发电机差动保护动作分析
发电机保护“差流越限”原因分析及技术处理
发电机保护“差流越限”原因分析及技术处理作者：王宝臣来源：《管理观察》2009年第35期摘要:分析发电机保护装置发“差流越限”信号的原因并提出解决方案,从保护装置、二次回路、设计图纸、电气一次设备检查及试验等方面进行逐一排查,最终有效处理发电机保护差流越限故障。
关键词:微机保护装置二次回路电气一次设备检查试验我厂发电机保护采用国电南京自动化有限公司生产的DGT801B型微机发电机保护装置。
由于水轮发电机定子绕组采用三分支结构,故配置了比率制动式完全差动和不完全差动保护。
装设发电机完全纵联差动保护,作为发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护;装设发电机不完全纵联差动保护,适用于每相定子绕组为多分支的大型发电机,它除了能反应发电机相间短路故障,尚能反应定子线棒开焊及分支匝间短路。
差流越限告警定值一般设置为较小值(0.1Ie左右),对交流采样回路以及CT回路进行监视。
在长期的监视中发现1#发电机保护A1、A2柜在开机带100MW以上负荷时,保护柜发“差流越限”告警信号,A2柜差流尤为突出,差流的最大值已接近当时的差流保护启动值,这将可能引起保护装置动作出口停机,严重影响我厂发电机组的安全稳定运行。
通过认真分析研究,从保护装置、二次回路、设计图纸、电气一次设备检查及试验等方面进行逐一排查,最终有效处理了发电机保护差流越限故障。
1.原因分析及检查经过经过分析,保护装置零漂及交流采样误差、保护装置至电流互感器整个二次回路接线、一次设备缺陷等都可能会引起差流越限告警信号的产生。
分别对其进行检查及试验,逐一排查。
1.1 发电机保护装置校验及柜内二次回路测量1.1.1发电机保护装置校验(1)模拟量零漂检查正常;(2)模拟量线性度检查正常;(3)模拟量相位、相序正确;(4)差流检查正确;(5)比率制动式完全差动和不完全差动保护调整试验结果正确。
结论:保护装置无缺陷、性能良好及逻辑回路正确。
1.1.2 发电机保护A2柜内二次回路测量如下表1使用仪器:SMG2000B数字双钳相位伏安表1#机有功值:137.8MW1.1.3 二次回路检查发电机保护差动用电流互感器的二次回路只允许在保护柜内一点接地,而不允许再有接地点,这样有可能引起分流,造成测量误差的增大或者影响继电器的正常动作。
发电机差动保护调试方法
发电机差动保护调试方法
发电机差动保护调试方法如下：
1.在微机保护盘处拉开所有电流端子拉板，拆除A，B，C，N相
电压线，将微机保护装置与外接回路断开，测试电压回路绝缘合格。
2.拉开SEL-300G保护屏所有保护及开关跳闸压板。
保护调试时，
只投入相应的保护压板，防止其他保护动作影响调试结果。
3.根据各项保护整定值中控制的不同，试验仪的开关量输入接点
方式也相应随之改变，防止试验结果错误。
4.在发电机机端侧或中性点侧加入电流测试启动电流。
在发电机
机端侧的三相输入相位相差120°的正序电流，在发电机中性点侧三相输入大小相同的而对应相位相反的电流。
差动保护的差动电流为两侧电流的差。
使某侧电流大小不变，增加另一侧电流的大小，此时差流逐渐变大，当差流大于整定值时，发电机差动保护出口动作。
5.对于速断保护，在发电机其中一侧加入单相电流，当电流大于
整定定值时，发电机速断保护动作。
以上步骤仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员。
发电机组差动保护
