发电组保护学习

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1、发电机保护学习一、 发变组保护简介因600发电机变压器组造价昂贵，如果发生故障,不仅机组本身受到损伤,而且会对系统产生严重的影响，所以为了确保机组本身的安全和保障电力系统的稳定必须合理配置可靠的保护。发变组保护的作用是能够在机组发生故障时灵敏、快速、正确的反应，能将损失减小到最小;在机组非正常状况时充分利用发变组自身能力的前提下确保机组本身的安全。发变组保护的配置原则应该以能可靠的检测出发电机可能发生的故障及不正常运行状态为前提,同时，在继电保护装置部分退出运行时，应不影响机组的安全稳定运行。在对故障进行处理时,应该保证满足机组和系统两方面的要求,因此，主保护应双重化。二、 发变组保护配置简介

2、 设备规范:发变组保护为LTOM公司生产的MiCOM系列设备,共布置五个保护柜。 分柜原则：a) 主保护及后备保护均采用完全双重化配置,两套完整的保护分别独立布置在不同的柜中（A1与B、A2与B2）;b) 同一元件的同种保护分别布置于不同的柜内（A1与B1、2与B2）,柜与柜之间的电量相互独立,互不交叉；c) 变压器瓦斯、压力、温度等非电量保护独立布置于C柜中且与电气量保护完全分开；d) 接于同一组、PT回路的保护装于同一柜上,即、B柜保护分别取自不同的CT、P的二次线圈；e) 每面保护柜的直流电源互相独立,互不交叉;f) 每面保护柜配置各自独立的保护跳闸、信号继电器，每种保护均配有相应的跳闸

3、、信号继电器。柜、2柜、B1柜、2柜、C柜的保护按各自的出口方式分别同时动作于发电机出口开关、磁场开关、主变50KV开关和桥开关的两个跳闸线圈.三、 发变组保护的正常操作、巡视 修改定值的配合操作;a) 经值长批准配合继保人员进行修改定值操作;b) 告知监屏人员将退出的保护，提醒监屏人员保护退出后的注意事项,并做好事故预想；c) 按照操作票退出相关的保护压板，并做好记录;d) 在继保人员对定值修改完毕核对后经值长批准准备投入相关的保护;e) 按照操作票使用万用表的直流电压档分别测量保护压板两端对地电压正常后投入保护压板（不能用万用表直接测量压板两端电压,防止误导通。）；f) 汇报值长并作好相关

4、记录。 保护柜投运的操作；a) 按值长令根据操作票投入保护柜；b) 检查电子设备间直流分电屏发变组相应保护柜直流分电屏小开关在合上位；c) 检查发变组相应保护柜屏后交、直流电源小开关在合上位；d) 检查发变组相应保护柜保护装置显示无异常；e) 按照投入保护操作票依次核对保护压板名称，并用万用表测量发变组相应保护柜保护压板上下两端对地电压正常后投入该保护压板;f) 正确执行完投入保护操作票后汇报值长并作好相关记录。 保护投退的操作;a) 保护投入操作1. 保护投入前核对保护压板名称正确；2. 用万用表测量发变组相应保护柜保护压板上下两端对地电压正常后投入该保护压板;3. 检查该保护已投入。b)

5、保护退出1. 保护退出前核对保护压板名称正确;2. 退出保护压板;3. 检查保护压板已退出. 保护柜的巡视；a) 正常运行时检查运行闪光指示灯、电源指示、保护投退指示灯显示正确;b) 检查保护出口信号、跳闸指示灯不亮，各保护柜无异常现象；c) 可查询保护柜显示器上的事件记录及采样值等参数. 目前保护的运行情况;a) 转子一点接地保护只投入了一个保护柜中的保护压板；b) 因T断线不能闭锁发电机定子接地保护动作，现已将发电机定子接地保护退出.四、 发电机保护原理及现场应用1 保护出口动作情况a) 发电机全停：跳发电机出口开关、灭磁开关，关主汽门;b) 发变组全停：发电机全停所有出口，跳内桥开关，跳

