继电保护的配置.docx

继电保护的配置5.1 330MW发电机的继电保护配置5.1.1发电机故障形式和相应的保护发电机结构复杂，发生故障的可能性较大，同时系统故障的可能性也较大， 系统故障甚至可能损伤发电机，按照各种故障对发电机可能造成的损坏程度不 同，发电机的故障形式可分为故障和异常运行两大工况，并各自设置相应的保护1） 定子绕组相间短路故障会引起巨大的短路电流，严重烧损发电机， 需装设瞬时动作的纵差动保护2） 定子绕组匝间短路故障又可分为一分支匝间短路和同相异分支间短 路，故障时同样会引起巨大的短路电流而烧毁发电机，需装设瞬时动作的专用匝 间短路保护3） 定子绕组单相接地故障，这是发电机最常见的故障之一，通常因绝缘 破坏使得绕组对铁心短路引起，故障时的接地电流引起的电弧一方面灼伤铁心， 另一方面会进一步破坏绝缘，导致严重的定子绕组两点接地，造成匝间或相间短 路需装设能灵敏地反映全部绕组接地故障的100%定子绕组接地保护4） 发电机转子励磁绕组接地故障又分一点接地和两点接地转子绕组 一点接地可能引发转子绕组两点接地，而两点接地会因磁场不平衡而引起机组剧 烈震动，造成灾难性的后果需装设转子回路一点接地和两点接地保护。

5） 发电机失磁故障发电机失磁或部失磁是发电机常见故障之一，要求 及时检测到失磁故障，并根据失磁过程的发展，采取不同的措施，来保证系统和 发电机的安全，需装设失磁保护5.1.2相间短路纵差保护（1） 发电机纵差动保护用来对付发电机定子绕组和引出线的相间短路故 障这类对发电机危害极大的严重故障，是发电机的主保护之一，应瞬时动作全停2） 纵差动保护的基本原理：纵差动保护的工作原理可用下图来说明， 它通过比较发电机机端与中性点侧同相电流的大小和相位来检测保护区内相间 短路故障如图所示，变比nta相同的两个电流互感器TA1和TA2，分别装设在 发电机出口侧和中性点侧的同一相上，在图示极性下，若一次系统假定正向的选 取为中性点指向机端，则TA副方电流I1/Nta1和12/Nta2，假定正方向如图所示, 流过差动继电器KD的动作电流1=在保护区内部K2点发生短路故障时，I1和 I2基本反向，流入KD的电流约为两TA二次侧电流之和，即，它大于KD的整定 电流值而动作在保护区外部K1点发生短路时，I1和12同相，流入KD的电流 为两TA二次侧电流之差，即当两TA特性一致时，，流入KD的电流为0，故KD 不会动作。

12II(3)提K1TA1K212Nta2II 12Ntal _ Nta2高差动保护灵敏系数的措施！★尽量减★改善纵差动保护的特性目前在大型机组纵差动保护中广泛采用 了具有折线比率制动特性的纵差动保护意图5.1.3定子绕组匝间短路保护>Tmbr，这包括选用特性尽可能一致的TA1） 现代大型发电机的定子绕组通常采用双层绕组，并且每相可能包括 两个及以上并联分支，匝间短路故障主要是指属于同一分支的位于同槽的上下导 体间发生短路，当然还有绕组端部匝间短路以及因两点接地引起的匝间短路由 于匝间短路发生在同一相绕组，从该相绕组中性点侧与机端侧的TA上测得的电 流相同，故总差动保护不反应匝间短路计算和运行经验表明，匝间短路处电流 可能超过机端三相短路电流，会严重损坏铁心和绕组，因此匝间短路是发电机的 一种严重故障2） 零序电压匝间短路保护的基本原理发电机定子绕组发生匝间短路故障时，三相绕组的对称性遭到破坏，在定子, 转子绕组中将出现如下特征电量：★属于第一分支的三相绕组中性点与属于第二分支的三相绕组中性点之 间的连线上会产生以基波为主的不平衡电流，它可以用来构成横联差动保护★定子绕组中性点侧与机端侧相线上出现的负序电流，机端出现的负序 电压，它们在定子绕组中产生与同步旋转磁场反向旋转的负序磁场，它相对于转 子以两倍同步转速运动，在转子绕组中感应出二次谐波电流，这些电量可以用来 构成反映转子二次谐波电流和机端负序功率方向的匝间短路保护。