发电机是电力系统中重要的组成部分,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，尤其是大型同步发电机组，对电力系统的影响可谓是举足轻重。随着电力系统的不断发展，发电机的单机容量也越来越大。在国内，单机600 MW以上的发电机组已不再少见。发电机的主要故障类型有定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点或两点接地等,对发电机破坏性最大的就是定子绕组相间短路，发电机差动保护作为发电机定子绕组相间短路故障的主保护已广泛在电力系统中应用。发电机单机容量的提高,相应地对完成发电机定子短路主保护的差动保护也提出了更高的要求。自微机在继电保护上应用以后，由于微机保护的智能的特点及高速运算的能力，微机发电机差动保护的新原理大量涌现，给继电保护带来了一片生机。差动保护的性能也得到了前所未有的提高。
子绕组发生短路和匝间短路时，TAO上会流过较大的基频零序短路流过电流大于动作门槛电压时，横差保护出口, 即Id＞ Id.set（Id为横差电流的基波分量, Id.set为横差保护电流定值）。
2 比率制动式微机
为了防止差动保护在外部短路时，发电机有很大穿越电流使CT误差增大时误动作，采用比率差动原理。该保护采用机端电流If作为制动电流，而不采用中性点侧电流或两侧电流的综和电流作为制动电流。这样既能在外部短路时取得足够的制动电流，又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用,特别是发电机尚未与系统并联运行而发生内部短路时,机端三相没有电流，中性点侧电流只作为动作电流,因此提高了内部短路的灵敏度.为防止因CT断线引起比率差动保护误动该保护带有CT断线闭锁功能。该保护采用分相式，即A、B、C任一相保护动作均出口，以下判据均以一相为例。
当满足以下条件时比率差动保护动作
发电机差动保护原理
发电机差动保护原理
发电机差动保护原理是一种用于保护发电机的电气装置。
它的作用是检测发电机定子和励磁绕组之间的电流差异，并在出现故障时迅速切断电源，以防止进一步损坏。
下面是发电机差动保护原理的具体工作过程：
1. 发电机差动保护装置通常由两个部分组成：差动电流互感器和差动继电器。
差动电流互感器安装在发电机的定子和励磁绕组之间，用于检测电流的差异。
差动继电器则根据差动电流互感器的信号来进行判断和控制。
2. 工作时，差动电流互感器通过比较定子和励磁绕组的电流来检测差异。
如果两者的电流相等，则差动电流互感器不会输出信号。
3. 当出现故障时，如发电机内部的绕组短路或接地故障，会导致定子和励磁绕组之间的电流差异增大。
差动电流互感器会通过检测这个差异，并将信号发送到差动继电器。
4. 差动继电器接收到信号后，会进行判断。
如果差动电流超过设定的阈值，差动继电器会发出切断电源的指令。
5. 切断电源后，发电机会停止运行，并由操作员进行修复。
这样可以防止进一步损坏发电机。
发电机差动保护原理通过比较定子和励磁绕组之间的电流差异，并在出现故障时切断电源，起到了保护发电机的作用。
它是发
电设备中重要的保护装置之一，能够有效地提高设备的可靠性和安全性。
差动保护工作原理
差动保护工作原理差动保护是电力系统保护中常用的一种保护方式，主要用于检测电力系统中的故障情况，并采取措施防止故障扩大。
差动保护可以用于对各种电气设备进行保护，如变压器、发电机、母线等。
下面将详细介绍差动保护的工作原理。
差动保护是一种基于电流差值的保护方式。
其基本原理是通过比较同一电路的两个或多个点的电流，来判断电气设备是否存在故障。
差动保护一般采用主动式差动保护，也就是主动比较电流并判断是否存在故障，另外还有被动式差动保护，也就是被动接受其他装置的差动信号。
差动保护通常由一个差动继电器组成，该继电器上接入从变压器、发电机以及线路中取得的电流信号。
差动继电器接受这些电流信号，并通过比较这些信号的差异来判断电气设备是否存在故障。
