电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式分析
电力系统继电保护原理及新技术
电力系统继电保护原理及新技术1）电力系统继电保护的任务？答（1）自动，迅速，有选择地切除故障器件，使无故障部分设备恢复正常运行，故障部分设备免遭毁坏。
（2）发现电气器件的不正常状态，根据运行维护条件动作于发信号，减负荷或跳闸。
2）电力系统继电保护的基本要求？选择性，速动性，灵敏性和可靠性。
3）电力系统继电保护的基本原理？根据电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的差别，以及电力系统被保护范围内电气器件发生故障或不正常运行状态的特征，配置完善的继电保护，实现对电力系统的保护。
继电保护装置由各种继电器和元件组成，分类：按不同参量的过量，欠量和差量划分的有过电流继电器，低电压继电器，电流差动继电器；按其结构原理划分为电磁型，整流型，晶体管型和微机型等继电器。
1）微机型继电保护装置的硬件电路构成？微机系统，模拟数据采集系统，开光量输入和输出系统，人机对话微机系统，电源系统。
2）何谓采样定理？对连续信号x （t ）进行采样时，周期采样频率f s必须大于被采样原始信号x （t ）的最大截止频率f c 的两倍，才能从离散的）（t x s中完全恢复出原始信号x （t ）。
数据采集电路的主要作用？把模拟量转换成对应的数字量。
3）逐次比较式模数转换器的主要技术指标？(1)分辨率（2）输入模拟量的极性（3）量程（4）精度（5）转换时间（6）输出逻辑电平4）微机保护的模数变换有哪几种？分别是如何变换的？主要有两种，即逐次比较式和VFC 式。
逐次比较式：就是把模拟量电压与组成二进制关系的标准电压一位一位地进行比较，达到将模拟电压变成二进制数的目的。
VFC ：将模拟电压变换为脉冲信号，由计数器进行计数。
这样在采样间隔内的计数值就与采样对象的积分值成比例。
实现了模数转换。
5）半周积分与傅氏算法的应用特点？半周积分：具有一定滤高频能力，但是不能滤直流分量。
全周波傅氏算法兼备了滤波和计算基本电气量的过程，是一种较好的算法，但其数据窗至少需要一个周期的采样值，仍显得速度不够快。
变压器的工作原理
控制变压器
(一)铁芯 铁心既作为变压器的磁路;又作为变压器的机械骨架。 为了提高导磁性能、减少交变磁通在铁心中引起的损耗， 变压器的铁心都采用厚度为0.35-0.5mm的电工钢片叠装而 成。电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。大容量变 压器多采用高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。电力变压 器的铁心一般都采用心式结构，其铁心可分为铁心柱(有绕 组的部分)和铁轭(联接两个铁心柱的部分)两部分。绕组套 装在铁心柱上，铁轭使铁心柱之间的磁路闭合。在铁心柱 与铁轭组合成整个铁心时，多采用交叠式装配，使各层的 接缝不在同一地点，这样能减少励磁电流，但缺点是装配 复杂，费工费时。在一般变压器中，铁心柱截面采用外接 圆的阶梯形。只有当变压器容量很小时才采用方形。交流 磁通在铁心中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁心发热。 在大容量变压器的铁心中，往往设置油道。铁心浸在变压 器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中的热量带走。
此外还有其他的分类方法。例如，按冷却方式来 区分，则有干式变压器和油浸式变压器，油浸式 变压器还可进一步分为油浸自冷、油浸风冷、油 浸水冷、强迫油循环风冷或水冷等型式。虽然变 压器的种类很多，但各种变压器运行时的基本物 理过程及分析变压器运行性能的基本方法，大体 上都是一样的。