6、主变高压侧开关、跳高厂变低压侧分支开关及切换分支电源、跳高公变低压侧开关；c) 发变组全停：发变组全停所有出口，启动50KV开关失灵保护。d) 程序跳闸：关主汽门，闭锁热工保护。2 发电机保护作用及原理1) 发电机差动保护作用：定子绕组及其引出线相间短路的主保护.特点：灵敏度高、动作时间短、可靠性高。原理:采用比率制动原理。发电机出口和发电机中性点三相均设置T测量电流,通过各相机端与中性点侧电流的差值过大，I0。2Ie(0。2倍额定电流）;动作逻辑为循环闭锁方式，因发电机中性点不直接接地,不存在单相差动动作的问题，如有两相或两相以上差动保护动作，判为内部短路故障;而当一相差动保护动作，同时有负

7、序电压存在，认为发生了一点在区内、一点在区外的短路性故障；如果仅有一相差动保护动作而无负序电压存在则认定为CT断线，闭锁差动保护动作；当负序电压长时间存在而同时无差电流时,则认定为T断线,差动保护不会出口. 优点:灵敏度高；在区外发生短路或切除短路故障时躲过不平衡电流能力强；可靠性高。缺点：不能反应发电机内部匝间短路故障.2) 定子接地保护作用:定子绕组单相接地的主保护。发电机的定子铁芯是接地的，定子绕组绝缘破坏时，就表现为接地。单相接地的主要危害是故障点的电弧烧坏定子铁芯，并进一步发展成匝间短路或相间短路。原理：采用由3U零序电压定子接地保护和3三次谐波定子接地保护共同构成的10定子接地保护

8、。 3U0零序电压定子接地保护特点：反应发电机的零序电压大小，保护具有三次谐波滤除功能，灵敏度高。接线:a零序电压可取自中性点接地消弧线圈二次侧,不须装设PT断线闭锁，故PT断线不要求退定子接地保护 ;b零序电压也可取自发电机机端PT的开口三角形绕组，但需加设PT断线闭锁（发电机出口PT信号给保护A柜,3T信号给保护B柜）。保护范围:是自机端向中性点侧85%的定子绕组.判据及动作结果：检测U0零序电压达到保护定值，延时2发电机全停。三次谐波定子接地保护特点：反应发电机机端和中性点侧三次谐波电压大小和相位,保护具有较高的基波分量滤除功能，使灵敏度高.接线：机端三次谐波电压US3取自发电机机端T的

9、开口三角形绕组，中性点三次谐波电压UN取自发电机中性点消弧线圈.在正常运行情况时,中性点经消弧线圈接地的发电机中性点的三次谐波电压，总是要比机端三次谐波电压要大一些，而中性点侧接地时,则情况相反。动作判据： UN3US3 ，动作于发信.保护范围：自中性点向机端0%以内的定子绕组。判据及动作结果：检测三次谐波达到保护定值，延时2发信。定子接地原因: 发电机内冷水系统漏水或内冷水导电率超标。主变低压绕组或高厂变高压绕组内部一次回路单相接地. 封母或其支持瓷瓶受潮。 定子绕组绝缘损坏.定子接地的处理：当定子基波零序电压判据动作时， 检查发变组已全停，并注意厂用电的安全； 当定子三次谐波电压判据动作时

10、，通知保护人员检查保护是否误动,运行人员并应检查：a发电机零序电流表有指示；b 发电机有无漏油、水信号；c 检查发电机系统有无明显接地故障；d 询问定子冷却水质是否合格；e 当判明发电机定子回路接地时,应将发电机解列.3) 定子过电压作用：发电机可能由于甩负荷或励磁调节器故障使出口电压升高,过电压会危害绕组绝缘。判据及动作结果:过电压整定为1。3倍额定电压，延时.秒动作于发电机全停.4) 逆功率t2保护作用：保护汽轮机，当主汽门误关闭或机组保护动作于关主汽门而出口断路器未跳闸时，发电机变电动机运行，从系统吸收有功功率,此时由于鼓风损失，汽轮机末级叶片会过热。原理：测量机端功率。1P断线闭锁逆功

