Q/GDW-08华东电网有限公司企业标准Q/GDW-08-J109-2010华东电网机组频率异常保护配置和应用原则发布华东电网有限公司Q/GDW-08-J109-2010目 次前 言 (II)引 言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 监督职责和监督范围 (1)3.1 监督职责 (1)3.2 监督范围和内容 (1)4 技术原则 (1)4.1 发电机组性能的要求 (1)4.2 频率异常保护 (2)4.3 失磁保护装设规定 (3)4.4 失步保护装设规定 (4)4.5 设备（保护）定值 (4)5 配置原则 (4)5.1 发电机低频率保护 (4)5.2 发电机高频率保护 (4)5.3 发电机失步保护 (4)5.4 发电机失磁保护 (5)5.5 发电机过励磁保护 (5)6 整定要求 (5)6.1 基本要求 (5)6.2 定值设定 (5)6.3 过励磁保护整定 (5)6.4 发电机组低频保护定值 (6)6.5 汽轮发电机的高频率保护 (6)6.6 失磁保护的延时整定 (6)6.7 发电机失步保护 (7)7 运行管理 (7)IQ/GDW-08-J109-2010前 言本标准按GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
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本标准由华东电网有限公司华东电力调度通信中心提出。
本标准由华东电网有限公司科技信息部归口。
本标准起草单位：华东电力调度通信中心。
本标准主要起草人：倪腊琴、庄侃沁、胡宏、黄志龙、厉刚、王亮、陈建民、章耀耀、刘虎林、刘中平。
IIQ/GDW-08-J109-2010引 言为加强发电机组的设备保护与电网安全自动装置配合水平，提高电网安全稳定运行水平，防止故障时发电机保护误动给电网带来更大的影响，适应“网厂分开，统一调度”电力改革的发展形势，加强网厂协调，根据国家经济贸易委员会颁发的《电力系统安全稳定导则》（DL755-2001）、电监市场[2006]42号《关于印发“发电厂并网运行管理规定”的通知》、国电调[2001]368《关于印发“加强电力系统安全稳定工作若干意见”的通知》和国家电网生[2003]237《关于印发“发电厂并网运行安全性评价”的通知》的有关要求，特制定本标准。
本标准就华东电网200MW及以上发电机组的高、低频保护，失磁保护，失步保护，过励磁保护等的技术原则、配置原则、整定要求及运行管理等方面加以明确。
IIIQ/GDW-08-J109-2010华东电网机组频率异常保护配置和应用原则1 范围本标准适用于华东电网接入220kV及以上系统且容量在200MW及以上的发电机组，华东电网内有关的运行、设计、制造、试验单位应执行本标准。
网内其余机组参照执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是比不可少的。
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凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 14285—2006 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T 684—1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则DL/T 1040—2007 电网运行准则《十八项电网重大反事故措施（试行）》（调继（2005）222号）3 监督职责和监督范围3.1 监督职责监督职责的划分，按调度管辖范围对 200MW及以上容量发电机组的频率异常保护进行监督管理。
3.2 监督范围和内容凡并入华东电网的200MW及以上容量发电机组的发电机低频率、高频率、过励磁、失步保护、失磁保护和调度部门认为有必要列入监督范围的机组其它保护。
4 技术原则4.1 发电机组性能的要求系统频率在50.5Hz到48.5Hz变化范围内应连续保持恒定的有功功率输出；系统频率下降到48Hz时有功功率输出减少一般不超过5%机组额定有功功率。
对低于额定频率带负载运行的300MW及以上的汽轮发电机，应装设低频保护。
保护动作于信号，并有累计时间显示。
对高于额定频率带负载运行的100MW及以上汽轮发电机或水轮发电机，应装设高频率保护。
保护动作于解列灭磁或程序跳闸。
1Q/GDW-08-J109-20104.2 频率异常保护频率异常保护用于防止汽轮机叶片及拉金断裂事故。
汽轮机叶片有自振频率，当电力系统频率短时偏离额定频率，汽轮机叶片将发生谐振，承受谐振应力，造成材料疲劳，这是累积过程，当疲劳累积到一定值时，将发生叶片断裂。
因此，大机组应装设频率异常保护，监视累计频率偏移时间。
4.2.1 发电机频率异常的运行要求允许频率偏移值及时间应与系统低频减载的整定相配合。
应保证系统频率动态特性的低频持续时间小于表1所规定的每次允许时间，并有一定裕度。
汽轮发电机的低频保护应能记录并指示累计的频率异常运行时间，每个频率分别进行累计。
按DL/T 684－1999的规定，当频率异常保护需要动作于发电机解列时，其低频段的动作频率和延时应注意与电力系统的低频减负荷装置进行协调。
一般情况下，应通过低频减负荷装置减负荷，使系统频率及时恢复，以保证机组的安全；仅在低频减负荷装置动作后频率仍未恢复，从而危及机组安全时才进行机组的解列。
因此，要求在电力系统减负荷过程中频率异常保护不应解列发电机，防止出现频率连锁恶化的情况。
核电厂的汽轮发电机也应满足以上要求。
