发电厂保护监控新技术.pdf

发电厂保护监控新技术发电厂保护监控新技术发电厂保护监控新技术发电厂保护监控新技术主要内容• 注入式定子接地保护 • 注入式转子接地保护• 注入式转子接地保护 • 机组功率突降切机装置 • 其他新技术注入式定子接地保护• 概述 • 传统定子接地保护方案• 传统定子接地保护方案 • 注入式定子接地保护原理及特点 • 大型发电机定子接地保护最优配置方案 • 调试试验调试试验 • 定值整定 其他• 其他注入式定子接地保护注入式定子接地保护• 概述定子绕组单相接地是发电机最常见的种故障- 定子绕组单相接地是发电机最常见的一种故障；- 发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆；- 定子接地保护应满足：?保护无死区，能保护到100%绕组范围护无，能护到绕范围?区内带过渡电阻接地故障时，保护应有足够高的灵敏度传统定子接地保护原理分析传统定子接地保护原理分析• 基波零序电压定子接地保护基波零序电压定子接地保护保护范围85 95%发电机定子绕组和主变低压侧绕组- 保护范围：85-95%发电机定子绕组和主变低压侧绕组- 特点：简单可靠- 不足：中性点附近有死区；需要与主变高压侧零序后备 保护配合• 三次谐波电压比率保护三次谐波电压比率保护- 保护范围：中性点附近25%左右的定子绕组保护范围：中性点附近25%左右的定子绕组- 特点：可与3U0共同构成100%定子接地保护不足与运行工况有关且灵敏度受对地电容影响大- 不足：与运行工况有关，且灵敏度受对地电容影响大； 少量600MW汽轮发电机气隙磁场正弦度较好，定子绕组本 体三次谐波电压极小；一般只投信号体三次谐波电压极小；般只投信号。

注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(1)(1)• 定子接地保护的新要求- 大型机组定子绕组额定电压高，达24kV ～27kV，且对地 电容大，单相接地故障电流较大，定子绕组对地绝缘的 要求提高 要求能在发电机未加励磁或静止的状态下检测定子绕组 对地绝缘情况注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(2)(2)• 注入式定子接地保护注入式定子接地保护 - 辅助电源装置（RCS-985U） 将低频电压加在负载电阻Rn辅助电源装置（RCS-985U） 将低频电压加在负载电阻Rn 上上并通过接地变压器并通过接地变压器将将上上，，并通过接地变压器并通过接地变压器，，将将 低频电压信号注入到发电机 定子绕组对地的零序回路中低频电压信号注入到发电机 定子绕组对地的零序回路中 - 正常情况下，注入电流主要 是电容电流接地故障时，正常情况下，注入电流主要 是电容电流接地故障时， 注入电流出现注入电流出现电阻性电流电阻性电流注入电流出现注入电流出现电阻性电流电阻性电流 - 检测注入的低频电压、电流，检测注入的低频电压、电流， 通过通过导纳法导纳法可可计计算出接算出接地地过过通过通过导纳法导纳法可算出接过可算出接过 渡电阻阻值，可以反映发电 机100%的定子绕组单相接地。

渡电阻阻值，可以反映发电 机100%的定子绕组单相接地注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(3)(3)对地绝缘破坏注入电正常情况下注入电• 原理等效电路对地绝缘破坏，注入电 流出现电阻性电流正常情况下，注入电 流主要是电容电流滤波算法00,GGUI??00,LFLFUI??⎟⎟⎞ ⎜⎜⎛=0Re1LFEIR?滤波算法⎟⎟ ⎠⎜⎜ ⎝00ReLFLF U? 检测注入的低频电压、电流，通过导纳法可计算出接地过 渡电阻阻值可以反映发电机100%的定子绕组单相接地渡电阻阻值，可以反映发电机100%的定子绕组单相接地注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(4)(4)• 保护逻辑的组成保护逻辑的组成动作判据- 动作判据?接地过渡电阻判据接地零序电流判据?接地零序电流判据- 辅助判据?电压、电流回路异常闭锁- 辅助功能?频率闭锁注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(5)(5)• 接地电阻判据接地电阻判据 - 跳闸段动作方程跳闸段动作方程- 报警段动作方程LSETEERR..⎧8090%定子绕组保护范围独立主判据独立延时定值0.05VGE SETIIU>⎧ ⎨>⎩ - 80～90%定子绕组保护范围，独立主判据，独立延时定值。