差动保护的工作原理大致可以分为三个步骤：采样、比较和判定。
首先是采样。
差动继电器上接入从电气设备中取得的电流信号。
这些电流信号是通过采样装置采集而来的，通常采用电流互感器获取变压器、发电机以及线路中的电流信号。
采样装置会将采集的电流信号转换成适合差动继电器处理的信号，然后输入到差动继电器中。
接下来是比较。
差动继电器将接收到的电流信号进行比较，比较对象通常是同一电路中的两个或多个点的电流信号。
差动继电器会将这些电流信号进行差分运算，得到一个差值。
如果差值超过所设定的阈值，就会触发差动继电器的动作。
最后是判定。
差动继电器会根据比较得到的差值判断电气设备是否存在故障。
如果差值超过阈值，差动继电器会发出警报信号，并向对应的断路器或开关发送信号，将故障路段进行隔离。
如果差值在阈值之内，差动继电器则认为电气设备正常运行。
差动保护的工作原理中，要特别注意的是阈值的设定。
阈值的大小与电气设备的特性有关，通常需要根据设备的额定电流和故障特性来确定。
阈值设置过小，容易造成误动作，阈值设置过大，容易漏检故障。
差动保护相对来说是一种较为简单、可靠的保护方式。
它可以实时监测电气设备的工作情况，一旦发现故障可以迅速切除故障路段，保护系统的安全稳定运行。
发电机保护类型及原理介绍
3．保护的整定原则 动作电流
Iop (0.2 ~ 0.3)Ig.n
需增设 0.5～1 秒的延时， 以躲过转子回路的瞬时两点接地故障。
(二) 纵向零序电压原理的匝间短路保护
适用于中性点侧没有6个或4个引出端子的 发电机定子匝间短路。
该保护利用发电机定子绕组发生匝间短路 时，机端三相对发电机中性点出现的零序电压 而构成。
对发电机并未造成直接危害。
1．1正常时 正极对地电压
U
E R2 E R2R2 2
负极对地电压
U
E 2
加在绝缘介质上的电压为励磁电压的一半。
1．2一点接地时
设：正极接地， U ，0 U E
则：另一端对地电压上升为Ｅ，如某点绝缘比较薄弱，则有可 能被击穿，造成两点接地故障。
转子绕阻绝缘破坏的故障形式及其危害
一、发电机相间短路的纵联差动保护
作用: 反映发电机定子绕组及其引出线相间短路 故障的主保护 发电机纵差保护的接线方式 完全纵差动保护 不完全纵差动保护
发电机完全纵差保护和不完全纵差保护均是比较 发电机两侧同相电流的大小和相位而构成
发电机完全纵差动保护
●
G
●
● ●
图9—1 发电机纵差保护原理接线示意图
2．保护的原理分析
1）当定子绕组的同分支匝间短路时：
2）定子绕组不同分支间发生短路时：
3)保护的接线
2
跳闸
t
图9－6 单元件式横联差保护原理接线图 1-三次谐波滤过器；2－横差保护
4)评价：
保护接线较简单，灵敏度较高。
保护存在死区：当 很小时或者不同分 支间的短路匝数相同时, 保护不能动作。
电桥式转子两点接地保护
RL’
发电机差动保护原理
发电机差动保护原理发电机差动保护是保护发电机正常运行的重要手段之一，它主要是针对发电机内部的绕组短路故障进行保护。
发电机差动保护的原理是利用发电机绕组之间的电流差值来实现对发电机内部故障的检测和保护。
下面我们将详细介绍发电机差动保护的原理和工作方式。
发电机差动保护的原理是基于基尔霍夫电流定律和法拉第电磁感应定律的。
当发电机内部发生绕组短路故障时，会导致绕组之间的电流发生不平衡，这就产生了差动电流。
差动电流是指发电机绕组之间的电流差值，它是发电机内部故障的重要特征之一。
因此，通过对差动电流进行监测和保护，可以实现对发电机内部故障的及时检测和切除，从而保护发电机的正常运行。
发电机差动保护的工作方式是通过对发电机绕组之间的电流进行差动比较来实现的。
具体来说，差动保护装置会同时监测发电机各个绕组的电流，然后将它们进行相减，得到差动电流。
