发变组保护配置.doc

发变组保护功能配置讲义一、发变组保护功能发电机变压器保护：是从发变组单元系统中获取信息，并进行处理，能满足系统稳定和设备安全的需要，对发变组系统的故障和异常作出快速、灵敏、可靠、有选择地正确反应的自动化装置。

发电机变压器保护对象：发电机定子、转子、机端母线、主变、厂变、励磁变、高压短引线、断路器，并作为高压母线及引出线的后备保护等。

发电机变压器保护应能保护的故障和异常类型：1)定子绕组相间、匝间和接地短路2)定子绕组过电压3)定子绕组过负荷4)定子铁芯过励磁5)转子表面过负荷6)励磁绕组过负荷7)励磁回路接地8)励磁回路失压（发电机失励磁）9)发电机逆功率10)发电机频率异常11)主变、厂变、励磁变各侧绕组的相间、匝间和接地短路12)主变、厂变、励磁变过负荷13)主变铁芯过励磁14)各引出线的相间和接地短路15)发变组系统失步16)断路器闪络、误上电、非全相和失灵17)发变组起停机短路故障18)发变组系统低电压19)其他故障和异常运行发电机变压器保护可能的配置要求。

1)发电机定子短路主保护发电机纵差动保护发变组差动保护发电机不完全纵差动保护发电机裂相横差保护发电机高灵敏横差保护发电机纵向零序电压式匝间保护2)发电机定子单相接地保护发电机3U0定子接地保护发电机3I0定子接地保护发电机高灵敏三次谐波电压式定子接地保护注入电源式定子接地保护3)发电机励磁回路接地保护注入直流电源切换式转子一点接地保护注入交流电源导纳式转子一点接地保护转子二点接地保护4)发电机定子短路后备保护发电机过流保护发电机电压闭锁过流保护发电机负序过流保护发电机阻抗保护5)发电机异常运行保护发电机失磁保护发电机失步保护发电机逆功率保护发电机程跳逆功率保护发电机频率异常保护发电机过激磁保护（定、反时限）发电机过电压保护发电机低电压保护发电机对称过负荷保护（定、反时限）发电机不对称过负荷保护（定、反时限）发电机励磁回路过负荷保护（定、反时限）发电机误上电保护发电机启停机保护发电机次同步过流保护发电机轴电流保护发电机轴电压保护发电机TA、TV断线判别6)主变压器主保护主变纵差动保护主变单侧差动保护主变零序差动保护发变组差动保护7)主变压器异常运行及后备保护主变压器过激磁保护（定、反时限）主变压器零序电流保护主变压器间隙电流电压保护主变压器电压闭锁过流保护主变压器过流保护主变压器阻抗保护主变压器方向过流保护主变压器电压闭锁方向过流保护主变压器负序方向过流保护主变压器零序方向过流保护主变压器过负荷保护主变压器通风启动主变压器TA、TV断线判别8)高压厂用变压器保护高厂变差动保护高厂变电压闭锁过流保护高厂变分支限时速断过流保护高厂变分支零序电流保护高厂变分支电压闭锁过流保护高厂变过负荷保护高厂变通风启动高厂变TA、TV断线判别9)励磁变压器（或励磁机）保护励磁变（机）差动保护励磁变（机）限时速断过流保护励磁变（机）过负荷保护（定、反时限）励磁变（机）TA断线判别10)高压启动备用变压器保护启备变差动保护启备变电压闭锁过流保护启备变零序电流保护启备变间隙零序电流电压保护启备变分支电压闭锁过流保护启备变分支限时速断过流保护启备变分支零序过流保护启备变过负荷保护启备变通风启动启备变TA、TV断线判别11)其它保护功能断路器失灵启动保护断路器非全相保护发电机强励启动过流闭锁（断路器遮断容量不够时采用）发电机电超速保护短引线差动保护零功率保护12)非电量保护（开入量保护）各类型变压器的重瓦斯、轻瓦斯、压力释放、油位、油温、温度、冷却器全停保护发电机热工、断水、励磁系统故障等保护高周切机保护二、发电机变压器保护配置方案（历史：主后分开，主保护双重化；当前：主后一体，全套双重化）1000MW及以下发电机变压器的全套保护。