11、率, 故1PT断线应及时退出逆功率保护.判据及动作结果：当测量发电机功率出现逆功率达2M时,6S动作于发电机全停。5) 程跳逆功率保护作用：在某些发变组保护动作跳闸时为防止汽轮机超速而设置程序跳闸,是一种跳机方式。判据及动作结果:保护动作时先关闭汽轮机主汽门，发电机逆功率达6W，延时1s动作于解列灭磁。6) 复合电压过流作用：反应系统不对称短路、三相负荷不对称、非全相运行时定子负序电流的大小，保护发电机以防止发电机转子表面过热和机组振动：负序电流的危害：发电机定子绕组中存在负序电流分量时，该分量在发电机气隙中产生与转子运动反方向的旋转磁场，它相对于转子以二倍同步转速旋转， 因此在转子中感应出频

12、率为100HZ的电流.该电流使转子某些部位(如转子端部、护环内表面等）的电流密度很大,可能出现局部灼伤，甚至使护环受热松脱，从而导致发电机重大事故。负序旋转磁场与转子励磁电流之间，正序旋转磁场与定子负序电流之间所产生100H交变电磁力矩.将同时作用于转子大轴和定子机座上，从而引起机组振动.原理：按转子表面耐热来整定负序电流。动作特性分下限定时限、上限速断及反时限三部分，反时限判据为t=A(22-22 ）.7) 发电机失磁保护作用：发电机励磁调节器故障或励磁回路故障，出现部分或全部失磁，影响发电机及系统的运行。失磁的危害： 发电机要从系统吸收大量的无功功率建立磁场，使系统无功功率减少. 从系统吸

13、收无功功率将引起系统电压下降,甚至会使电力系统电压崩溃而瓦解。 发电机吸收了大量无功功率,为防止定子过电流,发电机发出的有功功率应降低。 失磁后转子转速超过同步转速，在转子和励磁回路产生差频电流，形成附加损耗，使转子和励磁回路过热。 失磁发电机的转子,除了受到平均异步电磁转矩外，还存在交变分量,使定子、转子及基础受到周期性的异常电磁力矩冲击，机组振动加剧.原理:由定子阻抗、转子低电压和系统母线低电压、机端低电压判据共同组成。保护投入方式:P7 失磁t保护压板投入；P2 失磁t2保护投全停。LP 失磁t1保护 动作于延时05S减出力2 失磁保护 动作于延时0。8S全停注:两个保护的延时只相差0。

14、3,所以失磁时自动减出力的保护基本无效。判据及动作结果： 满足定子阻抗、转子低电压判据，延时0。5S动作于信号和减出力； 满足定子阻抗、转子低电压、机端低电压判据,延时。动作于切厂用; 满足定子阻抗、转子低电压、系统母线低电压判据,延时08动作于全停. PT断线闭锁失磁保护.发电机失磁的原因: 励磁机或励磁回路故障; 转子绕组或励磁回路开路，或转子绕组严重短路； 励磁调节器或副励磁机发生故障; 转子集电环电刷环火或烧断。发电机失磁的处理: 失磁保护动作,经切换励磁方式、减少有功负荷无效而作用于跳闸时,按事故停机处理。 尽量增加其他未失磁机组的励磁电流; 注意厂用电母线的电压。8) 发电机失步保

15、护作用：反映机组的振荡失步过程。大型机组的发电机和变压器阻抗增大了，而系统的等效阻抗随系统容量的增大而降低,当机组与系统之间发生振荡时，振荡中心落在机内或主变范围内，易造成机端电压周期性下降，对机组危害大。原理:采用机端测量阻抗的变化轨迹来判断;在系统短路和稳定振荡时可靠不动作。发电机失磁闭锁发电机失步保护。发电机失步的原因： 系统突然发生短路； 发电机电动势过低或功率因数过高; 发电机失磁； 系统电压过低。发电机振荡和失步的处理:1. 立即增加发电机励磁电流，以提高发电机电动势，增加功率极限.另外，由于励磁电流的增加,使定、转子磁极之间的拉力增加，削弱了转子的惯性，发电机到达平衡点时易拉入同