如果差动电流超过了预设的阈值，就会判定为发电机内部发生了故障，差动保护装置会发出信号，切断发电机的电源，从而实现对发电机的保护。
在实际应用中，发电机差动保护还需要考虑到一些特殊情况，比如说发电机的启动和停机过程，以及负荷变化等因素。
针对这些情况，差动保护装置通常会设置一些延时和灵敏度保护，以确保在正常情况下不误动作，同时在发生故障时能够及时切除故障部分，保护发电机的安全运行。
总的来说，发电机差动保护是通过对发电机绕组之间的电流进行差动比较来实现对发电机内部故障的保护。
它利用差动电流作为故障特征，通过监测和判断差动电流的大小来实现对发电机的保护。
在实际应用中，还需要考虑到一些特殊情况，并设置相应的保护参数和逻辑，以确保差动保护能够可靠地工作。
发电机差动保护在发电机保护系统中占据着重要的地位，它能够有效地保护发电机的安全运行，为电力系统的稳定运行提供了重要保障。
发电机差动保护
一、发电机完全差动与不完全差动保护的区别：
由图1可以看出，发电机完全纵差保护与不完全纵差保护的区别是：对于完全纵差保护，在发电机中性点侧，输入到差动元件的电流为每相的全电流，而不完全差动保护，由中性点输入到差动元件的电流为每相定子绕组某一分支的电流。
1 、完全纵差保护：
发电机完全纵差保护，是发电机相间故障的主保护。
由于差动元件两侧TA的型号、变比完全相同，受其暂态特性的影响较小。
其动作灵敏度也较高，但不能反应定子绕组的匝间短路及线棒开焊。
2 、不完全纵差保护：
不完全纵差保护除保护定子绕组的相间短路之外，尚能反应定子线棒开焊及某些匝间短路。
但是，由于在中性点侧只引入其一分支的电流，故在整定计算时，尚应考虑各分支电流不相等产生的差流。
另外，当差动元件两侧TA型号不同及变比不同时，受系统暂态过程的影响较大。
二、纵差保护与横差保护的区别：
以发电机为例：横差保护是反映发电机定子绕组的一相匝间短路和同一相两关联分支间的匝间短路的保护。
纵差保护是指反映发电机定子相间及引线的短路的保护。
区别：在定子引出线或中性点附近相间短路时，两中性点连线中的电流较小，横差保护不能动作，出现死区，而纵差保护就能取代。
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电站发电机差动保护误动探讨
1 差动保护误动的现象
我县杨家坝水电站1981年投入运行，装机容量为2×2 000+2× 1 000 kW，机组运行
一直正常。2003年底对机组进行大修，大修后预防性试验各项数据正常，投入运行也正常，
因天气干旱少雨无水停机作冷备用。2004年4月，因为普降大雨，该电站大坝蓄水，所有
机组开机发电，当 #3发电机启动后，机组加励磁建压正常，即进行并网操作。但机组并网
后带负荷到1 200 kW时，机组差动保护动作跳闸。于是停机对机组进行检查，未发现异
常，又开机建压正常后并网运行，仍发生差动保护动作跳闸故障。
2 差动保护误动的原因
我们对机组、出线电缆、开关设备以及相关的一次设备再次进行预防性试验检查，包括
测试直流电阻、绝缘、泄漏、耐压等试验，各项数据都在《电力设备预防性试验规程》规定
范围内，与上次试验比较无明显变化。于是我们又对该机组所有二次回路进行检查，无发现
故障。又对保护设备进行检查，仍无发现故障。再对保护做整组试验，当在做差动保护整组
试验时保护动作。经检查发现，接在发电机绕组尾端的三相电流互感器变比不一样，U，V
两相电流互感器的变比为300/5，W相为450/5，差动保护跳闸的原因即为电流互感器变比
不一致，从而导致不平衡电流大于保护定值所引起。为什么检修以前运行了20多年没有跳
闸，而检修后才出现跳闸呢？经过分析发现：2003年公司加大了工作力度，不仅对设备进
行检修试验，对所有的保护定值也进行校核。该机组原差动保护整定值为：最小动作电流1.
