华电课件_发电机保护5.pdf

North China Electric Power University 1 1 发电机保护发电机保护发电机保护发电机保护 发电机保护 1.9 异常运行保护异常运行保护 一、逆功率保护 1.概念 与系统并列运行的发电机，失去原动机功率，但 励磁仍存在，发电机变为电动机运行，从系统吸收功 率，驱动原动机运转 2.危害 对发电机本身危害不大； 可造成汽轮机转子叶片过热损坏损坏；水轮机转 子叶片产生汽蚀；燃气轮机的齿轮损坏等后果 一、逆功率保护 3.可采取的措施 (1)主汽门关闭之后，发送信号，若为误关由运行 人员排除故障，不能恢复时由运行人员停机； 汽轮发电机：测量蒸汽流量是否小于空载同步转 速时的流量作为主保护，逆功率保护作为后备保护； 水轮发电机：逆功率保护作为主保护 (2)主汽门关闭后，经辅助触点延时停机； (3)装设逆功率保护，准确的反应功率反向，及时 发出信号，在允许的时间内停机 一、逆功率保护 4.测量元件 P jQ o (1)常规逆功率继电器 set PP≤ − set Yg≤ − set P− g jb o set g− 1 Z Y = r jx o set r− 00 90arg270 set Z Zr ≤≤ + 可看作高灵敏度阻抗 继电器。

一、逆功率保护 4.测量元件 P jQ o (2)微机保护中功率元件 set PP≤ − set P− ** Re() ABACBC UIUI=+ ???? coscoscos AAABBBCCC PU IU IU Iϕϕϕ=++ *** Re() AABBCC U IU IU I=++ ? ?? ?? ? 一、逆功率保护 5.应用中注意事项 (1)测量元件工作于动作边界，保护拒动问题 A B (2)测量回路误差的影响 无功相对较大时，相位误 差的影响尤为严重 (3)TV回路异常的影响 可能造成保护误动作 set P− P jQ o 一、逆功率保护 6.提高可靠性的措施 (1)采用高精度测量级的TA (2)装置增加逆功率保护专用的TA 保证测量小电流时的精度 (4)TV回路异常闭锁措施 可以采用移相电路或软件实现 (3)对相位误差进行补偿 一、逆功率保护 7.保护的构成 set PP−≤ TV断线 0/ 1 t o & 0/ 2 t 信号 解列 按发生逆功率时有足够灵敏度整定 set P min ) 8 . 0~5 . 0(PP set = min P 逆功率时发电机、汽轮机的最小损 耗，应为实测值，没有实测值时可 取 n P%)7~%3 ( 一、逆功率保护 7.保护的构成 set PP−≤ TV断线 0/ 1 t o & 0/ 2 t 信号 解列 经短延时躲并网过程中的功率倒送，可 取15s 1 t 经长延时解列，取允许无蒸汽运行的最大时间 2 t 200MW及以上机组允许时间为(1～3)min，可取 50s。

二、程序跳闸逆功率保护 1.应用 主汽门关闭后，待逆功率动作后经延时动作于停机 可以防止发电机在带有一定有功情况下，突然断开主 断路器，而主汽门又未完全关闭而造成的超速飞车事故 用于非短路故障的保护，保护动作后关闭主汽门，启 动程跳逆功率保护 二、程序跳闸逆功率保护 2.构成 set PP−≤ 主汽门关 闭信号 0/t &停机 t 一般可取(0.5～1)s 和逆功率保护整定相同 set P 主汽门关闭信号和逆功率同时满足说明主汽门 已经完全关闭 三、频率异常保护 1.应用 频率异常可导致汽轮机叶片产生谐振，承受很大的谐 振应力，使材料产生不可逆的疲劳，材料疲劳逐渐累计， 达到一定限度时就会断裂 300MW及以上的汽轮发电机应装设该保护，如果只有 反应频率下降的部分，也称低频保护 轴系的振动、过励磁和辅机出力下降 一般动作于信号 三、频率异常保护 2.允许频率异常运行时间 与频率偏离的程度有关，要求频率异常运行保护能够 与之配合 三、频率异常保护 3.构成 由多段构成，和汽轮机承受能力匹配 51 ff? 为五段低频保护 86 ff? 为三段过频保护 启停机闭锁 1 t & 1∑ t 连续频率 异常信号 set ff 1 1≥ 1≥ … 累计频率 异常信号 o 三、频率异常保护 3.构成 81 tt?为某频段连续动作时间定值 可依据一次频率异常运行丧失使用寿命不大于限值设定 ∑∑81 tt? 为某频段累计动作时间定值 依据频率异常运行允许时间限值设定 (1)动作时间 0.1 N tT= N tT Σ = 三、频率异常保护 3.构成 (2)段数的设计 减少保护的段数，会大大减小各段保护的动作时 间，必然增大发电机不必要的跳闸的可能性。

