发变组保护
发变组保护详解
发电机1 、发电机失磁保护2、过激磁保护3、定子接地保护4、定子匝间保护5、失步保护6、低频累加保护7、励磁回路过负荷保护8、转子一点接地保护9、对称过负荷保护10、负序过负荷保护11、过电压保护1 发电机失磁保护失磁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保护。
由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。
励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。
静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。
TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A 在电力系统短路或短路切除等非失磁因素引起系统振荡时，保护采取措施闭锁Ufd(P)，可防止保护误出口。
励磁低电压Ufd(P)判据动作后经t1（2s）发出失磁信号。
励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗判据均满足且无TV二次回路断线时经t2（6s）发出跳闸指令。
励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗、系统低电压判据均满足且无TV二次回路断线时经t3（1s）发出跳闸指令。
2 发电机过激磁保护过激磁保护是反应发电机因频率降低或者电压过高引起铁芯工作磁密过高的保护。
过激磁保护分高、低两段定值，低定值经固定延时5s发出信号和降低励磁电压（降低励磁电压、励磁电流的功能暂未用），高定值经反时限动作于解列灭磁。
反时限延时上限为5秒，下限为200秒。
3 发电机定子接地保护发电机定子接地保护作为发电机定子单相接地故障保护，由基波零序电压部分和三次谐波电压两部分组成，基波零序电压保护机端至机尾95%区域的定子绕组单相接地故障，由反映发电机机端零序电压原理构成，经时限t1（3s）动作于解列灭磁；三次谐波电压保护机尾至机端30%区域的定子绕组单相接地故障，由发电机中性点和机端三次谐波原理构成，经时限t2（5s）动作于信号。
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
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。
• 近年来，大型汽轮发电机装设一点接地保护已属定论，国 内外均无异议。但在一点接地保护动作于信号还是动作于 跳闸的问题上，存在着不同的看法。 • 主张动作于信号者，则考虑装设两点接地保护；主张动作 于停机者，则认为不必再装设两点接地保护，这有利于避 免发生汽机磁化。 • 另外，由于目前尚缺少选择性好、灵敏度高、经常投运且 运行经验成熟的励磁回路两点接地保护装置，所以也有不 装设两点接地保护的意见，进口大型机组，很多不装两点 接地保护。 • ABB公司的UN5000型励磁系统中带有电桥式转子接地保 护装置，他们对转子接地保护的设计思想是：当励磁回路 绝缘电阻下降到一定值时报警，当绝缘电阻继续下降至一 定值时，保护即动作切除发电机组，以防止发生两点接地 导致灾难性事故。
• 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。
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。
发变组保护要点
发变组保护要点1.发变组保护配置3面屏：A屏配置一套完整的发电机、主变、高厂变及励磁变主后备保护；B屏配置一套完整的发电机、主变、高厂变及励磁变主后备保护；C屏配置主变、高厂变及励磁变的非电量保护，发电机转子一点接地保护用励磁系统（GE）的转子一点接地保护，根据发电机厂家建议发电机不设匝间保护。
2.A屏为南京南瑞产品，B、C屏为南京南自产品（GDGT801）。
3.A屏保护包括：发电机差动、发变组差动、发电机定子接地、发电机低阻抗、发电机过电压、发电机对称过负荷、发电机不对称过负荷、发电机励磁绕组过负荷、发电机电压不平衡、发电机失磁、发电机过激磁、发电机逆功率、发电机程序逆功率、发电机低频、发电机失步、发电机启停机、发电机突加电压、励磁变速断、励磁变过流、励磁变过负荷、A高厂变差动、A高厂变高压侧复压过流、A高厂变过负荷、A高厂变低压侧零序过流、A高厂变通风启动、主变差动、主变高压侧零序过流、主变过激磁、主变过负荷、主变过流启动冷却器、B高厂变差动、B高厂变高压侧复压过流、B高厂变过负荷、B高厂变低压侧零序过流、B高厂变通风启动、A 和B高厂变速断。