二、变压器的结构简介： 变压器的基本结构部件是铁心和绕组，由它 们组成变压器的器身。为了改善散热条件， 大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油 的封闭油箱中，各绕组与外电路的连接则经 绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠地运 行，还设有储油柜、气体继电器和安全气道 等附件。
电力变压器的结构及工作原理 一、变压器的分类 由于变压器的应用范围十分广泛，因此它的 种类很多，主要有以下几种。 (一)按用途分类 1、电力变压器：用来传输和分配电能，是所有 变压器中用途最广、生产量最大的一种变压器。 电力系统远距离输送一定的电功率，电压越低则 电流越大，消耗在输电线路上的电阻损耗越大; 若要减小输电线电阻以输送大电流，就要用大截 面的输电线而消耗较多的导体材料。
发电机保护配置与原理简介
厂变低压侧母线短路的主保护，短延时动作于全停，也 可作为小机组或小变压器绕组短路的主保护。
XJ Group Corporation
二、保护配置
1.8、变压器瓦斯/压力释放保护 变压器内部绕组各种短路故障的非电量主保护，是第二
变压器接地运行的Yn侧引线或相邻元件线路接地短路故 障的后备保护，第一时限动作于缩小故障范围跳母联断路 器，第二时限动作于全停或程序跳闸；根据系统要求也可 反时限动作于全停或程序跳闸。
XJ Group Corporation
二、保护配置
2.6、间隙零序保护 作为不接地运行变压器Yn侧接地短路的后备保护，由间
防止频率升高或下降后机组运行在汽轮机叶片谐振点上 断裂的保护，延时动作于信号，频率异常发生时间累加延 时动作于程序跳闸。 3.5、误上电（突加电压）保护
发电机停机盘车状态或并网前断路器误合闸以及并 网非同期合闸的保护，瞬时动作于停机；正常运行时保 护自动退出运行。
XJ Group Corporation
XJ Group Corporation
一、主接线
4、扩大单元接线
二、保护配置
保护配置配置原则： 1、遵循法规《继电保护和安全自动装置技术规程》及设
备主接线的要求； 2、强化主保护简化后备保护。
XJ Group Corporation
二、保护配置
1、主保护 1.1、发电机差动保护
定子绕组及引线相间短路保护，瞬时动作于停机. 1.2、发电机匝间保护
定子绕组匝间短路或定子开焊事故保护，瞬时动作于停机。 A、单元件横差保护 发电机中性点侧有六个或四个引出端子的机组应优先考虑装设 单元件横差保护。 B、故障分量负序功率方向匝间保护 电流取自中性点侧时，只能反应绕组匝间短路和机端开焊事故 电流取自机端时，不仅能反应绕组匝间短路和机端开焊事故， 也能反应绕组相间短路，成为第二套不同判据的相间短路主保护
继电保护的基本原理和保护
二、继电保护装置的组成
三、继电保护装置的类型
1、按被保护的对象分，有
输电线路的保护、发电机的保护、变压器的保护、 母线保护、电动机的保护等；
2、按保护原理分，有 电流保护、电压保护、距离保护、高频保护、差动 保护、方向保护等；
二）电力系统的运行状态
1、定义：电力系统在不同运行条件（如负荷水平、 出力配置、系统接线、故障等）下的系统与设备的工 作状况。 2、类型：有正常运行状态、不正常运行状态、故 障状态三种。 ◆正常运行状态——在此状态下，电力系统的有 功功率和无功功率处于平衡，各发电、输电和用电设 备均在规定的长期安全工作限额内运行，电压、频率 均在规定的范围内变化，电能质量合格。
电力系统继电保护绪
论
第一节 电力系统继电保护的作用
一、电力系统继电保护及自动装置的作用与任务
一）一次设备与二次设备的基本概念