大型发电机及发变组保护配置5.2 发电机保护配置5.2.1 一般原则5.2.1.1 对于大型发电机的下列故障及异常运行状态，应按本条的规定，装设相应的保护。

a)定子绕组相间短路；b)定子绕组接地；c)定子绕组匝间短路；d)发电机外部相间短路；e)定子绕组过电压；f)定子绕组过负荷；g)转子表层（负序）过负荷：h)励磁绕组过负荷；i)励磁回路接地；j)励磁电流异常下降或消失；k)定子铁芯过励磁；l)发电机逆功率；m)频率异常；n)失步；o)调相运行与系统解列；p)轴绝缘破坏；q)发电机突然加电压；r)发电机启、停故障；s)其他故障和异常运行。

5.2.1.2 发电机出口装设断路器时，上述各项保护，宜根据故障和异常运行状态的性质及动力系统具体条件，分别动作于：a)停机：断开发电机出口断路器、灭磁。

对汽轮发电机，还要关闭主汽门；对水轮发电机还要关闭导水叶。

b)解列灭磁：断开发电机出口断路器、灭磁。

汽轮机甩负荷，水轮机关导水叶至空载。

c)解列：断开发电机出口断路器。

汽轮机甩负荷，水轮机关导水叶至空载。

d)减出力：将原动机出力减到给定值。

e)缩小故障影响范围：断开预定的其他断路器。

f)程序跳闸：对汽轮发电机首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳发电机出口断路器并灭磁；对水轮发电机，首先将导水叶关到空载位置，再跳开发电机出口断路器并灭磁。

g)减励磁：将发电机励磁电流减至给定值。

h)信号：发出声光信号。

5.2.1.3 发电机出口不装设断路器时，上述各项保护，宜根据故障和异常运行状态的性质及动力系统具体条件，分别动作于：a）停机：断开主变压器高、中压侧断路器、灭磁。

对汽轮发电机，还要关闭主汽门，断开高压厂用工作变压器低压侧分支断路器，启动厂用电源切换等；对水轮发电机还要关闭导水叶。

b）解列灭磁：断开主变压器高、中压侧断路器，灭磁。

汽轮机甩负荷，断开高压厂用工作变压器低压侧分支断路器，启动厂用电源切换等；水轮机关导水叶至空载。

发电机－变压器组的微机继电保护装置采用双重化配置（非电气量除外），其特点如下：1.两套发电机－变压器组的微机继电保护装置（包括出口跳闸回路）完整、独立安装在各自的屏内，之间没有任何电气联系。

当运行中的一套保护因异常需退出或检修时，不影响另一套保护的正常运行。

2.每套保护装置均配置完整的差动等主保护、后备保护及异常保护，能反应被保护设备的各种故障运行状态。

3.每套装置的交流电压和交流电流分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组，其保护范围应交叉重迭，避免死区。

4.非电量保护设置独立的电源回路（包括直流小空气开关及直流电源监视回路），出口跳闸回路应完全独立，在保护柜上的安装位置也相应相对独立。

发变组保护柜配置情况我公司发变组保护采用了国电南京自动化股份有限公司生产的DGT801系列保护装置。

每台机组各配5面发变组保护柜，A/B柜为发电机、励磁变的保护，每个柜子各配有两套DGT801B装置，分别为主保护、后备保护装置；C/D柜为两台高压厂变的电气量保护，每个柜子各配有两套DGT801C保护装置；E柜为发变组非电量保护，配有两套DGT801F保护装置。

保护装置电源保护装置的直流电源：每面保护盘有两路直流电源，分别取自单元机组的110V直流A、B段，通过转换开关进行切换，注意：两套保护的直流电源不能同时取自同一直流母线上。

