发电机保护配置

发电机保护配置（精选8篇）

发电机保护配置 第1篇

1 传统发电机配置方案

在某变电站其变压器的容量为120MW, 变化为220KV~35KV。其中35KV一侧是双开关, 接地变挂在变压器35kv一侧。其保护装置如下。首先, 220kv后备保护回路SEL351过流保护, 零序保护经过2BCJ跳到各侧的开关中;其次, 35kv的第一段的后备保护回路为SEL351速断, 过流以及零序保护经过5BCJ跳到35kv第一段开关;最后, 35kv第二段后备宝保护回路, SEL351速断, 过流, 零流保护经过7BCJ跳会到35kv第二段的开关中。

2 方案缺点分析

首先, 整体的保护性不高。在整个方案中继电保护回路比较简单, 可靠性不高。如果一条线路中出现了跳闸, 那么在出口回路中由于干扰情况的存在就会出现了误操作原因而出现误动。那么在就在220kv开关的跳闸回路中就达到了14路。开关误跳的概率就会持续上升, 这就大大降低了保护装置整体的可靠性;其次, 增加了维护工作的难度。在电力系统中。保护屏幕上的每一个继电器每一个回路都都是需要工人进行校验和维护的。在对继电器进行检查和维护过程中, 如此多的继电器, 给维护人员的工作带来了极大的麻烦, 同时每一个回路的输入和输出都是相对独立的, 工作人员在度继电器进行校验过程中需要不断的拆卸和装配, 虽然在系统中已经安装了微机保护, 但是校验人员的工作量依然没有减少;再次, 增加了运行操作的工作难度和工作量。设备的运行人员需要在同样的压板中迅速的选中本次操作过程中对象, 因此在选择过程中需要精神高度集中。很多设备运行人员都是在深夜或者连续工作, 因为压力巨大, 很容易导致操作过程中失误操作。同时, 在操作过程中, 由于需要势操作数量众多的的设备, 势必会增加运行人员的操作步骤, 长时间的操作很容易导致人员疲劳, 从而可能会引发更大的事故;最后, 增加了费用的支出。一个完善的保护装置, 包括了装置的购买的支出费用、设计费用以及相关安装人员培训和维修的费用等几过程。这些流程不仅大大增加了企业费用支出, 而且在后期建设还需要继续投入必要的费用。

3 发电机微机保护配置优化方案研究

3.1 取消跳闸重新制动继电器

在现代的微机保护装置中的抗干扰性都已经能够满足相应标准的要求。其中SEL387和SEL351等微机保护装置的跳闸接点的电气参数能够长期保持在6A, 而30A能够持续一秒钟。而且在操作过程中, 都包括了回路自我保持继电器, 因此, 在设备运行过程中不需要考虑保护接点的断弧能力。因此, 在装置设备中可以取跳闸重新制动的继电器。在装置中可以将SEL387等保护装置的的动作接点直接接入到开关跳闸的回路中运行。在装置运行过程中, 就接点数目进行分析, 通过在装置中增加I/O板, SEL387装置中的输出接点可以大大的得到提升。

3.2 各侧后备保护在主保护设备中实现

在装置中, SEL387装置主要是为了针对变压器实际运行情况而设计的, 在设备运行过程中除了差动保护之外, 在装置的每一侧电流的回路中海还有其他很多元件, 以及相应的时间元件, 这些设备和元件能够基本满足各侧后备保护装置的运行需求。在本次研究的变电站中, 2220kv的过流保护、35kv的过流保护以及后备保护都可以在主要保护装置中得以实现, 这就大大减少了了其他装置的配置, 不仅有效的简化了回路的设备和元件, 同时还在很大程度上降低了费用的支出。

3.3 本体保护装置接入SEL378

在整个保护装置中, 本体保护装置十分的特殊, 其动作元件多数都是在变压器的本体内, 其主要通过长线电缆接入到保护屏中, 而在运行过程中很容易产生干扰, 作者认为在微机保护配置过程中可以将本体保护装置接入到SEL387装置中, 通过对内部运行逻辑进行有效的设计和改变, 通过SEL387实现对信号的输出和输入。SEL387装置中的光耦动作电压在本次研究的变电站实际测量为78~85V左右, 对于此, 防抖时间可以设置成0.5ms和20ms。在装置中只有当干扰的电压超过了78v之后, 且防抖的时间大于设定的防抖时间之后, 才有可能会引起微机保护装置子的光耦输入出现失误。在这样的干扰情况下, 电磁型的继电保护装置一般也都会发生误动现象。因此, 在实际的操作和应用过程中, 还可以在光耦输入回路中并联上一个抗干扰的阻抗器, 对干扰源进行抵御。

3.4 220kv的零序保护

220kv的零序保护电流来自于变压器中性点电流互感器中。在我国目前的变压器系统中还没有一种变压器在进行差动保护过程中有独立的零相电流输出回路。在本次研究的变电站中, 其变压器双配置的方案中, 220kv零序电流保护在SEL351中实现, 而在优化改进过程中其实只需要一两段的时限的单相过流继电器就可以满足需求, 因此, 在选择220kv零序电流保护装置过程中建议选取SEL551装置。

3.5 接地变保护

接地变保护对于变压器来说是一个独立和一次性的设备, 对接地变保护要求电流的输入要接成三角形。其保护功能也比较多, 因此, 在保护装置配置过程中还是配置那些独立的保护装置比较好。但是综合支持费用考虑使用电压输入式的SEL551要比使用SEL351要便宜的多。

摘要：本次研究以某变电站电压保护配置方案为例, 对其中存在的缺点进行了必要的分析, 从全面体现微机在电力系统中的作用和保护功能出发, 为了有效的降低操作的流程, 对发电机的微机保护配置问题进行分析和研究, 希望通过本次研究对更好提高电力系统运行的效率有一定的帮助。

关键词：发电机,微机保护,配置研究

参考文献

[1]冯巧玲, 牛月兰.不同接法变压器保护灵敏度分析[J].继电器, 2013 (09) .