一次设备：是指直接参与生产、输送和分配电能 的生产过程的高压电气设备。 它包括发电机（发电）、变压器（变换）、断 路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线 （汇集、重新分配电能） 、输电线路（输送电） 、 电力电缆、电抗器、电动机（用电）等。
二）迅速性——指继电保护装置动作尽可能快
凡是作用于断路器跳闸的保护均要求动作要迅 速。 要求快速动作的主要理由和必要性： ①可以提高电力系统并列运行的稳定性。
A B C
k
例：K点发生了三相短路故障时，A母线电压将大大下降到接近 于零，使A厂送不出负荷，发电机转速迅速升高。而B厂母线B 母线，则由于远离短路点，还有较高残压。如果保护动作时间 较长，A、B两厂的发电机转差增大，使系统发生振荡甚至解列。
电力系统继电保护原理(第四版)
电力系统继电保护原理(第四版)第二章继电保护的硬件构成第一节继电器的类别和发展历程继电器能反应一个弱信号(电、磁、声、光、热)的变化而突然动作，闭合或断开其接点以控制一个较大功率的电路或设备的器件。
继电器的分类按输入信号性质分：非电量继电器和电量继电器按功能分量度继电器在继电保护和自动装置中作为主要元件，与辅助元件有或无继电器配套电流、电压、频率、功率继电器等有或无继电器在保护装置中作为辅助元件中间、时间、信号继电器等电磁式继电器衔铁弹簧电磁铁工作回路电磁继电器触点信号电源一、电磁型继电器(Relay)继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置动作电流：使继电器动作的最小电流值最小短路电流返回电流：使继电器返回原位的最大电流值最大负荷电流返回系数(恒小于1) I K re= K re= 0.85~ 0.9 I K act 触发特性曲线返回动作旋转衔铁式电流继电器结构6二、感应型继电器用电磁铁在一铝制圆盘中或圆筒中感应产生电流，电流产生转矩使圆盘或圆筒转动，使接点闭合的继电器。
四极感应圆筒式感应继电器工作原理与鼠笼式感应电机相似相当于两相式的电动机，垂直方向两磁极的线圈和水平两级的绕组磁通在空间上相差900,如果两磁通在时间上也相差900则可产生最大的旋转磁场圆筒上的转矩：M= KΦ1Φ 2 sinθ动作条件：电流大于定值(转矩大于弹簧反作用转矩),且θ为正(900时转矩最大)可反应两个电气量，如电压、电流，可实现方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等电磁式电流继电器侧面正面电磁式中间继电器正面侧面五、微机保护将反应故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等和在一起用一个微机实现，成为微机保护，是继电器发展的最高形式。
20世纪70年代初、中期开始了微机保护研究的热潮源于计算机技术重大突破：价格大幅度下降、可靠性提高70年代中后期，国外已有少量样机试运行。
发电厂和变电站电气设备概述课件
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预防性试验
定期对电气设备进行预 防性试验，检测设备的
性能和绝缘状况。
故障处理
当设备发生故障时，及 时进行处理和修复，恢
复设备的正常运行。
维护保养
根据设备的运行状况和 使用情况，进行适当的 维护保养，延长设备的
使用寿命。
03
电气设备保护与控制
继电保护装置
01
继电保护装置的作用
当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生故
故障诊断技术
针对发电厂和变电站电气设备的常见故障，采用多种故障诊断技术，如振动分析、红外检测、超声检 测等，快速定位故障部位。
处理措施
根据故障类型和程度，采取相应的处理措施，如更换故障部件、修复损坏结构、优化设备运行参数等 ，确保电气设备恢复正常运行。同时，还加强设备的日常维护和保养，预防故障的发生。
某500kV变电站二次设备配置与运行