★机端三相对发电机中性点出现的基波零序电压3U.它可以用来构成零 序电压匝间短路保护3） 反映匝间短路的零序电压取自机端专用电压互感器TV0的第三绕 组，TVO必须如图那样，将其一次侧的中性点与发电机中性点直接连接，而不能 直接接地，正因如此，TV0的一次绕组必须是绝缘的/2CC即一次侧三相对地电压不再平衡，中』性点电位升高3U&、但是tvo —次侧中性点 并不接地，所以即使它的糜点电位升高!而三相对中性点的电压仍然完全对称,第三绕组输出的电压3Uo仍等于0.只有当发电机内部发生匝间短路或者发生中性点不对称的各种相间短路时, TV0的三相一次对中性点的电压不再平衡，第三绕组才有输出电压，即3Uo#0, 使零序电压匝间短路保护正确动作由此可知，零序电压原理的保护不仅反应匝 间短路，还可以反应发电机相间短路故障5.1.4定子绕组单相接地保护(1) 如果定子绕组与铁心间的绝缘在某一点上遭到破坏，就会发生定子绕 组单相接地故障定子绕组单相接地故障是发电机最常见的故障之一，尤其当发 电机定子绕组采用水冷方式时，由于偶然的漏水致使定子绕组接地就更容易发 生,定子单相接地故障不会引起很大的故障电流，而主要由绕组对铁心的分布电 容引起的电容电流，接地危害主要有：★持续的接地电流会产生电弧烧损铁心，使定子铁心叠片烧结在一起， 造成检修困难。

★接地电流将破坏绕组绝缘，扩大事故2) 定子单相接地保护的基本原理 定子单相接地保护是于发电机中性点接地方式有关的，以中性点通 过变压器高电阻接地方式来说明零序基波电压当发生定子绕组单相接地故障时，在发电机中性点和机端均 会产生零序基波电压，其大小与发电机电压，对地电容，中性点接地电阻， 以及接地接地故障位置有关计算接地故障零序基波电压的简化等值电路如图,设故障点位于定子绕组A相距中性点 a 处，｛ EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT | En为额定 电压，为中性点接地电阻，为故障点电弧电阻，为发电机定子绕组每相对地 电容，为发电机外部每相对地等值电容，由图可得由上式可见，当机端发生接地故障时，，最大；当中性点直接接地时，，当靠 近中性点发生接地故障时，因很小，会很小，所以用零序基波电压来检测定子绕 组接地故障，在中性点附近存在着死区2)零序三次谐波电压发电机容量无论大小，它们的相电压中总有少量的 三次谐波，很显然，三次谐波电势时零序性质的，因此不会出现电压中正 常运行时不存在三次谐波电流主通路，这时三相绕组中的三次谐波电势通过绕组 对地分布电容和发电机所连设备对地导纳形成机端侧和中性点侧对地零序三次 谐波电压和，通常有W。

当发生发电机定子接地故障时，减小，增大故障点越靠近中性点，减 小的越多，而增大的越多利用三次谐波电压与相对变化的特征可以有效地消除 中性点附近的保护死区5.1.5低励失磁保护1.发电机失磁通常是指发电机励磁异常下降或励磁完全消失的故障，一般将 前者称为部分失磁或低励磁故障，后者则成为完全失磁故障失磁对电力系统危 害有：(1) 失磁发电机由失磁前向系统送出无功功率转为从系统吸收无功功率， 尤其是满负荷运行的大型机组会引起系统无功功率大量缺额，若系统无功功率容 量储备不足，将会引起系统电压严重下降，甚至导致系统电压崩溃2) 失磁引起的系统电压下降会使相邻发电机励磁调节器动作，增加其无 功输出，引起有关发电机，变压器后线路过流，甚至使其后备保护动作，扩大故 障范围3) 失磁引起有功功率摆动和励磁电压下降，可能导致电力系统某些部分 之间失步，使系统发生震荡，甩掉大量负荷2 .失磁保护原理目前广泛使用各种特殊的阻抗继电器构成发电机失磁保护阻抗继电器 的动作方程：幅值比较式相位比较5.1.6定子绕组过电压保护若发电机在满负荷下突然甩去全部负荷，由于调速系统和自动励磁调节装置 有一定惯性，转速将上升，励磁电流不能突变，发电机电压在较短时间内升高， 其值可能达到1.3-1.5倍额定电压，持续时间可能达到几秒，对发电机绝缘构成 直接威胁。