[2]李嵘.一起变压器保护动作的分析及保护配合的改进[J].广西电力, 2010 (04) .

[3]贺勋, 束洪春, 李立新.变压器和应涌流现象分析及应对措施[J].电气应用, 2010 (04) .

新疆电网继电保护选型配置规定 第2篇

新疆电网继电保护装置选型配置规定

（试行）

一、总则

为选用技术先进、性能优良的保护装置，保障电网安全、稳定运行，根据国家及电力行业有关规程和技术规定，结合新疆电网运行管理实际，制定本规定。

本规定适用于所有并入新疆电网运行的发、供电企业,包括参与新疆电网继电保护设计、采购、监理和安装调试的单位。

运行单位继电保护机构参与保护装置的选型工作。本规定由省调负责解释，自发布之日起执行。

二、管理范围

（一）新疆电网110kV及以上系统线路保护、母线保护及主变保护。

（二）并入新疆电网运行的25MW及以上机组保护（发电机保护、发变组保护）。

（三）新疆电网故障录波装置。

（四）上述保护装置中线路纵联保护接口装置。

（五）上述保护装置专用电流互感器（TA）。

三、微机保护装置配置原则

（一）强化主保护功能

主保护应采用简单、成熟的原理，先进、可靠的技术并具有成功的运行经验。对各种运行工况，各类简单故障、复故障及转换型故障适应能力强、反应速度快，能满足快速、准确切除区内故障的基本要求。

（二）简化后备保护

新疆电网继电保护装置选型配置规定

（１）简化后备保护定值：尽可能采用简单、明了的保护定值，主要由反映一次设备、TA、TV参数及与电网短路电流有关的动作定值、动作时间和少量的运行控制字等构成。其他定值应尽量简化或固化在软件中。特殊的保护装置定值可在技术协议中明确。

（２）简化后备保护压板：保护装置压板设置必须简单、明了（对无人值守站、双配置保护装置尤其如此）。多套保护共组一柜时，各套保护压板应能明确区分，以适应电网运行要求，方便现场投退。

（三）优化保护结构

严格执行《新疆电力公司防止电力生产事故的二十五条重点要求实施细则》。认真落实有关二次回路屏蔽、接地（中性点接地、屏蔽层接地、保护柜屏接地、接地铜牌及接地网等方面）等反措要求，将外部干扰对微机保护装置的影响降到最低限度。

（１）简化保护装置二次接线：微机保护装置的很多功能都可以通过软件来实现，故应最大限度的简化后备保护二次接线，减少中间环节，减轻运维工作强度，提高保护装置运行可靠性。

（２）断路器机构箱与操作箱之间的配合应满足简单、可靠的基本原则。严禁无谓重复和来回转接，最大限度的简化控制回路二次接线，减少中间环节，提高控制回路运行可靠性。

（３）为尽量减少断路器非全相对电网运行的负面影响，220kV电压等级中，主变断路器及专用母联断路器不需要分相操作，故应采用简单、可靠的三相一次操作机构，并配置三相一次操作箱。

（４）非电量保护按单套配置，采用就地跳闸方式（两付跳闸接点就地同时作用于断路器两组跳闸线圈），就地设保护压板，并将动作信号送至控制室。

（５）三相不一致保护功能应在机构箱内完成，采用就地跳闸方 2

新疆电网继电保护装置选型配置规定

式（两付跳闸接点就地同时作用于断路器两组跳闸线圈），就地设保护压板，并将动作信号送至控制室。

（６）室外配置的保护装置应能适应室外运行环境。

（７）采用具有跳闸距阵功能的保护装置，以增强保护装置的灵活性和适应性。

（四）双重化配置

１、220kV及以上线路、母线、变压器和100MW及以上容量的发电机变压器组，应按照全独立原则配置双套微机保护装置。

２、双套微机保护装置应尽量采用同一厂家不同原理装置。主保护基本类型包括差动类保护（直接比较各侧电流的相位、幅值，包括线路光纤纵差保护，元件电流差动保护）和方向类保护（以本侧电压为参考向量，间接比较两侧电流的相位，包括线路距离方向保护，功率方向保护，稳态零序、负序、正序及突变量方向保护）。220kV线路应优先选用差动类与方向类组合。

３、基本要求

（１）应配置两套完整、独立的主保护（含自藕变零差）和两套完整、独立的后备保护（含间隙保护）。两套保护装置主保护及后备保护的软、硬件平台应完全相同，可通过控制字选择主保护原理。

（２）两套完全独立的直流电源分供两套独立的保护装置。（３）双套微机保护装置分别组柜，每柜均含完整的主、后备保护，双柜之间互不影响，一柜退出后，另一柜保护可完整投运。同一面柜的主、后备保护可以数据共享。

（４）双套微机保护装置的交流电流（含主变中性点TA、间隙TA）及交流电压必须取自独立的二次绕组。双套微机变压器保护装置必须交叉接入高、中压侧独立TA和套管TA，代路时接入独立TA的 3

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保护装置退出运行，接入主变套管TA的保护装置可继续运行。

（５）双套微机保护装置的电压切换箱、操作箱必须完全独立。（６）双套线路微机保护装置的纵联保护通道必须完全独立。要结合光纤通信建设，优先选用光纤纵差保护，如具备两个完全独立的光纤通道，宜采用两套光纤保护。

（７）220kV系统断路器必须具备两组独立的跳闸线圈，双套电气量保护各自分别跳一组跳闸线圈，两套线路、主变保护、母差保护各自分别启动一套失灵保护。

（８）主变差动、母线差动、光纤纵差等保护应具备可靠的抗TA饱和功能，防止TA饱和时继电保护装置误动或拒动。

四、选型原则

（一）保护装置选型原则

１、保护装置必须满足《继电保护和安全自动装置技术规程》、《微机继电保护装置运行管理规程》、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》、《防止电力生产事故的二十五条重点要求》、《新疆电力公司防止电力生产事故的二十五条重点要求实施细则》以及其他有关规程、反措要求。