保护装置的交流电源：保护装置的交流电源取自机组UPS电源，由于打印机使用。

发电机保护配置1.发电机差动保护(－K87)2.发电机定子接地保护（－K64G1，－K64G2）3.发电机失磁保护（－K40）4.发电机失步保护（－K78）5.发电机定子匝间保护(-K58)6.阻抗保护(-K21)7.发电机负序电流保护（－K46）8.发电机过电压保护（－K59）9.突加电压保护（－K50/27）10.过激磁保护(-K24)11.电压制动过电流保护（－K51/27）12.发电机过负荷保护（－K49）13.发电机逆功率保护（－K32）14.频率异常保护（－K81）15.起停机保护（－K50/81）发电机励磁系统保护配置1.励磁变压器差动保护(－K87)：2.励磁变速断保护（－K50）3.励磁变过流保护（－K51）4.励磁系统过负荷保护（－K49）5.发电机转子一点接地保护主变压器电气量保护配置1.主变压器差动保护(－K87)：2.主变复合电压闭锁过流保护（－K51/27）3.主变高压侧零序方向过流保护（－K51N）4.主变过激磁保护:5.500kV断路器闪络保护（-K47）6.500kV断路器非全相保护（-K28）7.发电机变压器组断路器失灵保护(50BF)高厂变电气量保护配置1.高厂变差动保护－K872.差动速断保护－K87/K503.复合电压闭锁过流保护（－K51/46）4.高厂变低压侧零序过流保护(-K51N)5.高厂变低压侧限时速断/过流保护(-K151/150)变压器非电气量保护配置1.重瓦斯保护2.轻瓦斯保护3.油位高4.油位低5.压力释放6.油温过高7.冷却系统故障8.冷却器全停保护（主变）PT、CT的作用1.发电机中性点PT：40kVA、20kV/0.22KV二次电阻：0.47欧姆。

2.1 发变组比率制动差动保护2.1.1 保护采用三侧差动保护（作为发电机定子绕组、主变压器高压侧绕组、套管、高厂变低压侧之间故障的主保护。

2.1.2 保护元件电流取自主变高压侧，高厂变低压侧、发电机中性点。

2.2 发电机主变压器保护2.2.1发电机差动保护（1）采用比率制动原理构成,是发电机内部相间故障的主保护（2）差动保护动作条件:三相任一相比率差动动作;软压板和硬压板均在投入位置;差动启动元件动作;TA断线闭锁控制为不闭锁状态(0).2.2.2发电机定子接地保护作为发电机定子回路单相接地故障保护，当发电机定子绕组任一点发生单相接地时，该保护按要求的时限动作于信号或跳闸。

（1）保护原理：由基波零序电压保护发电机从机端算起的85%~95%的定子绕组单相接地；三次谐波电压保护发电机中性点附近定子绕组的单相接地。

（2）基波零序电压取自发电机端部，三次谐波零序电压保护是检测发电机端部对地与中性点对地零序三次谐波电压比值的变比;工作电压取自发电机端部电压互感器和发电机中性点侧PT。

（3）基波零序电压保护动作后跳发变组出口开关1DL、MK、厂用A、B分支、启动A、B分支快切、关主汽门、启动失灵保护。

（4）三次谐波零序电压保护动作于发信号。

2.2.3发电机匝间保护发电机匝间保护采用DP2+3U0和DP2两种保护方式。

不仅可以作为发电机内部匝间短路的主保护，还可以作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。

（1）动作条件:在正常运行时,匝间保护软压板和硬压板投入;启动元件动作;故障分量负序方向和纵向零序电压动作.在并网前,由纵向零序电压和电流小于0.06Iset作为判据,且匝间保护软压板和硬压板投入;启动元件动作.（2）保护用电流量取自发电机尾. 电压2.2.4转子一点接地（1）采用乒乓开关切换原理，作为监视发电机励磁回路对地绝缘的保护。

（2）保护电压取自转子电压：601、602及大轴。

（3）转子一点接地保护动作情况：经延时动作于信号。

2.1. 发变组保护的配置2.1.1. 发变组保护概述2.1.1.1. 发电机与变压器为单元组接线，发电机与主变、高厂变、脱硫变、励磁变组成发变组，发变组保护由数字发电机保护装置（REG216C）、变压器保护（RET521）和发变组非电量保护组成，数字发电机保护装置（REG216C）为瑞士ABB公司的产品，变压器保护（RET521）为瑞典ABB公司的产品，发变组保护由上海ABB工程有限公司组屏。