15 A，最小制动电流5 A。校核后的保护定值为：最小动作电流0.76 A，最小制动电流3.
82 A。校核后的保护定值的最小动作电流0.76 A小于互感器三相平衡电流，所以机组并网
带负荷差动保护则动作跳闸，校核前差动保护最小动作电流1.15 A大于所安装的电流互感
器三相不平衡电流，故发电机差动保护不动作。
3 防止保护误动的措施
3.1 对使用的电流互感器要严格把关。发电机差动保护所用的尾端和出口断路器处的两
组电流互感器要选用一个厂家的，且型号、性能要完全相同，三相变比必须相同，并尽量使
用D级铁心电流互感器，当外部短路故障的最大短路电流通过时，电流互感器应能满足10%
误差曲线的要求，从而避免因电流互感器本身参数性能的差异产生的不平衡电流所引起的误
动作。
3.2 保护接线必须正确。任意一相极性接反，都会产生不平衡电流而使保护误动作。因
差动保护是反映发电机定子绕组相间短路故障的主保护，在电流互感器二次侧应按循环电流
法接线，两端电流互感器的同极性端子应朝向同一方向，即两只电流互感器的二次侧异极性
相连，差动继电器电流线圈并联在两只电流互感器连线之间。同时，为减小暂态过程中最大
不平衡电流的影响，差动保护（继电器）回路中应经中间速饱和变流器接入差动回路，非周
期分量不易通过速饱和变流器传到二次侧，中间速饱和变流器可以成功地躲过外部初始短路
瞬间出现的最大不平衡电流中的非周期分量产生的影响。
3.3 计算、校核保护定值时，要依据发电机差动保护不同类别来确定。采用常规的电磁
型、半导体式保护，主要有比率制动式和有直流助磁特性的差动保护。比率制动式差动保护
定值计算时，根据比率制动式差动保护动作的特性，要计算两个定值即最小动作电流和制动
系数，最小动作电流不能小于继电器的固有动作电流，规程要求具有比率制动的发电机差动
保护制动电流Idz=（0.1~0.3）IN，一般取0.2IN，制动系数建议取0.3~0.4。对有直流助磁
特性的差动保护定值计算时，其动作电流要按躲过外部故障时的最大不平衡电流和电流互感
器二次回路断线来整定，同时要整定电流回路断线信号。
3.4 采用微机式保护，主要有采样瞬时值和基波相量纵差动保护。采用微机式的发电机
纵差动保护要防止干扰的影响，保护装置要有稳定、可靠的接地，主要是装置机壳应接地，
若制造厂家无特殊要求，其接地电阻不宜大于1 Ω。其次是装置内部的数字、模拟、功率、
屏蔽等单元，为防止电场和磁场的干扰，必须使用带屏蔽型的二次控制电缆，装置机壳使用
铁质材料。为防止外部浪涌影响微机工作，必须保证端子排任一点同微机部分无电的联系。
电源使用要慎重，一般应采用通过逆变后的开关电源，由蓄电池直流逆变成高频电压后经高
频变压器隔离。
3.5 为确保差动保护动作的灵敏度，应确保电流互感器二次回路断线时不误动作。在差
动保护接线中引入平衡线圈，即将差动线圈接在差动回路里相应的相线上，三个平衡线圈串
联在中性线回路中，并与差动线圈反极性连接。这样，当任一根差动回路的连接导线断线时，
断线相上的一个差动线圈和三个平衡线圈均有电流通过，由于断线相的差动线圈与其平衡线
圈是反极性连接的，其产生的磁通互相抵消，故差动保护不会因断线而误动作。
3.6 保护装置的投切、更换必须做预防性试验，还要对发电机组的二次回路进行检查。
试验时要测试差动保护二次回路的直流电阻，检查其接线是否牢固，回路接线是否正确。安
装和检修以后在投入运行前，要对电流互感器的极性进行校核，即一次侧电流从端子L1流
入，而二次侧电流则从其同极性端子K1流出，采用直流法、交流法、仪表直接测量法对电
流互感器的极性进行校核。
3.7 发生发电机组差动保护动作跳闸后，不得轻易进行试送电，要认真检查保护范围内
的所有设备。先从外部检查，查看一次设备外部有无明显的短路现象，查看二次回路接线、
极性有无明显的接线错误，再用检测设备进行预防性试验，检查发电机内部是否有匝间短路
现象，发电机引出部分有无短路现象存在。
出师表
两汉：诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣
不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光
先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其
刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚
以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：
愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，
每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，
愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉
屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于
败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之
明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，
攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽
忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责
攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。