2、保护装置必须是经过国家级质检部门正式鉴定并已公布的合格产品。

3、保护装置应采用成熟的理论、原理，能适应各种运行工况、各类简单故障、复故障、转换型故障，安全性能好，测量精度高，动作速度快。

4、保护装置在国内市场应具有成功的运行经验和良好的运行业绩（在国内投运至少有50套），成功运行两年后，方可在新疆220kV电网推广使用。

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５、保护装置应采用先进的技术平台,使用国内大型专业继电保护厂家较先进的微机保护装置，主要指标如下：

（１）基于DSP技术、16位高速A/D，采样速率高，运算速度快，实时性强。

（２）全透明、全汉化人机界面。

（３）生产工艺先进，集成度高。整体结构合理，强、弱电彻底分离，抗干扰能力强，满足集中或分散组柜要求。

（４）网络通讯高速流畅，接口和指令系统丰富，与后台及远程监控兼容性能好。

（５）完善的在线实时检测功能，故障录波与分析功能。

6、在配置电流、差动保护已能满足电网运行要求时，不宜再选用复杂的距离、方向保护，以免受系统振荡、非全相、TV断线、N（零线）接地、N共线、N错位等问题影响。

7、微机保护装置必须满足《IEC60870-5-103》通讯规约以及其他国家和电力行业统一的通讯技术规约，以满足变电站综合自动化的功能要求和接入继电保护故障信息系统的需要。

8、保护装置应具有较大的线性测量范围，既能准确测量最大短路电流，又能在轻载运行时，满足TA、TV断线保护的灵敏度要求。

9、装置的散热结构、外观设计应与现场环境协调一致，柜前压板设置应尽量简化，布局合理，方便现场运行、操作。

10、供货厂家自身应具有完善的质保体系，确保产品质量。合同签定后10年内，保证供应备品、备件。图纸、资料齐全，售后服务及时、周道。

11、继电保护装置程序采用模块化设计，便于升级改造和功能扩展，减少对主程序的影响。

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（二）纵联保护接口装置选型原则

1、高频收发讯机选型原则：

（１）收发讯机必须满足《继电保护专用电力线载波收发讯机技术条件》以及其他有关规程、反措的要求。

（２）收发讯机必须是经过国家级质检部门正式鉴定并已公布的合格产品。

（３）能自动适应通道衰耗剧烈变化。收讯回路线性工作范围应足够大，能根据通道衰耗变化情况自动调整储备衰耗，方便运行人员调整储备衰耗。

（４）能在线、实时监测通道信号（收、发讯电平及储备衰耗）。（５）根据国家标准，收发讯机动作时间不大于3ms。（６）降低通道衰耗，确保高频保护可靠运行。收发讯机应尽量工作在最佳匹配状态，以输出最大功率；尽量使用较低的工作频率；对长线应采用相-相耦合方式。

2、光纤接口装置选型原则

（１）光纤接口装置必须满足《微波电路传输继电保护信息设计技术规定》及其他国家、行业有关数字电路信息传输技术标准。

（２）光纤接口装置必须是经过国家级质检部门正式鉴定并已公布的合格产品。

（３）在条件允许（线路长度不超过光纤通道无中继传输最远距离）时，应优先选用专用光纤通道，减少中间环节，确保光纤通道可靠运行。

（４）在线路较长时，可选用复接2M数字口，但不宜超过两个中间环节，确保光纤通道可靠运行。

（５）光纤接口装置应具有完善的在线实时检测功能，确保光纤 6

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通道安全、可靠运行。在通道异常（误码、滑码异常增大）时，应能发出报警信号；在通道故障（如通道中断等有可能引起保护误动）时，应能及时闭锁两侧光纤纵差保护并发出报警信号。

（６）光纤接口装置应具有完善的通道信息显示、记录及分析功能，方便运行人员定期记录通道滑码、误码，方便保护人员分析保护动作行为。

（三）故障录波装置选型原则

1、故障录波装置必须满足《DL/T553-94 220-500kV电力系统故障动态记录技术准则》和《DL/T663-99 220-500kV电力系统故障动态记录装置检测要求》以及其他有关规程、反措要求。

2、故障录波装置必须经部及以上质检中心正式鉴定并已正式公布的合格产品。3、110kV及以上厂、站均需配置微机故障录波器。

4、应设置足够的故障录波装置、录波容量，确保110kV及以上系统所有电压、电流量，主变各侧电压、电流量，所有开关量均能接入故障录波器。

5、故障录波装置应具有完善的录波及分析功能。

6、故障录波装置应具有组网、远传功能，能与后台、监控及其他厂家故障录波器兼容。

7、故障录波装置在掉电后，故障信息应能保存完好，否则应配置适当容量的UPS。

（四）保护装置TA选型原则

1、保护装置用TA必须经省级及以上质检中心鉴定并已正式公布的合格产品。

2、保护装置用TA测量电网最大短路电流的测量误差不大于10%。

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3、保护装置用TA必须满足绝缘、动稳定和热稳定、短路电流及带负载能力等校核标准。

4、线路、母线及主变差动保护装置所用TA应具有相同的铁芯结构。

5、发电机、电动机、调相机及电抗器保护装置两侧TA应具有相同的铁芯结构、型号及变比。

6、发电机一次为双星型（或多星型）接线时，应配置高灵敏横差保护，不完全纵差保护等高性能差动保护。其尾端至少引出4-6个接线端，并配置相应的TA。

（１）横差保护TA在满足动、热稳定，饱和倍数和带负载能力的情况下，尽量选用较小的变比，以提高匝间保护灵敏度。

（２）不完全纵差保护两侧TA应选用相同的型号和变比，由微机保护软件实现两侧平衡调整。

7、微机变压器保护装置各侧TA应按全星型接线，相位、幅值（接线系数√3）及零序电流补偿由微机保护软件调整。

8、新建或改建变电站微机保护装置应选用二次额定电流1A制TA。

9、保护装置TA准确限制系数（ALF）应尽量选取较大值，一般不小于30，即ALF≥30。

10、保护装置TA应具有足够的输出容量，允许二次负载（Rn）应大于现场实际负载。当保护装置集中组柜时，Rn≥2.0Ω； 当保护装置分散组柜时，Rn≥0.5Ω。11、110kV及以上系统线路、母线及主变保护装置TA应优先选用标准变比：2×600/1 A。