共36项保护。
PT来源：TV01(发电机出口)、TV08（发变组出口）、TV04(1A高厂变低压侧A分支)、TV05（1A高厂变低压侧B分支）、TV06(1B高厂变低压侧A分支)、TV07（1B高厂变低压侧B分支）。
CT来源：TA19(主变中性点，带主变零序)、1TA03（5013开关，带发变组差动、主变差动、主变复压过流、主变过励磁、主变过负荷、误上电、断路器闪络）、2TA03(5012开关，带发变组差动、主变差动、主变复压过流、主变过励磁、主变过负荷、误上电、断路器闪络)、TA25（1A高厂变高压侧，带A厂变差动、A厂变复压过流、A厂变过负荷）、TA26（1A高厂变高压侧，带主变差动）、TA37（1A高厂变低压侧A分支，带A高厂变6KV 分支零序）、TA40（1A高厂变低压侧B分支，带A高厂变10KV分支零序）、TA30（1A高厂变低压侧A分支母线进线开关，带发变组差动、A厂变差动、A厂变6KV分支低压过流）、TA34（1A高厂变低压侧B分支母线进线开关，带发变组差动、A厂变差动、A厂变10KV分支低压过流）、TA45（1B高厂变高压侧，带主变差动）、TA44（1B高厂变高压侧，带B厂变差动、B厂变复压过流、B厂变过负荷）、TA56（1B 高厂变低压侧A分支，带B高厂变6KV分支零序）、TA59（1B高厂变低压侧B分支，带B高厂变10KV分支零序）、TA49（1B高厂变低压侧A分支母线进线开关，带发变组差动、B厂变差动、B厂变6KV分支低压过流）、TA53（1B高厂变低压侧B分支母线进线开关, 带发变组差动、B厂变差动、B厂变10KV分支低压过流）、TA11(励磁变高压侧，带励磁变过流、励磁变过负荷)、TA07（发电机出口，带主变差动、发电机差动、发电机复压过流、对称过负荷、负序过负荷、失磁、失步、逆功率、程跳逆功率、启停机、误上电、匝间灵敏段）、TA02(发电机中性点，带发变组差动、发电机差动、对称过负荷、负序过负荷、启停机)。
发变组差动保护的原理及保护范围
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发变组保护动作值与返回值
发变组保护动作值与返回值1. 任务概述在电力系统中，发电机组是发电厂的核心设备之一。
为了保证发电机组的安全运行，需要对其进行各种保护措施。
其中，发变组保护是发电机组保护的重要部分之一。
发变组保护是指对发电机组进行保护的一系列动作和控制措施。
它的主要目的是在发电机组出现故障或异常情况时，及时采取措施，保护发电机组的安全运行，避免故障扩大，保障电力系统的稳定运行。
本文将详细介绍发变组保护动作的值与返回值，包括发变组保护的基本原理、动作值的设定和返回值的判断方法等内容。
2. 发变组保护的基本原理发变组保护主要通过对发电机组的电气量进行监测和测量，判断发电机组是否存在故障或异常情况，从而采取相应的保护动作。
发变组保护的基本原理包括以下几个方面：2.1 发电机定子保护发电机定子保护主要是对发电机定子绕组的电流、电压、频率等进行监测和测量，以判断发电机定子绕组是否存在过载、短路、接地等故障。
常用的保护动作值包括定子电流保护、定子电压保护、定子频率保护等。
当监测到以上参数超过设定的阈值时，发电机组保护系统将采取相应的动作，如切断电源、停机等。
2.2 发电机励磁保护发电机励磁保护主要是对发电机励磁系统的电流、电压、励磁电压等进行监测和测量，以判断发电机励磁系统是否存在故障。
常用的保护动作值包括励磁电流保护、励磁电压保护等。
当监测到以上参数超过设定的阈值时，发电机组保护系统将采取相应的动作，如切断励磁电源、停机等。
2.3 发电机转子保护发电机转子保护主要是对发电机转子的温度、振动等进行监测和测量，以判断发电机转子是否存在过热、不平衡等故障。
常用的保护动作值包括转子温度保护、转子振动保护等。
当监测到以上参数超过设定的阈值时，发电机组保护系统将采取相应的动作，如降低负荷、停机等。
2.4 发电机绝缘保护发电机绝缘保护主要是对发电机绝缘系统的绝缘电阻、绝缘介质损耗等进行监测和测量，以判断发电机绝缘系统是否存在漏电、损耗等故障。
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。