16、步。发电机定子、转子电流按事故过负荷规定进行监视（AR在“自动”方式时不应调整励磁）；2. 如果由于单机高功率因数引起，则应降低有功,同时增加励磁电流，这样既可以降低转子惯性,也由于提高了功率极限而增加了稳定能力；3. 当振荡是由于系统故障引起，除应立即增加各台发电机的励磁电流外,还应根据本厂在系统中的地位进行处理.处于送端高频率系统时，应降低有功，处于受端低频率系统时，应增加有功；4. 因发电机失磁引起电网振荡，应迅速在失磁允许时间内恢复励磁,否则，应不待调度指令将机组解列; 5. 经上述处理,三分钟内振荡仍未消失，应立即汇报中调，听候处理.9) 发电机转子接地保护a) 发电机转子接地保护作

17、用:励磁绕组绝缘下降或损坏时，励磁回路对地电压升高,易造成两点接地，两点接地故障会损坏发电机。判据及动作结果:绝缘15千欧 延时1发信；绝缘800欧 延时S发电机全停。b) 转子接地的原因： 人员在励磁回路工作时误碰引起； 小动物在励磁回路造成的接地; 封母受潮或进水； 整流柜直流侧接地; 转子绕组绝缘损坏.10) 发电机过激磁作用：发电机(变压器）会由于电压升高或频率降低而出现过激磁,过激磁保护按发电机(变压器）过励能力较低的元件配合。发电机过励能力较低,一般发变组过激磁保护按发电机的特性整定。原理:过激磁保护反应过励倍数而动作。判据及动作结果：过励倍数1。11。21.2513。延时t(s）

18、111400.511) 低频保护作用：保护汽轮机（尤其是叶片)不受低频共振的影响。低频运行对汽轮机而言是一个疲劳过程，累计至一定时间，机组将疲劳损坏。原理：电压取自机端1T.按频率段累计各段运行的时间,至整定时间动作于信号.判据及动作结果: 498.5 300S发信： 4.548 60S发信: 47。5 3600S程跳 447。 600S程跳12) 发电机不对称过负荷（负序电流）保护作用：反应系统不对称短路、三相负荷不对称、非全相运行时定子负序电流的大小,保护发电机以防止发电机转子表面过热和机组振动；负序电流的危害：发电机定子绕组中存在负序电流分量时，该分量在发电机气隙中产生与转子运动反方向的

19、旋转磁场,它相对于转子以二倍同步转速旋转, 因此在转子中感应出频率为00HZ的电流。该电流使转子某些部位(如转子端部、护环内表面等)的电流密度很大,可能出现局部灼伤,甚至使护环受热松脱，从而导致发电机重大事故.另外，负序旋转磁场与转子励磁电流之间，正序旋转磁场与定子负序电流之间所产生10HZ交变电磁力矩。将同时作用于转子大轴和定子机座上,从而引起机组振动。原理：按转子表面耐热来整定负序电流。动作特性分下限定时限、上限速断及反时限三部分. 13) 定子对称过负荷作用:外部短路时定子绕组的过热保护。原理：（与不对称过负荷保护基本相同)按定子绕组耐热来整定动作电流。动作特性分下限定时限、上限速断及反

20、时限三部分,电流取自中性点CT。14) 发电机断路器启动失灵作用:主开关某相拒跳的保护，防止负序电流对发电机的损坏.原理:主开关某相拒跳且有负序电流时动作于全停.15) 发电机误上电保护作用：防止发电机在未加励磁的情况下误合GCB开关，保护发电机免受冲击损害。16) 励磁变差动作用:反应励磁变压器绕组、引出线的相间短路,励磁变高压侧的接地短路及励磁变绕组匝间短路故障的保护。17) 断路器闪络保护作用:防止CB开关某相短路器灭弧能力不行或某些因素引起该开关动静触头之间燃弧而烧损开关并损伤发电机。18) 发电机断路器启动失灵作用：在发电机出口开关应该动作跳闸时开关拒动时保护动作。19) 励磁变过负