12、元件（发电机，变压器，电抗器等）保护装置TA二次额定 8

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电流不应大于1A。

13、保护装置TA与计量TA变比应分别选择，以免出现计量TA测量不准或保护装置TA饱和等情况。

G60发电机保护配置探讨 第3篇

继电保护作为电力系统的保护和控制部分, 是对电力系统中发生的异常或故障情况进行检测, 从而直接将故障部分隔离、切除, 或发出报警信号的一种重要措施。继电保护与电力系统一次设备密切相关, 是保障电网可靠运行的重要组成分, 具有可靠性、灵敏性、快速性和选择性四个特点[1]。随着我国电力系统容量日益增大, 范围越来越广, 对继电保护的研究越来越有着重要的现实意义。继电保护不仅需要采用国内外先进技术, 同时需要根据一次设备的特点进行相应的改进和创新。本文就针对美国通用电气公司 (GE公司) 生产的发电机保护装置展开分析。

1 G60保护配置简介

G60发电机保护系统是一种发电机综合保护系统, 由美国GE公司生产发电机的标准配置保护装置, 属于新一代通用型UR系列继电器中的一种, 主要用于大型发电机保护。它可以满足发电机保护应用的任何要求, 主要是采用模块化的硬件设计, 硬件具有可扩展性, 可根据现场实际应用灵活配置各种插件。其模件主要由人机接口 (MODULAR HMI) 及电源 (POWER) 、模拟量I/O (ANAIO) 、开关量I/O (DIGIO) 、数字信号处理器 (DSP) 、主处理器 (CPU) 等六个基本模块组成。模件采用抽屉式封装, 便于插拔与维护, 且这些模块之间采用高性能的高速数据母线通讯, 避免了保护与通讯发生“瓶颈”问题。

G60发电机保护系统所保护的发电机容量最高可以为1000MW, 具有强大快速的以太网通讯功能。此外, G60采用了面向对象的程序设计技术, 模块化的实现各种不同功能。其功能强大, 可以先进的自动化, 能够实现保护、测量、控制、通讯等多种功能, 包括广泛的I/O选择和配置并具有最大程度缩短发电机故障停机时间的特性。G60配有功能强大的通讯软件UR setup, 具有完备的故障录波与事件记录功能。可以方便的通过软件完成录波与事件的获取、实时值监视、波形分析、定值设定、逻辑编程、实验调试等工作[2]。

2 G60保护配置特点

2.1 100%定子接地

发电机定子接地是指发电机定子绕组回路及与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路。定子接地故障是发电机的一种主要类型, 如不及时保护和处理, 容易引起故障点局部过热, 烧毁定子线棒和铁芯, 影响发电机的运行。GE保护装置提供了两段式三次谐波定子接地保护, 采用自适应原理, 为实现100%定子接地, 采用基波分量和三次谐波测量分别进行保护判断。100%定子接地保护采用对应于机端和中性点三次谐波电压不平衡的一种自适应电压差动特性[3]。对三次谐波电压式接地保护, G60装置通过采用一个发电机三次谐波电势必须大于一个门槛值才开放保护动作, 这样可以使发电机中性点接地变压器一次或二次电压回路断线时, 避免保护装置处所测量到的中性点三次谐波为降为0。

2.2 失磁保护

发电机由于自动灭磁, 开关误跳闸, 转子绕组故障, 励磁机故障以及回路发生故障等原因会导致失磁故障发生。发电机的失磁故障会严重影响机组的安全运行。发生失磁故障后, 励磁电流将逐渐衰减至零, 发电机将过渡到异步运行, 定子电压下降、电流增大, 转子出现转差, 在转子回路中出现差频电流, 有功功率下降, 无功功率反向增大, 同时导致电力系统某些电源支路过及电流电压下降。失磁保护也称失励保护, 也就是励磁电压降低, 在发电机励磁电流异常下降或完全消失的故障的情况下发挥主保护作用。由于G60发电机保护配置中失磁保护只有阻抗判据, 根据《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》推荐, 在逻辑中增加了系统低电压判别和发电机机端, 并根据不同的动作逻辑动作于程序停机或报警。

2.3 失步保护

失步保护作为大型发电机的一个重要保护, 对发电机稳定运行具有重要意义。G60发电机保护采用失步跳闸和系统震荡闭锁合一的保护功能通过跟踪正序阻抗轨迹来检测失步情况。G60发电机失步保护的圆形特性是由系统阻抗、发电机和主变形成一个综合阻抗, 其基本原理是通过机端正序测量阻抗穿越这三组元件穿越时间来判断是否同步, 并以此阻抗按不同的阻抗圆限制角在两边形成内环、中环、外环三组圆弧。本保护以正序阻抗轨迹穿越外圆和中圆的时间段的长短, 来区分系统短路与振荡, 以阻抗轨迹穿越外圆和中圆的时间段的长短来区分稳定振荡与失步振荡。测量抗阻轨迹为自左向右或自右向左穿越整定抗阻区域, 当相邻两次时间间隔不超过2min时, 每穿越依次滑极次数累加1。积累滑极次数达到整定滑极计数动作值时, 则动作出口[4]。