二次设备配置
该变电站二次设备主要包括继电保护装置、测控装置、自动 化装置等，用于监测和控制一次设备的运行状态。
运行特点
该变电站二次设备配置先进，能够实现远程控制和监测，提 高了运行效率和可靠性。同时，该变电站还注重设备维护和 更新，确保设备的长期稳定运行。
电气设备故障诊断与处理
发电厂和变电站电气设 备概述课件
目 录
• 发电厂电气设备 • 变电站电气设备 • 电气设备保护与控制 • 发电厂和变电站电气设备的发展趋势 • 实际应用案例分析
01
发电厂电气设备
发电机的种类与工作原理
种类
水轮发电机、汽轮发电机、燃气 轮发电机等。
工作原理
基于电磁感应原理，将其他形式 的能量转换为电能。
继电保护原理基础详解
a
a
b
b
c
c
一相断开
两相断开
纵向不对称故障（断线）
复杂故障：在电力系 统的不同地点（两处 或两处以上）同时发 生不对称故障的情况
最常见且最危险的故障是各种类型的短路
短路的后果
z 数值很大的短路电流通过短路点将燃起电弧，使故 障设备损坏；
z 短路电流通过故障设备和非故障设备时，产生热和 电动力的作用，致使其绝缘遭到损坏或使设备缩短 使用寿命；
＊近后备保护：
在本元件处装设两套保护，当主保护拒 动时，由本元件的另一套保护动作；
＊远后备保护：
当主保护或断路器拒动时，由上一级相邻电 力设备或线路的保护来实现的后备保护。
2）降到47～48HZ以下会引起频率崩溃； 3）使电压下降可能引发电压崩溃。
2 不正常工作状态及其危害
所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约 束条件不满足但又不是故障的工作状态称为不正常 运行状态。
常见的不正常状态及其危害：
过电压：发电机突然甩负荷而产生； 危害：造成绝缘击穿导致短路。 系统振荡：因系统受到扰动而失去功率平衡。 危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影响系统的正常运行；
继电保护的基本原理、 构成和分类
Байду номын сангаас 继电保护的基本原理
基本原则： 找出正常运行与故障时系统中电气量 或非电气量的变化特征
1 继电保护的基本原理
电流增大
过电流保护
电压降低
低电压保护
电流电压间的相位角会发生变化
正常运行时： arg U ≈ 20°
I
线路正方向 三相短路：
arg U ≈ 60° ~ 85° I
z 电力系统正常运行的约束条件
继电保护技术(4) 220kV变压器保护方式及其整定
复 压 闭 锁 过 流保 护 设 一 段 一 时 限 ， 压 元 件 、 作 结 复 动
果 及 整 定 值 均 同 复 压 闭 锁 方 向过 流保 护 ，时 问 与 变 压 器 各侧出线相问故障最长动作时限配合整定 。 （ ）２ ｋ ２ ２ ０ Ｖ侧 零 序 保 护 。２ ０ Ｖ侧 零 序 方 向过 流 保 护 ２ｋ 的 零 序 电流 为 装 置 自产 ．零 序 过 流 保 护 的零 序 电 流 为 中 性 点 Ｔ 测量 。 序 方 向过 流 及 零 序 过 流 保 护 均 不 设 零 压 Ａ 零 闭 锁 ， ２ ｋ 侧 零 序 方 向过 流 保 护 方 向元 件 指 向 变 压 器 。 ２ ０Ｖ
原 理 ， 一 套 为 波 形 对 称 原 理 。 求 １ 断线 不 闭 锁 差 动 另 要 １ Ａ
２ ０ Ｖ变 压器 的保护 原理 、 护方式及 其整 定 ， 读 者 参 考 。 ２ｋ 保 供
１ ２ ０ Ｖ 变压 器保 护 原 理 综 述 ２ｋ
变 压 器 是 电 力 系 统 最 重 要 的 电气 元 件 之 一 ，一 旦损 坏 ． 来 的 经 济 损 失 以及 社 会 影 响 将 无 法 估 量 。 保 变 压 带 确 器 安 全 可 靠 运 行 的 关 键 在 于 配 置完 善 的保 护 装 置 以及 采 用合理的保护整定计标方法 。