- 不依赖于注入电源，从保护原理上与电阻判据构成双重化 采用与频率无关的算法- 采用与频率无关的算法注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(6)(6)• 其他辅助判据其他辅助判据 电压电流回路异常闭锁- 电压、电流回路异常闭锁SETLFLFSETLFLFIIUU. 00. 00OR=1回路报警0.1s&RE ISAFEIG0 > IE.SETU0 > 5V&>=1定子接地跳闸tIG0 ISAFE硬压板投入注入式定子接地保护原理注入式定子接地保护原理(8)(8)• 注入式定子接地保护的特点注入式定子接地保护的特点保护范围为100%灵敏度致不受接地位置影响- 保护范围为100%，灵敏度一致，不受接地位置影响 不受发电机运行工况的影响，在发电机静止、起停过程、 空载运行并网运行甩负荷等各种工况下均能可靠空载运行、并网运行、甩负荷等各种工况下，均能可靠 工作可监视定子绕组绝缘的缓慢老化- 可监视定子绕组绝缘的缓慢老化 无需与主变高压侧接地后备保护配合 可以为定子接地故障定位创造条件 接地电阻的实测结果、电阻判据中的电阻定值为一次值，接地电阻的实测结果、电阻判据中的电阻定值为次值， 更直观。

大型机组定子接地保护最优配置方案大型机组定子接地保护最优配置方案（1）（1）• 大型机组定子接地保护最优配置方案大型机组定子接地保护最优配置方案- A屏：注入式定子接地保护原理 - B屏：基波零序电压＋三次谐波电压原理基波零序电压型（90-95%）3ω型（25%）机端中性点100%注入式保护（100%）100%机端中性点 零序电流型（80%）100%大型机组定子接地保护最优配置方案大型机组定子接地保护最优配置方案(2)(2)• 最优配置方案特点最优配置方案特点即使定子绕组对地电容较大或定子绕组本体三次谐波电- 即使定子绕组对地电容较大或定子绕组本体三次谐波电 压极小，使三次谐波型保护灵敏度受到影响时，另一套 注入式定子接地保护原理不受影响，仍能够可靠保障机注入式定子接地保护原理不受影响，仍能够可靠保障机 组安全运行，消除了传统方案可能存在的隐患 定子绕组机端侧有80%左右的范围实现了三重化接地保护，定子绕组机端侧有80%左右的范围实现了三重化接地保护， 即使在辅助电源出现异常退出运行时，定子绕组仍然有 80%左右的范围有双重接地保护 注入式接地保护无需与主变高压侧接地后备保护配合， 延时可缩短。

注入式定子接地保护与接地设备的配合注入式定子接地保护与接地设备的配合(1)(1)• 发电机接地设备参数对注入式定子接地保护的影响发电机中性点接地设备参数若配置不当可能降低保护- 发电机中性点接地设备参数若配置不当，可能降低保护 灵敏度，甚至直接影响保护功能的投入接地变负载电阻阻值若太小（某些机组仅0 2Ω甚至更- 接地变负载电阻阻值若太小（某些机组仅0.2Ω，甚至更 小），RCS-985U低频注入电源的输出端近似短路注入 低频信号量太小，影响保护对低频信号的准确测量低频信号量太小，影响保护对低频信号的准确测量注入式定子接地保护与接地设备的配合注入式定子接地保护与接地设备的配合(2)(2)• 解决办法适当提高发电机中性点接地变压器低压侧电压额定值- 适当提高发电机中性点接地变压器低压侧电压额定值， 从而降低变压器电压变比，与此同时提高负载电阻阻值， 使得发电机中性点接地阻抗的一次值不变，满足一次设使得发电机中性点接地阻抗的次值不变，满足次设 备的设计要求 现场经验表明，适当提高负载电阻值至1Ω以上，可以达现场经验表明，适当提高负载电阻值至1Ω以上，可以达 到比较好的效果 2011年南瑞继保在二滩水电厂机组保护改造项目上2011年，南瑞继保在二滩水电厂机组保护改造项目上， 攻克了负载电阻为0.1Ω的技术难关，成功实施注入式定 子接地保护，能精确测量18kΩ。