2.4 匝间保护

匝间短路故障主要是同一项但不同分支的位于同槽上下层间的导体发生断路, 还有因两点接地以及绕阻端部匝间短路而引起的匝间短路。G60发电机保护装置中采用的是纵向基波零序电压型定子匝间保护, 并提供了发电机负序功率方向元件来作为匝间保护的一个判别条件。其主要有横差保护、零序电压原理的匝间保护和负序功率方向匝间保护三种方式。G60保护装置中的发电机TV断线判别元件和负序功率方向元件则能满足以上的要求。我国大机组大部分采用双Y接线, 定子绕组几乎全部采用整数槽, 因此其发生定子匝间故障的可能性是存在的[5]。而在我国大型机组中应用的G60保护装置中当一个绕组的少量匝数发生匝间短路时, 3U0有颇大的数值, 纵向基波零序电压型定子匝间保护的灵敏度很高。

2.5 低压记忆过流保护

低压记忆过流保护主要是电力设备继电保护的最后一道防线, 地位重要。在当发电机当机端短路时, 由于短路电流衰减很快, 发电机后备保护的低压过流保护整定时限一般都在3S以上, 还未起到保护作用时电流已衰减到很低, 电流继电器已经返回, 这时记忆功能能保证保护的可靠性。而在我国大型机组中应用的G60保护装置中, 采用线电压作为低电压判据, 用中性点电流为电流判据作为主要依据, 用来记忆故障初始时刻过电流元件的动作。

3 结语

G60发电机保护是一种先进的保护与控制产品, 具有保护功能相对完善, 配置灵活, 录波、时间记录及通讯功能强大, 扩展升级方便等优势, 在现代大型发电机组中获得了广泛的应用。但由于我国电网和欧美电网存在差异性, 使用中也会有一定的缺陷, 具体情况要结合我国实际, 灵活配置。

摘要：近年来, G60数字式发电机保护在现代大型机组中得到了广泛应用, 对其应用进行总结分析有着重要的现实意义。本文结合国内电网的实际情况, 简要介绍了G60发电机保护装置的软件及硬件构成, 分析了在我国大型机组中的保护配置的特点, 以期对G60发电机保护的安全运行提供有益参考, 促进发电机保护运行水平的不断提高。

关键词：发电机,G60,保护配置

参考文献

[1]杨涛, 刘栋.G60发电机保护在大型机组中的应用与运行分析[J].电力系统保护与控制, 2009, 27 (11) :112-115.

[2]沈明德.G60发电机保护配置探讨[J].广东电力, 2008, 21 (3) :40-43.

[3]孙翔.谈发电机保护方式[J].石河子科技, 2009, 1:27.

[4]朱卓玲.G60发电机保护装置中匝间保护的分析与讨论[J].华中电力, 2007, 20 (4) :42-44.

发电厂继电保护的配置研究 第4篇

关键词：发电机,继电保护装置,告警信号,发电厂

发电厂继电保护的配置直接关系着各个设备的正常、可靠运行, 它与电厂运行的安全性和稳定性息息相关。因此, 相关单位必须配置功能完善的继电保护装置, 一旦发生故障, 继电保护装置能够快速切除故障。例如, 当发电机发生故障时, 应立即停运, 并灭磁。虽然发电机没有出现严重故障, 但是, 一旦其出现了部分安全隐患, 处于不正常运行状态, 继电保护装置就会及时发出告警信号, 以提醒工作人员及时处理。为了保证继电保护方案的科学性, 还应考虑到发电厂自身的特点。本文主要研究了几种发电厂内重要一次设备的继电保护, 这对实现发电厂继电保护配置的优化有重要的参考价值。

1 电厂发电机的继电保护配置

1.1 发电机的故障类型

发电机故障主要包括以下几类: (1) 定子绕组相间短路。这种故障会产生巨大的热量和电应力, 会严重破坏绕组的绝缘, 严重时还会烧毁铁芯和绕组。 (2) 定子绕组匝间短路。这种故障发生时间过长可能会引发接地故障或相间短路故障。 (3) 定子绕组单相接地短路故障。一般情况下, 这种故障是绕组与铁芯发生短路, 接地处的短路电流产生的高温会使得铁芯部分熔化, 修复起来非常困难。 (4) 励磁回路故障。励磁回路一点接地故障不会造成直接的破坏, 但是, 如果不及时处理, 发展成两点接地或多点接地, 形成电流通路, 将会破坏转子绕组和铁芯。同时, 如果不再满足转子磁通的对称性, 电动机将会发生振动, 产生更加严重的后果。

发电机不正常运行状态有以下几种: (1) 低励磁或失磁。在这种状态下, 发电机吸取不功功率, 容易引起定子过电流, 发电机失去同步状态, 严重时还可能导致电压下降。 (2) 定子过负荷。当发电机定子电流过大时, 温度可能过高, 从而加快绝缘老化的速度, 缩短发电机的使用寿命。 (3) 定子过电压。当发电机负荷突然变小时, 发电机输出电压会变大, 可能就会将定子绕组的绝缘击穿, 引发事故。 (4) 发电机失步。这种状态会导致系统震荡, 导致定子绕组过热, 或受到机械损伤。 (5) 频率降低。当负荷过高或者发电机动力突然消失, 但发电机断路器没有跳闸时, 发电机将从发电状态过渡到电动机状态, 形成逆功率。