一般选取4－5段或更多 三、频率异常保护 2.构成 (4)启停机闭锁 1)主断路器位置继电器 n II1 . 0 max 2)检测电流 (3)与低频减载装置的配合 当可能误切发电机时，应修改自动减负荷方案，增 加其极数或切负荷的大小 四、非全相运行保护 1.概念 非全相运行：220kV及以上的变压器高压侧断路器多 为分相操作，会出现三相不能同时合闸、跳闸，或发生偷 跳造成非全相运行 会产生负序电流，发电机转子表层负序过电流保护动 作时间长，可能会引起其它保护越级跳闸，破坏系统稳定 运行 四、非全相运行保护 2.构成 (1) 断路器辅助接点 三相QF全跳、全合时不导通，只有非全相时导通 四、非全相运行保护 2.构成 (2) 负序电流元件 防止辅助接点与主触头不协调造成误动 四、非全相运行保护 2.构成 (2) 负序电流元件 1)两相运行时有足够的灵敏度 50%负荷时两相运行出现的负序电流为 01 2 20110 1 22 2/ gngn II ZZ I ZZZZZ ΣΣ ΣΣΣΣΣ =×= ++ ? ? 2 2set sen I I K = 四、非全相运行保护 2.构成 (2) 负序电流元件 2)躲过正常允许长期存在的负序电流 2 2 rel set re KI I K ∞ = 式中：取1.15，取0.85-0.95 rel K re K 四、非全相运行保护 2.构成 (2) 负序电流元件 3)躲过正常运行时的最大不平衡电流 max 2 relunb set re KI I K = 式中：取1.3-1.5，取0.85-0.95 rel K re K 四、非全相运行保护 2.构成 (3) 时间元件 躲过三相断路器不同时合闸时间。

1 t 21 ttt=+∆ 逻辑上已判断为非全相，动作时间可尽量缩短 五、断口闪络保护 1.概念 并列或刚退出过程中当断路器两侧电压反相时，断口 易发生闪络 冲击转矩给断路器本身造成破坏，还可能损害GIS开 关的相关设备；产生负序电流可能扩大事故范围，危及发 电机安全 五、断口闪络保护 2.构成 (1)断路器辅助接点 只有三相QF全在跳闸位置时才导通； 引入三个常开接点与常闭接点相互校验，提高可靠性 五、断口闪络保护 2.构成 (2)电流元件 保证灵敏度 (3)时间元件 应大于机组灭磁时间常数； 2 t 保证发电机不受损坏 六、启停机保护 1.概念 某些情况下，启停机过程中已加励磁，此时频率很低， 已配置保护可能不起作用，能反应这一过程中的接地和相 间故障的保护称为启停机保护 在正常工频运行时退出保护，防止误动 六、启停机保护 2.构成 (1)相间短路保护 采用断路器辅助接点或低频继电器控制，在正常工频 运行时退出保护 电流定值要躲过机端变压器的励磁电流 六、启停机保护 2.构成 (2)接地短路保护 电压不要求滤除三次谐波，定值可取10V以下 七、误上电保护 1.概念 不具备并列条件时的合闸称为误上电，如： 发电机 盘车或转子静止，未加励磁时；已加励磁，但不满足并列 条件。

误上电时，逆功率保护、失磁保护、某些后备保护可 能会动作，但动作时间长，不能起到保护作用，需专用的 误上电保护 误上电保护在解列后自动投入，在并网后延时自动退 出 2.构成 ),,max( CBA IIII= 定值可取 n I ) 2 . 0~1 . 0( (1)过电流元件 七、误上电保护 保证误上电时有足够灵敏度 2.构成 电压电流取自机端时，可采用静稳边界特性 (2)低阻抗元件： 在非同期合闸振荡过程中可靠动作，正常负荷情况下 不动作 为抗干扰的短延时 3 t 应大于振荡期间阻抗元件的返回时间4 t 七、误上电保护 2.构成 (3)低频低压元件 正常运行时闭锁保护，防止直流失压时开关量误判， 造成误动 七、误上电保护 2.构成 (4)辅助接点 断路器闭合后仅继续开放一段时间，保证误上电保 护可靠跳闸，防止正常振荡时误动 励磁开关辅助接点区别误上电类型 七、误上电保护 3.动作行为 (1)灭磁开关断开时，定子有电流，即判为误上电 (2)加励磁后合闸，定子有电流，低阻抗元件件动作， 判为非同期合闸（误上电） 七、误上电保护 八、断路器失灵保护 1.概念 指当保护或断路器拒动时，切除接在与该断路器相连 母线上的所有支路的保护，称为“逻辑远后备”。

由启动元件、闭锁元件、时间元件、跳闸出口元件组 成 2.构成 动作条件为：保护启动经延时后故障未消失，确认为 断路器拒动 八、断路器失灵保护 2.构成 (1)启动元件：相电流元件、负序电流元件、零序电 流元件，在各自保护中实现； K：负序电流、相电流逻辑关系控制 取与：不考虑三相失灵，防止误动 取或：考虑三相失灵，防止拒动 八、断路器失灵保护 2.构成 (2)复合电压闭锁元件 部分发电机故障电压变化较小时，应取消复压闭锁 提高跳闸出口的可靠性； 八、断路器失灵保护 2.构成 (3)时间元件：大于断路器跳闸和保护返回时间，一 般取0.3s，可在各自保护中实现，也可放在母线保护中实 现； (4)跳闸出口元件：可与母线保护共用跳闸出口，也 可有专用的跳闸出口。