注入式定子接地保护现场调试注入式定子接地保护现场调试（1）（1）• 完整的现场试验方案完整的现场试验方案参数补偿原因注入低频信号很小而接地变非理想变- 参数补偿原因：注入低频信号很小，而接地变非理想变 压器，且电流测量环节存在误差相角补偿- 相角补偿- 回路阻抗补偿- 模拟接地?静态?空载?并网(选做)注入式定子接地保护现场调试注入式定子接地保护现场调试（2）（2）• 相角校正注入低频信号很小而电流测量环节存在误差需- 注入低频信号很小，而电流测量环节存在误差，需 在发电机静止状态下，通过试验确定相角补偿值注入式定子接地保护现场调试注入式定子接地保护现场调试（3）（3）• 阻抗补偿参数 - 接地变非理想变压器短路阻抗参数对保护的测量接地变非理想变压器，短路阻抗参数对保护的测量 产生影响，需进行补偿 - 发电机静止状态下，接地变高压侧中性点金属性接发电机静止状态下，接地变高压侧中性点金属性接 地故障，得到电阻和电抗补偿参数• 电阻折算系数 - 理论值：理论值：- 实际上，各变比实际值与设计值有偏差，需实测； - 选取50W 以上的功率电阻模拟接地过渡电阻选取50W 以上的功率电阻模拟接地过渡电阻注入式定子接地保护定值整定（1）• 电阻判据定值整定与现场调试试验紧密相关在发电机静止状态下模拟中- 与现场调试试验紧密相关：在发电机静止状态下模拟中 性点位置经过渡电阻的接地故障，根据实测结果确定电 阻判据的定值。

阻判据的定值 原则：能够可靠地反映接地过渡电阻值跳闸段定值可整定为15kΩ- 跳闸段定值可整定为1 ～5kΩ- 延时定值：报警段一般延时1～5s；跳闸段延时可取 动作于停机0.3～1.0s，动作于停机注入式定子接地保护定值整定（2）• 零序电流判据定值整定作为电阻判据的后备其动作值按保护距发电机机端80- 作为电阻判据的后备，其动作值按保护距发电机机端80 ％～90%范围的定子绕组接地故障的原则整定⎛⎞0./Rn opseta nUIInRα⎛⎞>=⎜⎟⎝⎠- 需校核系统接地故障传递过电压对零序电流判据的影响 动作时限：0.3～1.0s动作时限：0.31.0s其他• 日常运行常规检查接地电阻测量值稳定在较长时期内是否有缓慢下降- 接地电阻测量值稳定，在较长时期内是否有缓慢下降- 是否有报警灯亮、报警继电器闭合等异常（包含RCS985U）- 是否有异常报警历史报文• 机组或保护检修后启机过程中的检查机组或保护检修后启机过程中的检查- 接地电阻测量值是否稳定检修前后定子对地电阻测量值是否有变化- 检修前后定子对地电阻测量值是否有变化- 其他检查• 现场案例介绍主要内容• 注入式定子接地保护 • 注入式转子接地保护• 注入式转子接地保护 • 机组功率突降切机装置 • 其他新技术注入式转子接地保护• 常见转子接地保护 • 注入式转子接地保护原理及特点• 注入式转子接地保护原理及特点 • 定值整定 • 其他转子接地保护转子接地保护• 转子接地故障危害转子接地故障危害点接地对发电机并未造成伤害潜在危害大- 一点接地，对发电机并未造成伤害，潜在危害大；- 两点接地危害：?故障点流过大电流，烧伤转子本体?励磁绕组因过热而烧伤；?气隙磁通失去平衡，引起振动加剧；?轴系和汽机磁化乒乓式转子接地保护乒乓式转子接地保护• 乒乓式转子接地保护原理乒乓式转子接地保护原理UU发电机转子+- 特点：?无死区、灵敏度高、可测量接地位置RRαU+-Rg?不受对地电容、转子电压变化影响?具有两点接地保护功能RRS1S2RR?具有两点接地保护功能- 不足：?无励磁电压状态下无法测量?无法引出转子绕组两端的机组不能应用惠斯通电桥型转子接地保护惠斯通电桥型转子接地保护• 惠斯通电桥型转子接地保护惠斯通电桥型转子接地保护rU1kCRRRR2kC 1U?1R2RXCRCgR2U?kCRC1R2R。