发电机实际运行承受过电压的能力随具体机组不同而不同，一般发电机过电 压的能力及持续时间见下表过电压能力1.051.101.151.201.30持续时间（S）2406020我国通常采用一段式定时限过电压保护，其原因之一是大型发电机组变压器 已装有较完善的反时限过励磁保护，该保护在工频下亦能够反映过电压，因此， 单纯过电压保护不宜很复杂5.2变压器继电保护配置5.2.1变压器故障和不正常运行状态设置的保护（1） 防御变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧绕组和引出线 的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联差动保护2） 防御变压器油箱内部各种短路或断线故障及油面下降的瓦斯保护3） 防御直接接地系统中变压器外部接地短路的接地中性点零序电流 保护，零序电压保护以及放电间隙的零序电流保护4） 防御变压器过励磁的过励磁保护5） 防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护后备的过电 流保护6） 反应变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护5.2.2主变压器内部故障差动保护主变压器差动保护通常为三侧电流差动，即主变高压侧电流引自高压断 路器处的电流互感器，主变低压侧电流分为两路，一路引自高压厂用变压器 高压侧电流互感器，另一路引自发电机机端处的电流互感器。

故主变差动保 护的范围为三组电流互感器所限定的区域，可以反应在这个区域内的相间短 路，主变高压侧接地短路以及主变绕组匝间短路故障因此主变差动保护是 最重要的保护之一主变差动保护电流互感器接线如下图：*■ h Hit…….… 常不同，例如常见的主变具有高低压双侧绕组, 型接线方式,因此变压器两侧同名相电流的相位不一致土在 方面因变压器 压器差动保护的二次回路中，代表原，副方电流 在诜取由流互感器的二次接线方式干变比时考虑讲’ . 三角形接线，而变压器三角形侧的电流互感器 感器二次回路同名相电流分别与得相位一致，实三相变压器高，低压侧绕组接采用Y，dll变压器三角形线方式通刃则的电流比星型侧对 高，低压侧额定电 的幅值与相位基 正图中变压器 副方采用星型接 现了相位校正5.2.3变压器零序保护护的电涼互感器接线流流也不同为了应的线电保证在变流招前30度°另常运行情况下, 变比K的影响,本一致星型侧的电流互感器副方 线卜这样变压器两侧电流行相位与幅值校主变压器高压侧连接220KV及以上电压的电力系统均为直接接地系 统实践表明，电力系统各种短路故障中单相接地故障机率最高在变 压器高压侧所配置的零序保护用于反应单相接地故障，作为变压器及相 邻兀件的后备保护。

零序电压元件的输入取自相应的母线电压互感器的开口三角形，用于 反应单相接地时的零序过电压，间隙零序电流元件的输入取自放电间隙 对地连线的电流互感器，用于反应间隙放电电流单相接地后，若放电 间隙未动作，则零序电压元件动作，经延时t0动作于解列灭磁，切除变 压器：若间隙零序电流元件动作，则瞬时动作于解列灭礠5.2.4主变压器瓦斯保护变压器内部发生严重漏油或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线 故障时，差动保护及其它反应电量的保护均不能动作，而瓦斯保护却能 动作，因此瓦斯保护是变压器内部故障的重要保护装置瓦斯保护有轻，重瓦斯保护之分，装于油箱于油枕之间的连接导管 上当变压器严重漏油或轻微故障时，在所产生的气。