投入 。
２２ ２ ０ Ｖ 侧 后 备 保 护 ． ２ ｋ
（ ） 压 器 差 动保 护 。 动保 护 是作 为 变 压 器 本 体 以 １变 差 及 变 压 器 各 侧 差 动 Ｔ 间 故 障 的 主 保 护 。 压 器 差 动 保 护 Ａ 变
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电厂发电机变压器保护原理及继电保护
方式分析
摘要：国家整体的用电需求量与日俱增的同时，电力行业也获得了良好的发
展空间。
新时期，社会大众对供电稳定性与安全性等提出了更高的要求。
为顺应
时代发展趋势，满足市场所需，电厂在积极引进先进的发电机变压器的基础上，
逐步给予了发电机变压器保护工作充分关注。
继电保护装置是发电机变压器的重
要保护部件，其性能与质量直接影响到电力系统运行质量。
为提高发电机变压器
保护成效，各电厂需结合电厂发电机实际运行情况，选择出科学完善的继电保护
方式。
关键词：电厂；发电机；变压器；保护原理；继电保护；方式
1电厂发电机变压器保护的基本原理
短路是电厂运行过程中较为普遍的问题，如相间短路、匝间短路以及两点接
地短路等，发生短路，很大程度上是因为发电机变压器定子单相接地。
一旦出现
短路问题，就会威胁到电厂的顺利运行，降低生产效率以及传输效率，也给变压
器的顺利运行埋下不良隐患。
操作人员需要将高阻安置于定子接地继电保护的核
心位置，保证变压器直接限制暂态过电压，搭建较为完备的保护系统及机制。
一
旦变压器定子单相接地异常，合理维护变压器，防止电力事故进一步发生及扩散。
发电机变压器继电保护的硬件设施较为完备，可以进一步减少硬件受损引发保护
误动问题的概率，还可以全面地发挥继电保护装置的效能。
由于在设计及应用发
电机变压器保护装置期间，都要采用高速数字信号处置设施（DSP）以及32位高
性能的处理设施，在运行保护装置的过程中，各个CPU负荷率设定都要明显小于60%。
不仅如此，为了充分地保障发电机变压器保护装置的硬件等各方面性能，
相关人员还应该进一步改善保护设施的人机交互界面，保证它们能可靠监视各方
面参数。
利用辅助性功能单元以及电源装置为数字式的继电保护运行奠定基础，
充分发挥保护设施在各硬件设施的作用。
除此之外，进一步优化发电机变压器继
电保护的多方面硬件设施，利用标准化构件设计，严格筛选保护装置内包含的各
个元器件，在各结构模块合理布局的基础之上，保证发电机变压器顺利运行，具
备优质可观的人机交互界面。
相关人员在设计发电机变压器保护装置期间，还应
该依据保护机制以及人机交互流程需求，在进一步采集数据以及计算的前提条件下，把控多方面保护设施的配置以及电气参数，进而契合发电机变压器的保护需求，同时保证人机交互界面的稳定性。
2继电保护的基本内容
首先，合理开展转子接地保护与定子接地保护工作。
在日常维管工作中，转
子接地保护与定子接地保护是变压器继电保护中较为常见的保护形式。
定子接地
保护配置工作开展过程中，多数发电机的定子绕组保护依托基波零序电压实现。
对于中性点附近的定子绕组来说，往往需要凭借三次谐波电压方可达到良好的保
护成效。
为确保发电机的运行与保护配置的基本需求相符合，工作者需做好独立
出口分析与研判工作。
若电厂励磁回路中存在接地故障，且相关故障未在发电机
中有所表现，两点接地导致发电机存在问题。
此时，工作者需借助转子保护配置，有效研判故障位置，并合理计算故障位置的接地电阻，为后续工作者提供充分的
维保依据。
其次，变压器继电保护。
电厂中的变压器多分为厂用变压器与主变两
种类型。
从主变压器继电保护配置来看，往往会涉及温度升高、重瓦斯、低压过
流等问题。
有些电厂还会设置差动速断保护与间隙零序过流，以此提高变压器的
运转安全性。
在主变压器与厂变压器的继电保护管理工作中，多数电厂会借助工