21、荷保护作用：反应励磁绕组短路故障及在强励过程中励磁绕组过负荷，防止过热损坏励磁绕组。并兼作交流励磁机、整流装置及其引出线的短路保护。20) 发电机断水保护（非电量保护C柜）作用：防止发电机因定子冷却水流量低不能将发电机定子在运行中产生的热量带走，使发电机绕组温度上升，威胁发电机安全、稳定运行。五、 发变组保护动作的处理： 检查保护动作情况;a) 如发电机全停保护动作应检查发电机出口开关和灭磁开关已断开，发电机功率到零,发电机定子电流、转子电流均到零，汽机主汽门关闭，转速开始下降；b) 如发变组全停还应检查内桥开关、主变高压侧开关、高厂变低压侧分支开关、高公变低压侧开关均跳闸,主变高亚侧及内桥电

22、流到零; 检查厂用电正常；a) 检查K厂用电快切正常动作，6KV工作段电压正常;b) 检查各保安段备自投是否动作，各保安段电压正常；c) 检查相应的KV公用段备自投是否动作，检查6KV公用段电压是否正常。d) 检查各380工作段及照明段、公用段、MC的电源，如失压，确认该段母线无故障后尽快恢复供电。 检查保护首出;根据保护的动作情况初步判断故障范围和故障性质; 就地进行相应检查,检查故障录波装置，并作判断； 联系检修处理； 注意事项:a) 保护动作后应迅速检查保护动作情况，确认发电机已经解列各参数不应超限，如故障发生后保护拒动或保护动作不正常应立即手动干预将发电机解列、灭磁；b) 检查各厂用电

23、是否正常,如某些母线失压应保证安全的情况下尽快切换电源保证正常供电；c) 检查保护首出不能立即复位，应详细记录动作的保护汇报值长,待继保人员到场后根据指示对保护进行复位;d) 根据保护动作情况判断故障范围和故障性质，并检查发电机、主变、封闭母线有无明显故障，如属于保护误动作或区外故障，可根据情况申请重新启动。六、 发变组保护动作发信的处理： 断水保护a) 检查内冷水系统压力和内冷水流量是否正常,并密切注意发电机温度变化；b) 如内冷水箱水位低使内冷水泵失压应迅速补恢复内冷水系统正常运行；c) 如内冷水箱水位正常，内冷水压力和流量低应启动备用内冷水泵尽量维持流量并派人就地检查原因（泄漏、堵滤网、

24、内冷水泵故障等），如内冷水系统未发现泄漏，启动备用内冷水泵后能够维持内冷水系统运行应停运原运行泵后调整内冷水压正常;d) 如处理过程中发电机温度上升较快应快速减机组出力;e) 如处理过程中内冷水流量一直偏低不能及时恢复正常，同时发电机温度过高超限而保护未动作跳机应立即手动打闸停机。 逆功率保护 断线七、 我厂保护动作情况分析八、 发变组常见的故障和非正常状态1. 发电机常见的故障a) 定子绕组的相间短路-发电机如发生此类故障而不能及时切除将烧毁整个发电机组，后果严重，所以一般必须有两套或两套以上的快速保护反应此类故障。b) 定子绕组匝间短路-发电机定子绕组发生匝间短路会在短路环内产生很大的电流

25、，将烧伤甚至烧毁发电机组,因此发生定子绕组匝间短路时应该快速将发电机组切除.不过随着发电机设计技术的改进，同相同槽的绕组越来越少,发生匝间短路的可能性也大大减少.c) 定子单相接地虽然定子单相接地并不属于短路性质的故障,但由于以下方面的原因，对单相接地故障却要求灵敏而又可靠的反应：很多60MW机组中性点都经高阻接地；电容电流会灼伤故障点的铁芯；绝大部分短路都是首先由于单相接地没有及时进行处理发展而成的；接地时非接地相电压升高，影响绝缘。d) 失磁由于励磁设备故障、励磁绕组短路等会引发失磁(全失磁或部分失磁),使发电机进入异步运行,对系统和发电机的安全运行都有很大的影响。大型机组都要求及时准确的