1.2 发电机继电保护的配置

从发电机的故障类型来看, 发电机需配置以下继电保护:纵联差动保护、过流保护、过负荷保护、定子绕组匝间短路保护、定子绕组接地保护、励磁回路接地保护和失磁保护。

纵联差动保护是发电机的主保护, 一般采用比率制动方式。当发电机内部发生故障时, 第一时间停机, 即断开发电机的断路器, 并灭磁, 同时, 关闭原动机。比率制动差动纵联差动保护的保护动作电流不是固定的, 当外部短路电流越大时, 其动作电流越大, 以确保外部故障时保护不误动而内部故障时可靠动作。过流保护反映的是发电机内的电流故障, 按照躲过发电机额定电流来整定。一般情况下, 电流采用复合电压进行闭锁。其中, 低电压按照躲过发电机失磁运行或者电动机自启动出现的低电压整定, 负序电压按照躲过相邻线路末端发生故障时的负序电压整定, 动作时间按照躲过相邻元件后备保护最长一级时间来整定。定时限过负荷保护动作电流按照发电机允许长期运行的负荷电流来整定, 而反时限过电流保护是为了防止发电机定子过热。发电机定子接地保护反映发电机零序电压的大小, 可发信或者跳闸。发电机过电压保护反映发电机机端电压的大小, 按照发电机允许最大过电压和允许时间来整定。发电机的失磁保护使用无功和过电流判据, 将失磁与短路、系统震荡、TV断线区分开来。当出现逆无功和定子过电流时, 判断发电机失磁, 保护自动降低发电机有功功率。

2 电厂其他主设备的继电保护配置

2.1 变压器保护

变压器的保护包括电流速断保护、纵联差动保护、过流保护、单相接地零序电流保护和中性点零序电流保护等。变压器的电流速断保护是为了在保护范围内发生单相或多相短路故障时迅速切除故障点。其整定值应同时考虑外部发生故障时的最大短路电流和变压器的励磁涌流, 保护动作值取这两个值的最大值。为了与其他保护配合, 一般采用速断保护。变压器的纵联差动保护主要针对变压器绕组内部以及引出线上发生的故障, 动作值按照躲过外部故障时最大不平衡电流整定, 保护动作时将变压器各侧断路器跳开。过流保护、单相接地零序电流保护、中性点零序电流保护等属于变压器的后备保护, 使得变压器的保护更加完善、可靠。

2.2 电动机保护

对于高压电动机或者大容量的低压电动机, 要求采用较为完善的保护, 一般配置纵联差动保护、电流速断保护、过流保护、过热保护、单相接地保护、堵转保护、过负荷保护和欠电压保护等。其中, 堵转保护属于电动机的特殊保护。电动机发生堵转, 是指电动机长时间没有达到额定转速, 流过电流变大。当单独传情况严重时, 很容易使得电动机被烧坏, 因此, 设置堵转保护。堵转保护需要躲过电动机的正常启动, 因此, 在整定的启动时间内, 需暂时退出堵转保护。堵转保护的动作电流和延时整定是由电动机的启动特性和耐受过电流决定的。一般情况下, 可将堵转电流整定为2.5~3倍的额定电流。

3 总结

发电厂内设备种类比较多, 保护配置复杂, 对继电保护配置的研究任重而道远, 还有大量繁重的工作需要开展。本文简要分析了发电厂内主要设备配置的保护类型, 希望为发电厂继电保护更深入的研究提供参考。

参考文献

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[3]王玉忠, 毕睿华, 谢文涛, 等.基于J2EE和Matlab的发电厂继电保护综合管理系统[J].继电器, 2007, 35 (18) :12-15, 24.

发电机保护配置 第5篇

当主汽门误关闭或机炉保护动作关闭主汽门而出口断路器未跳闸时,发电机变成电动机运行,要从电力系统吸收有功功率。这种工况对发电机并无危害,但由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与长叶片摩擦会使叶片过热,因而造成汽轮机事故[1]。因此大容量机组不允许在这种状态下长期运行,一般只允许运行几分钟。

汽轮机能耐受这种工况的时间长短不仅与汽轮机型式有关,还会随蒸汽工况的变化而变化。防止发电机处于电动机运行状态的主保护通常可以是机械式的机轮机阀门的限位开关、排汽缸温度敏感装置或测量汽轮机冲动室和高压排汽室之间差压的压力开关。逆功率保护是上述主保护的一种后备保护。对发电机变电动机运行的异常运行方式,200MW及以上的汽轮发电机,宜装设逆功率保护[2]。

对于常规的火电机组,装设发电机逆功率保护后一般即可满足规程及设备的要求;而对于核电厂而言,由于汽轮机低压缸的叶片更长,允许逆功率运行的能力更差,除需要装设保护汽轮机叶片的逆功率保护外,还应针对核反应堆的特殊运行的要求增加正向低功率保护。目前国内已在运行的大容量核电厂(如大亚湾核电厂)中,均装设了正向低功率保护和逆功率保护。

本文中对发电机的功率变化进行了分析,针对核电厂发电机给出了功率保护的配置方案,并确定功率保护的整定值。

1 发电机功率变化分析

对于发电机与电力系统相连的情况,如图1中(a)所示,其等值电路如图1中(b)所示。

发电机发出的有功功率P可通过下式计算:

其中:U为发电机的电压;I为发电机的电流;ϕ为发电机的功率因数角;Eq为发电机的空载电动势;Xd为发电机的电抗;δ为发电机的功角。

如果不考虑发电机的励磁调节器的作用,即认为发电机的空载电动势qE恒定,则发电机的功-角曲线如图2所示。

发电机正常运行在额定功率PN,此时对应于δ为0o~90o之间的A点;当δ为90o时,发电机发出的有功功率为最大值Pm。

当汽轮机的主汽门关闭,即发电机没有动力时,理想情况下发电机发出的功率应该为零。在仅考虑主汽门可能的微小漏汽时,发电机发出的功率数值也很小,对应于曲线上的D(0.7%NP)以下点,此时发电机如果与系统断开,汽轮发电机组超速不会超过机组能力,则不会出现“飞车”危险;仅考虑汽轮机和发电机的旋转损耗时,发电机将运行在电动机状态,发出的功率为数值很小的负数,对应于曲线上的E点,此时汽轮机的叶片可能受到损坏。

由于常规火电厂的汽轮机叶片较短,承受逆功率运行的能力较强,此时主要考虑避免出现“飞车”的情况,仅需要设逆功率保护即可;而对于核电厂的汽轮机叶片较长,除承受逆功率运行的能力较弱外,汽轮机组的正常停机还必须考虑核反应堆运行的特殊要求,而增设低功率保护作为正常停机的闭锁启动元件。