水轮发电机频率异常运行能力应优于汽轮发电机并满足系统调度要求。
对以前投入系统运行的机组，如果按该机组允许的低频运行能力设置的低频保护动作时间低于表1规定的每次允许时间，则应在发电机低频跳闸时，在对应的频率和时间，对该地区附加切除相应容量的负荷，以避免频率下降的连锁反应。
表1 汽轮发电机频率异常允许运行时间允许运行时间频率范围（Hz）累计（min）每次（sec）51.5303051.018018048.5～50.5连续运行48.030030047.5606047.010104.2.2 限制频率异常的措施电力系统中应设置限制频率降低的控制装置，以便在各种可能的扰动下失去部分电源（如切除发电机，系统解列等）而引起频率降低时，将频率降低限制在短时允许范围内，并使频率在允许时间内恢复至长时间允许值。
4.2.2.1低频减负荷是限制频率降低的基本措施，电力系统低频减负荷装置的配置及其所断开负荷的容量，应根据系统最不利运行方式下发生事故时，整个系统或其各部分实际可能2Q/GDW-08-J109-2010发生的最大功率缺额来确定。
自动低频减负荷装置的类型和性能如下：——快速动作的基本段，应按频率分为若干级，动作延时不宜超过0.2s。
装置的频率整定值应根据系统的具体条件、大型火电机组的安全运行要求、以及由装置本身的特性等因素决定。
提高最高一级的动作频率值，有利于抑制频率下降幅度，但一般不宜超过49.2Hz；——延时较长的后备段，可按时间分为若干级，起动频率不宜低于基本的最高动作频率。
装置最小动作时间可为10s～15s，级差不宜小于10s。
4.2.2.2为限制频率降低，有条件时应首先将处于抽水状态的蓄能机组切除或改为发电工况，并启动系统中的备用电源，如旋转备用机组增发功率、调相运行机组改为发电运行方式、自动启动水电机组和燃气轮机组等。
切除抽水蓄能机组和启动备用电源的动作频率可为49.5Hz左右。
4.2.2.3由于某种原因（联络线事故跳闸、失步解列等）有可能与主网解列的有功功率过剩的独立系统，特别是以水电为主并带有火电机组的系统，应设置自动限制频率升高的控制装置，保证电力系统：——频率升高不致达到汽轮机危急保安器的动作频率；——频率升高数值及持续时间不应超过汽轮机组（汽轮机叶片）特性允许的范围。
限制频率升高控制装置可采用切除发电机或系统解列，例如将火电厂及与其大致平衡的负荷一起与系统其他部分解列。
4.3 失磁保护装设规定励磁电流异常下降或消失，励磁电流作用于转子轴系统上的电磁转矩下降，汽轮机的机械功率过剩，使转子加速，转子的转速将高于同步转速，发电机由电网同步运行转为异步运行，在转子阻尼系统产生差频电流，差频电流使转子大轴、槽楔、护环产生过热甚至灼伤。
失磁机组从系统吸取无功功率，可能使电网电压下降，失磁机组电磁功率摆动，造成各机组间及系统部分振荡。
对励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障，应按下列规定装设失磁保护装置：不允许失磁运行的发电机及失磁对电力系统有重大影响的发电机应装设专用的失磁保护。
4.3.1对汽轮发电机，失磁保护宜瞬时或短延时动作于信号，有条件的机组可进行励磁切换。
失磁后母线电压低于系统允许值时，带时限动作于解列。
当发电机母线电压低于保证厂用电稳定运行要求的电压时，带时限动作于解列，并切换厂用电源。
有条件的机组失磁保护也可动作于自动减出力。
当减出力至发电机失磁允许负荷以下，其运行时间接近于失磁允许运行限时，可动作于程序跳闸。
4.3.2对水轮发电机，失磁保护应带时限动作于解列。
4.3.3300MW及以上发电机，应装设过励磁保护。
保护装置可装设由低定值和高定值二部分组成的定时限过励磁保护或反时限过励磁保护，有条件时应优先装设反时限过励磁保护：a) 定时限过励磁保护：1) 低定值部分：带时限动作于信号和降低励磁电流；3Q/GDW-08-J109-20102) 高定值部分：动作于解列灭磁或程序跳闸。
b) 反时限过励磁保护：1) 反时限特性曲线由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成。
上限定时限、反时限动作于解列灭磁，下限定时限动作于信号；2) 反时限的保护特性曲线应与发电机的允许过励磁能力相配合。
汽轮发电机装设了过励磁保护可不再装设过电压保护。
4.4 失步保护装设规定大型发—变组单元接线，一旦系统发生振荡，振荡中心若落在发电机机端附近，机端电压会周期性产生下降，引起厂用电动机制动，可能导致停机、停炉事故。
发电机定子电流大小会周期性变化，最大可能达到三相短路电流值，产生绕组应力、机械振动。
周期性转矩作用于大轴系统，产生材料疲劳积累，积累到一定程度造成机组损坏。
300MW及以上发电机宜装设失步保护。
在短路故障、系统同步振荡、电压回路断线等情况下，保护不应误动作。
通常保护动作于信号。
当振荡中心在发电机变压器组内部，失步运行时间超过整定值或电流振荡次数超过规定值时，保护还动作于解列，并保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流。
4.5 设备（保护）定值200MW及以上并网机组的高频率、低频率保护，过电压、低电压保护，过励磁保护，失磁保护，失步保护，阻抗保护及振荡解列装置、发电机励磁系统（包括PSS）等设备（保护）定值必须经有关调度部门审定。
其中机组低频率保护的定值应低于系统低频减载的最低一级定值，机组低电压保护定值应低于系统（或所在地区）低压减载的最低一级定值。
5 配置原则5.1 发电机低频率保护对低于额定频率带负载运行的200MW及以上汽轮发电机应装设低频率保护，保护定值设置应不高于电网低周减载最后一轮动作定值，并有低频累计时间显示功能。
