子绕组、铁芯不受损伤。
2.1.2.3. 发电机过电压保护（－K59）：2套，电气量保护，置于REG216C中，保护发电机在启动或并网过程中由于电压过高而损坏发电机的绝缘。
2.1.2.4. 发电机频率异常保护（－K81）：2套，电气量保护，置于REG216C中，在发电机退出运行时该保护自动退出运行，在发电机频率异常运行时，保护汽轮机的叶片不受损伤。
发电机-变压器保护配置
1.1.1. 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元保护配置图1-3-1是600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元保护配置，高压侧为3/2断路器。
123456456123456123=QB12=QB10=QB11图1-3-1 600(300)MW-500kV 汽轮发电机变压器组保护配置图说明：★ 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元主保护配置为：发电机纵差保护、发电机匝间保护（单元件横差保护或负序增量方向闭锁纵向零序电压保护）、主变差动保护、发变组差动保护、高厂变差动保护、励磁机（变）差动保护。
★ 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元发电机后备保护和异常运行保护配置为：相间阻抗保护、基波零序电压保护、三次谐波电压保护、转子一点接地保护、转子两点接地保护、定反时限定子绕组过负荷保护、定反时限转子表层过负荷保护、失磁保护、失步保护、过电压保护、定反时限过励磁保护、逆功率保护、程序跳闸逆功率保护、低压记忆过流保护、频率异常保护、起停机保护、突加电压保护、电超速保护、ＴＡ断线保护、ＴＶ断线保护。
★ 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元变压器后备保护配置为：相间阻抗保护（复合电压过流保护）、零序电流保护、间隙零序电流电压保护、过负荷、ＴＡ断线、ＴＶ断线。
★ 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元高厂变后备保护配置为：复压过流保护、分支低压过流保护、分支零序过流保护、分支零序过电压保护、过负荷、通风启动、ＴＡ断线、ＴＶ断线。
★ 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元励磁机（变）后备保护配置为：励磁机（变）过电流保护、定反时限励磁绕组过负荷保护、ＴＡ断线。
★ 600(300)MW-500kV 汽轮发电机—变压器组单元其它保护：失灵启动、断路器断口闪络保护、非全相运行保护、发电机断水保护、发电机热工保护、励磁系统故障、系统保护动作联跳；主变及厂变全部非电量保护。
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500KV
40: 误上电保护
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51ST:复合电压过流保护 21: 阻抗保护 51N: 零序电流保护
主变压器
51ET:励磁变过流保护 励磁变过负荷保护 51ST:复合电压过流保护
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59N: 匝间保护 64G: 95%定子接地 64G: 100%定子接地 64F1:转子一点接地 64F2:转子两点接地 21: 阻抗保护 51V: 复合电压过流 51: 46: 40: 78: 对称过负荷 不对称过负荷 发电机失磁 发电机失步
第二节600MW
发电机——变压器组的保护配置
可靠性 快速性
灵敏性
选择性
一、发电机保护的配置
发电机保护配置
（1）发电机纵差动保护
（2）发电机匝间保护
（3）发电机定子接地保护 （4）发电机负序过流保护
（5）发电机对称过流保护
（6）发电机过电压保护
发电机保护配置
（7）发电机过励磁保护 （8）发电机失磁保护 （9）发电机失步保护
300MW-500KV机组TA、TV配置方案
500kV
A屏
RCS-985
B屏
RCS-985
C屏
RCS-974G RCS-974H
主变压器
励磁变 高厂变 发电机
300MW-220KV机组TA、TV配置方案
220kV
母线PT
A屏 主变压器
RCS-985
B屏
RCS-985
C屏
CZX-12A RCS-974G
励磁变 高厂变 发电机
TA配置方案说明