2.1.1.2. 发变组保护为双重化配置，其中电气量保护为双重配置，非电气量保护非双重配置，发变组保护包括两个独立的系统：系统A和系统B。

系统A和系统B中都配置有完整的发变组保护，因此，当一个系统因故退出运行时，另一个系统也能保护整个发变组。

2.1.1.3. 系统A和系统B之间无任何电气联系，系统A和系统B的模拟量独立输入，分别取自CT、PT的互相独立的绕组，保护范围交叉重叠，无死区；系统A和系统B的直流电源和跳闸出口互相独立。

2.1.2. 发变组保护的配置及功能2.1.2.1. 发电机差动保护（－K87）：2套，电气量保护，置于REG216C中，保护发电机绕组的相间故障，是发电机的主保护，保护范围为差动电流互感器之间的区域。

2.1.2.2. 发电机定子接地保护（－K64）：2套，电气量保护，置于REG216C中，2套保护采用不同的原理构成，一套为注入式，注入12.5Hz的交流电源，另一套由发电机机端零序电压和中性点侧三次谐波电压共同构成100％区域的定子接地保护，这2套保护互不影响，在发电机定子绕组接地时，保护发电机定子绕组、铁芯不受损伤。

2.1.2.3. 发电机过电压保护（－K59）：2套，电气量保护，置于REG216C中，保护发电机在启动或并网过程中由于电压过高而损坏发电机的绝缘。

2.1.2.4. 发电机频率异常保护（－K81）：2套，电气量保护，置于REG216C中，在发电机退出运行时该保护自动退出运行，在发电机频率异常运行时，保护汽轮机的叶片不受损伤。

发变组保护配置1、发电机差动保护：保护发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障。

2、主变压器差动保护：保护主变压器绕组及其引出线的相间短路故障。

3、厂用变压器差动保护：保护厂用变压器绕组及其引出线的相间短路故障。

4、励磁变压器差动保护：保护励磁变压器绕组及其引出线的相间短路故障。

5、定子绕组过负荷保护装置：由定时限和反时限两部分特性构成；6、负序过负荷保护装置：由定时限和反时限两部分特性构成；7、发电机低阻抗保护装置：装设在发电机机端(装设了定子绕组反时限过负荷及反时限负序过负荷保护,且保护综合特性对发电机变压器组所连接高压母线的相间短路故障具有必要的灵敏系数,并满足时间配合的要求,可不再装设此后备保护)；8、复合电压闭锁过电流保护装置：装设在主变压器的高压侧；9、厂用变压器和励磁变压器，装设过电流、低电压或复合电压闭锁过电流的保护10、发电机定子接地保护。

保护发电机定子绕组的单相接地故障。

11、主变压器高压侧单相接地保护。

保护主变压器高压绕组单相接地故障，同时也作为线路保护的后备保护。

12、发电机励磁回路过负荷保护。

保护发电机转子回路一点接地故障和励磁回路的过负荷。

13、发电机过激磁保护。

保护发电机过激磁，即当频率降低和电压升高时，引起铁芯的工作磁通密度过高而过热使绝缘老化的保护装置。

14、发电机过电压保护。

保护发电机在起动或并网过程中发生电压升高而损坏发电机绝缘的事故。

15、发电机失磁保护。

保护发电机在发生失磁或部分失磁时，防止危及发电机安全及电力系统稳定运行的保护装置。

16、发电机失步保护。

保护发电机在发生失步时，造成机组受力和热的损伤及厂用电压急剧下降，使厂用机械受到严重威胁，导致停机、停炉严重事故的保护装置。

17、发电机逆功率保护。

保护发电机在并列运行时，从电力系统吸收有功功率变为电动机运行而损坏机组的保护装置。

18、发电机频率异常保护。

保护汽轮机，为防止发电机在频率偏低或偏高时，使汽轮机的叶片及其拉筋发生断裂故障的保护装置。