2 发电机功率保护配置

2.1 电流互感器的配置

在发变组保护中一般采用的电流互感器为保护级5P或10P,保证在电气故障时电流互感器不饱和,以避免保护装置误动作;但随着工程的实际经验的累积,在低功率及逆功率保护动作时电流互感器远小于额定电流,无需考虑饱和问题,而需要尽可能提高电流互感器的精度,以保证在小电流时的测量准确度。所以,建议工程中采用精度不低于0.5级的测量级电流互感器。

2.2 常规火电工程逆功率保护配置

常规汽轮发电机组要配置两个逆功率保护,第一个逆功率保护是作为汽轮机叶片风损过热保护之用,因常规汽轮机叶片较短,承受逆功率运行的能力较强,其逆功率保护的逻辑如图3所示。它是由逆功率继电器组成,保护设两段时限,第一段时限作用于信号;第二段时限(延时定值较长)作用于解列灭磁或程序跳闸。

第二个逆功率保护是作为程序跳闸方式的执行元件的程跳逆功率保护。程序跳闸方式首先关闭汽机主汽门(可正常操作关闭也可由事故保护动作关闭),待逆功率保护动作后,再跳发电机断路器并灭磁。程跳逆功率保护设一段时限(一般经较短的延时定值)动作作用于停机。程序跳闸方式可大大减小停机过程对转子大轴扭力损伤程度,延长机组的使用寿命。程跳逆功率保护逻辑如图4所示,是由“主汽门已关闭”、“逆功率保护”动作和“发电机断路器合闸位置”三判据逻辑相“与”后,经过延时t动作于全停。

2.3 核电工程低功率保护配置

针对核反应堆运行的需求,核电机组还要加设低功率保护,作为正常停机时的闭锁启动元件,即当运行负荷低于核反应堆安全运行允许值时才允许正常跳断路器停机,可以避免在100%或高负荷下人为将发电机出口断路器误断开[3];同时也作为逆功率保护的启动元件,可使逆功率保护更可靠安全,能有效地保证核反应堆安全运行和防止汽轮机的“飞车”事故的发生。正向低功率保护由正向低功率继电器和电压互感器PT断线闭锁以及低电压闭锁元件组成,经一段时限动作于启动手动跳闸和启动两个逆功率保护,其逻辑框图如图5所示。PT异常(断线)闭锁和低电压闭锁是防止电压互感器一次或二次断线和机组没有运行电压误判低功率误动而设置的闭锁判据。

3 发电机功率保护整定

3.1 正向低功率保护

正向低功率保护动作值可按核反应堆的最小稳定运行和汽轮机不能超速“飞车”要求来整定,其整定范围为0.3%~0.7%满负荷功率(参照参考核电站系统设计手册),选择0.7%作为整定值的上限是因为对应于此蒸汽流量值的汽轮发电机组的转速不会超过机组的允许转速值。选择0.3%作为下限值是为了考虑主汽门关闭后的正常蒸汽泄漏,保证核反应堆安全运行,因而避免继电器不动作,在大亚湾电厂设计使用的低功率定值为0.5%NP值;低功率设有0.5 s延时,以防止发电机在瞬态功率摆动时保护误动作。

3.2 逆功率保护一

汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算:

Krel是可靠系数,考虑到主汽门虽已关闭但尚有一些泄漏,取值可按0.5~0.8,取0.5;

P1汽轮机在逆功率运行时最小损耗3%~4%,取3%;2P发电机在逆功率运行时最小损耗1%~1.5%,可按效率计算。

根据发电机效率计算2P:

式中,η为发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率,取0.98~0.99。

所以:

工程中动作值Pset一般可取(1~3)%PN来整定。

其延时分两段,短延时1.0~1.5 s动作于信号,长延时2~3 min动作于跳闸。

3.3 程跳逆功率保护

对汽轮机的程跳逆功率保护的动作值可参照逆功率保护动作值整定,工程中动作值Pset可取(1~3)%NP来整定;程跳逆功率保护是程序跳闸的执行元件,其延时定值较短,一般取值0.5~1.0 s。

由上面整定可看出逆功率保护和正向低功率保护是在无功功率大范围变动的条件下进行检测,测量值之小到不足1%的有功功率,难度是很大的;而从目前的微机保护运行情况来看,按规程整定的程序逆功率保护的整定值也经常有发生拒动的现象,主要原因是一次电流互感器和微机保护测量回路的误差引起的[4],故建议工程中采用精度不低于0.5级的测量级电流互感器。

根据实际运行机组反馈信息来看,当主汽门全关闭时,相同容量机组的实测逆功率值有很大的差别,故建议在整定计算时应根据实测的三相逆功率来计算整定,同时还应注意动作量取自三相还是单相功率测量值。

4 结论

对于核电机组应配置常规的逆功率保护外,还应增设正向低功率保护是完全可行的,并通过合适的动作整定值,可以实现既避免出现超速“飞车”的事故发生,又能保护汽机叶片不受到损坏,还可保证核反应堆安全运行。

摘要：针对发电机变电动机运行的异常运行方式,分析了常规火电厂及核电厂的保护设置,提出了由于核电厂的汽轮机低压缸的叶片更长,应装设正向低功率保护。给出了正向低功率保护、逆功率保护的逻辑及建议的整定值。提出了为了保护整定值的正确动作,建议正向低功率保护、逆功率保护使用测量级的电流互感器。

关键词：发电机,正向低功率,逆功率,保护配置,整定

参考文献

[1]王怀智.300MW大型发电机组保护出口方式的分析探讨[J].继电器,1996,24(1):50-54.

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[3]查卫华,王建成,李德佳.WFB-100微机保护在秦山第二核电厂的应用[J],继电器,2003,31(6):73-77.ZHA Wei-hua,WANG Jian-cheng,LI De-jia.Application of WFB-100microprocessor-based protection in Qinshan nuclear power station[J].Relay,2003,31(6):73-77.