1.A、B屏采用不同的电流互感器； 2.主后备共用一组TA； 3.主变差动、发电机差动均用到机端电流，一般引入 一组TA给两套保护用，对保护性能没有影响。RCS-985 保留了两组TA输入，适用于需要两组的特殊场合。 4.主变差动、高厂变差动均用到厂变高压侧电流，由 于主变容量与厂变容量差别非常大，为提高两套差动 保护性能，一般保留两组TA分别给两套保护用，RCS985通过软件选择，可以适用于只有一组TA的情况。 5.220KV侧应有一组失灵启动、非全相保护专用TA。
励磁变
*
*
51NA:A分支零序过流 51NB:A分支零序过流
高厂变 发电机
* * *
32R: 逆功率 32RP:程序逆功率 59: 81: 60: 51: 过电压 低频 电压平衡 启停机保护 95G: 过励磁
51A: A分支过流保护 51B:B分支过流保护
双重化保护配置原则
1）两套独立的TA\TV检测元件 2）两套独立的保护装置(双主、双后备保护的 配置原则) 真正实现一台装置完成所有的主保护、后备保 护功能。 3）两套独立的断路器跳闸机构 4）两套独立的控制电缆 5）两套独立的直流体统和蓄电池供电
保护配置原则
（1）着眼点不应仅限机组本身，而且要从保障整个电力系统安 全运行来综合考虑 （2）大型发电机组继电保护的配置并没有统一的规定，机组容 量越大采用保护的种类越多，要求性能指标越高
（3）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 为前题，提出继电保护应双重化
后备及其他保护的配置
应对以下保护给予足够的重视： 1）包括双重化差动保护、定子接地保护、负 序过流保护、过励磁（过电压）保护、失磁失 步保护 2）相应的考虑配置低频、误上电、起停机保 护 3）保护特性方面应考虑机组的能力相匹配， 尽可能在过热保护上采用反时限特性。
（10）发电机过流保护
（11）发电机过负荷保护
（12）发电机低频保护
发电机保护配置
（13）转子一点接地保护
（14）转子两点接地保护
（15）励磁绕组过负荷保护
（16）误上电保护
（17）启停机保护
1991——1994年我国100MW及以上发电机
（1）发电机纵差动保护
1）对300MW及以上汽轮发电机变压器组， 应装设双重快速保护，即装设发电机纵联 差动保护、变压器纵联保护和发电机变压 器组共用纵联差动保护;当发电机与变压器 之间有断路器时，装设双重发电机纵联差 动保护。
差动保护配置说明
（1）配置方案1：对于300MW及以上机组，A、B屏均 配置发变组差动、主变差动、发电机差动、高厂变 差动。 （2）配置方案2：对于100MW以上、300MW以下机组 ，A屏配置主变差动、发电机差动、高厂变差动；B 屏配置发变组差动Байду номын сангаас发电机差动、高厂变差动。 发变组差动范围一般差至高厂变低压侧，也可选择 差至高厂变高压侧。
发电机纵差动保护
2）应对纵联差动保护采取措施，例如用带速 饱和电流互感器或具有制动特性的继电器，在 穿越性短路及自同步或非同步合闸过程中，减 轻不平衡电流所产生的影响，以尽量降低动作 电流的整定值。 3)如纵联差动保护的动作电流整定值大于发电 机的额定电流，应装设电流回路断线监视装置， 断线后动作于信号。 4）纵联差动保护均动作于停机。
TV配置方案说明
1.A、B屏尽量采用不同的电压互感器或互相独立的绕 组。 2.对于发电机保护，配置匝间保护方案时，为防止匝 间保护专用TV高压侧断线导致保护误动，一套保护需 引入两组TV。如考虑采用独立的TV绕组，机端配置的 TV数量太多，一般不能满足要求。发电机机端建议配 置三个TV绕组：TV1、TV2、TV3，A屏接入TV1、TV3电 压，B屏接入TV2、TV3电压。正常运行时，A屏取TV1电 压，TV3作备用，B屏取TV2电压，TV3作备用，任一组 TV断线，软件自动切换至TV3。（TV3既匝间保护专用 TV，只做复压过流的复压后备，不做接地保护的后备） 3. 对于零序电压，一般没有两个绕组，同时接入两 套保护装置。
二、变压器保护的配置
变压器保护配置
（1）差动保护 （2）气体重（轻）瓦斯保护 （3）零序电流保护
（4）过负荷保护
（5）后备保护(阻抗、复合电压过流、低压过流 、过流保护） （6）开入量（温度、油位、通风、冷却器故障）
220KV变压器本体故障
三、600MW发电机——变压器组的 保 护配置原则
后备保护配置说明
A、B屏均配置发变组单元全部后备保护，各自使用 不同的TA。 （1）对于零序电流保护，如没有两组零序TA，则A 屏接入零序TA，B屏采用套管自产零序电流。此方式 两套零序电流保护范围有所区别，定值整定时需分 别计算。 （2）转子接地保护因两套保护之间相互影响，正常 运行时只投入一套，需退出本屏装置运行时，切换 至另一套转子接地保护。