26、监测出失磁故障。e) 转子一点、两点接地故障-转子一点接地对汽轮发电机组的影响不大，一般都允许继续运行一段时间。2. 发电机不正常运行状态由于发电机是旋转设备,加上一般发电机在设计制造时考虑的过载能力都比较弱，一些不正常的运行状态将会严重威胁发电机安全运行，因此对这些状态的处理也同样必须及时、准确。a) 定子负序过流发电机承受负序过流的能力非常弱，很小的负序电流流经定子绕组就可能引起转子铁芯的严重过热，甚至烧损发电机的铁芯。槽楔和护环.大机组一般都配置两套反应负序过流的保护。b) 定子对称过流当外部发生对称的三相短路时,会引起发电机定子过热,因此应有反应对称过流的保护。c) 过负荷-当发电机过

27、负荷时应该及时告警。d) 过电压-由于励磁等原因引起过电压时会影响发电机的绝缘寿命，因此必须有反应过电压的保护。e) 过励当电压升高、频率降低时,可引起发电机和主变压器过励磁，从而使发电机过热而损坏，需装设反应过励磁的保护。f) 频率异常发电机在非额定频率下运行,可能引起共振,使发电机疲劳损伤,应配置频率异常保护.g) 发电机与系统之间失步当发电机和系统失步时,巨大的交换功率使发电机无法承受而损坏,应配有监测失步的保护装置。h) 误上电由于发电机并网前存在误合发电机出口断路器的可能,可能对发电机造成损伤。i) 逆功率-发电机组在运行中，从系统中吸收有功时。3. 变压器常见的故障类型a) 相间短

28、路。这是变压器最严重的故障类型。它包括变压器箱体内部的相间短路和引出线(从套管出口到电流互感器之间的电气一次引出线）的相间短路。由于相间短路会严重的烧损变压器本体设备，严重时会使得变压器整体报废,因此,当变压器发生这类故障时要求瞬时切除故障.b) 接地短路。显示这种短路故障只会发生在中性点接地的系统一侧。对这种故障的处理方式和相间短路故障是相同的,但同时要考虑接地短路发生在中性点附近时的灵敏度。c) 匝间或层间短路。对于大型变压器，为改善其冲击过电压性能,广泛采用新型结构和工艺，匝间短路故障发生的几率有增加的趋势。当短路匝数少,保护对其反应灵敏度又不足时，在短路环内的大电流往往会引起铁芯的严重

29、烧损。如何选择和配置灵敏的匝间短路保护，对大型变压器就显得比较重要。d) 铁芯局部发热和烧损。由于变压器内部磁场分布不均匀、制造工艺水平差、绕组绝缘水平下降等因素，会使铁芯局部发热和烧损,继而引发更严重的相间短路。因此，应及时检测这一类故障。e) 油面下降。由于变压器漏油等原因造成变压器内油面下降，会引起变压器内部绕组绝缘水平下降，给变压器的安全运行造成危害.因此当变压器油面下降时，应及时检测并予以处理。4. 变压器不正常运行状态变压器不正常运行状态是指变压器本体没有发生故障，但外部环境变化后引起了变压器非正常工作状态。这种非正常运行状态如果不及时处理或告警，预示着将会引发变压器的内部故障。因

30、此，这一类保护也可称之为故障预测保护。a) 过负荷：变压器虽然有一定的过负荷能力，但是如果长期处于过负荷下运行会使变压器绝缘水平下降，加速其老化，缩短其寿命.运行人员 及时了解过负荷运行状态，以便能作相应的处理.b) 过电流：过电流一般是由于外部短路后，大电流流经变压器而引起的。由于变压器在这种电流下会烧损，一般要求和区外保护配合后,经延时切除变压器。c) 零序过流：由于变压器的绕组一般都是分级绝缘的，绝缘水平在整个绕组上是不一致的，发生接地短路时,会使中性点电压升高，影响变压器安全运行.d) 其他故障：如通风设备故障，冷却器故障等.这些故障也都必须作相应的处理.九、 文中如有不足，请您指教！十、a)10 / 10