控机作为单元的主管理机，以此达到优化外部接地线路的目的，为后续维管工作
顺利进行提供良好条件。
3电厂发电机变压器继电保护方式研究
3.1电厂发电机的继电保护以及主要方式分析
结合电厂发电机继电保护的设计和应用，对其继电保护方式主要包含电量保
护和非电量保护两种不同的保护功能与类型。
其中，在电厂发电机的各种继电保
护中，有差动保护、裂相横差保护、失磁保护、频率保护、定子接地保护、失步
保护、转子接地保护、过电压保护、启停机保护、误上电保护等保护类型。
下文
将以横差保护、纵差保护、逆功率保护、单相接地保护等几种常见的发电机保护
类型为主，对其保护实现的主要方式进行分析。
3.2逆功率保护
逆功率保护方式多应用到动作断路器的跳闸保护工作中。
在设计与应用环节，相关设备需高效采集三相电压与二相电流信号，以此为保护功能的顺利发挥提供
充分的数据支持。
例如，对于并网运行的汽轮发电机而言，在实际保护工作中，
若发电机的主气门处于关闭状态，可将发电机作为同步电机进行使用。
通过对有
功功率的吸收，以此推动汽轮机高效转动，并及时向系统发送无功功率信号。
并
网运行的汽轮发电机，往往会因主汽门处于关闭状态，致使发电机机尾叶片与残
留蒸汽间在相互摩擦作用下出现鼓风损耗，且长期置身于过热环境下，发电机会
出现不同程度的损伤。
依托逆功率保护方式，则可以针对汽轮机发电机运行中的
损伤情况展开针对性的防护。
3.3横差保护方式分析
在设计发电机继电保护期间，为了充分地发挥横差保护方式的作用，相关人
员要合理化应用各个支路间的电流差反应，进一步实现发电机定子绕组匝之间的
短路保护。
通常条件下，为了实现横差保护在发电机保护设计环节作用的有效发挥，要充分保证各相间各自开始两处电流互感器以及一处继电器设施的安装应用，从而生成一个相对独立的保护系统，充分地维护发电机运行情况，或者利用各中
性点引出定子绕组的中性点，进一步引出线方位，灵活地采取零序电流互感装置
增设等手段，构成单元件或多元件的横差保护，实现效益的最大化。
3.4单相接地保护
电厂发电机的单相接地保护包含定子接地保护和转子接地保护两种情况。
其中，定子绕组接地保护，在具体设计和应用中可通过零序电流实现定子接地保护
或者是通过零序电压、利用三次谐波电压等不同方式实现；而转子接地保护的设
计和应用，多是利用乒乓式开关切换的原理实现，在对两个不同的接地回路方程
进行求解计算基础上，对转子接地电阻的阻值以及接地位置进行确定，以满足其
接地保护的需求。
3.5电厂变压器继电保护方式
工作者在选择电厂变压器继电保护设计与方式时，需要将变压器与主变压器的继电保护设计现状充分考虑进去。
在设计与应用继电保护方式时，常见的保护方式被细化为差动保护、重瓦斯保护、零序保护等不同方式。
在继电保护方式设计应用期间，工作者需将差动保护与零序保护灵活地安装到相关保护装置中，以此提高主变压器维管成效，确保主变压器高效运行。
在对主变压器与厂用变压器开展继电保护工作时，工作者需将工控机作为单元，发挥出日常维管工作的最大效能。
在维管条件允许的情况下，工作者可以有效完善变压器外部接线流程。
抑或者，在设计与应用变压器继电保护配置时，为实现对保护设置的高效管控，工作者可以将原有的保护屏安装到主变压器的保护屏周边。
通过与单元管理的各个方面展开协调与配合，确保相关操作满足变压器的实际运行与保护需求。
此外，工作者应有效把控变压器继电保护成本，最大程度上增加发电厂经济效益。
4结论
综上所述，进一步强化电厂发电机变压器继电保护力度是合理利用继电保护基本原理的关键一步，电厂的相关负责人员应进一步增强对继电保护基本原理以及主要方式的探索，提升发电机—变压器的继电保护水平，及时排除负面威胁及隐患，应最大限度降低故障的发生概率及缩小波及的范畴，有效维护设施运行的稳定性。
参考文献：
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