发电机保护配置 第6篇

惠蓄电厂是目前世界上一次性建设、装机容量最大的抽水蓄能电厂, 具有调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等功能。电厂安装8台300MW可逆式抽水蓄能机组, 总装机容量达2400MW。

2 继电保护的相应要求

2.1 设计原则

惠蓄电厂为高水头、大容量的抽水蓄能电站, 其继电保护配置和设计原则上与常规电站相比较, 有着较为独特的地方。应参考《水电厂继电保护设计导则》、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》等相关文件对发电机及变压器继电保护的具体要求, 结合惠蓄电厂的实际工作情况进行配置。

2.2 技术保障

结合目前国内水电站继电保护条例法规的基本原则, 发电机及变压器继电保护采用200MW及以上的发电机和220k V及以上的变压器的大机组保护设计方案;根据500k V电路保护设计方案的相关规定, 对500k V线路采取多种保护方式, 包括母线保护、开关保护及线路保护等。保护装置不会因为相关元件的损坏而失去效用, 能够在电路发生问题时及时报警, 并对其准确性有充分保障。

3 惠蓄水电站发电机、变压器及线路继电保护

惠蓄电厂500k V线路保护的配置功能包括光纤差动保护、接地距离保护、相间距离保护、零序过流保护、过电压保护、短引线保护;母线保护配置功能采用母差保护;开关保护配置功能包括失灵保护、充电保护、死区保护、三相不一致保护及自动重合闸。具体为:能福甲线配置2套微机分相式光纤电流差动保护作为主保护, 不配置独立的后备距离保护。保护采用双光纤通道, 每套保护同时使用一路专用光纤通道和一路复用2M迂回光纤通道。线路两侧各配备两套远方跳闸就地判据装置 (含过电压保护) , 作为保护远跳回路的就地判别和过电压的远方发信。能福乙线保护配置与能福甲线基本相同。因东莞Ⅱ线设有出线隔离刀, 故东莞Ⅱ线设置短引线保护。能博线保护的配置与性能和能福甲线保持一致。母线配置2套母线差动保护作为主保护, 与开关失灵保护配合完成失灵联跳功能。

惠蓄电厂主变压器保护配置的主保护有纵差保护、重瓦斯保护、压力释放保护;后备保护配置主要有低压过流保护、零序过电流保护;异常运行保护配置主要有过负荷保护、过激磁保护、轻瓦斯保护等。

惠蓄电厂发电机保护配置按照短路保护、接地保护和异常运行保护三类配置原则设置, 短路保护主保护设置有纵差保护、绕组匝间横差保护;接地保护设置有95%定子接地保护、100%定子接地保护、转子一点接地保护;异常运行保护包括失磁保护、过电压保护、轴电流保护等多种保护。以短路保护中的定子绕组横差保护为例, 惠蓄发电机主要采用单元件横差保护, 这一保护方式在每相定子绕组为多分支, 当某相中某一分支发生匝间短路或某相两分支之间在不同匝数处发生短路时, 横差保护可以立即采取相应措施切除发电机, 从而确保安全性。惠蓄水电站的定子绕组规格为每相3分支, 并引出3个中性点, 加设两套零序电流型横差保护 (即单元件横差保护) , 如图1所示。

4 发电机保护的设计原则与配置方案

目前水电站发电机常见运行故障有:定子绕组故障, 包括相间短路、接地故障、匝间短路;转子绕组故障, 包括转子绕组一点接地及二点接地、转子绕组匝间短路;发电机异常运行状态, 包括外部短路造成的定子绕组过电流、负荷超过发电机额定容量导致的三相对称过负荷、外部不对称短路或不对称负荷导致的发电机负序过电流、甩负荷过于突然导致的定子绕组过电压、励磁回路故障或强励时间太长导致的转子绕组过负荷、水轮机球阀突然性关闭导致的发电机逆功率等。

通常大机组的保护装置包含短路保护、接地保护和异常运行保护3个部分。针对200MW及以上的发电机与220k V以上的变压器, 安装主保护、后备保护与异常运行保护三位一体的两组微机继电保护装置最为合适, 且每套装置均有独立的直流电源与电流互感器, 还有单独的跳闸线圈出口。

针对被保护区域发生的类短路故障, 还需要采取短路保护措施, 以减轻短路故障给机组带来的直接损坏。

4.1 短路故障的主保护

发电机定子绕组或输出端因相间短路或接地短路故障会出现较大短路电流, 烧坏发电机线圈等零件, 破坏发电机内部结构。目前主要的主保护方式有纵差保护法和在定子绕组匝间采取横差保护法。

4.2 短路故障的后备保护

主要后备保护方法包括转子负序电流保护、定子绕组过负荷保护、次同步过电流保护及低压过流保护4种方式。转子负序电流保护主要针对的是因电力系统短路或三相负荷不平衡导致的转子内部烧损;定子绕组过负荷保护主要针对发电机长期超负荷运行时的过热现象, 防范内部短路故障;次同步过电流保护针对发电机变频启动过程中定子绕组产生的短路故障;低压过流保护则主要应用于发电机及其周边设备的后备保护。

4.3 接地故障的保护

大型发电机的定子绕组相对电容比普通发电机要大, 所以一旦发电机有接地故障, 相应产生的电容电流也会较大, 给发电机运行带来安全隐患。另外, 接地故障还会导致接地弧光过电压, 引起发电机其他位置绝缘损坏, 造成更严重的短路故障。

目前接地故障保护主要有定子绕组接地保护和转子接地保护两种方式。

定子绕组95%接地保护原理如图2所示, 流过中性点的电流带动电流元件运行, 从而发挥保护作用。但该方式还存在一部分盲区, 在中性点附近接地时不动作。据规程规定, 对容量为100MW及以上的发电机, 应装设100%定子接地保护, 即没有死区的接地保护, 如图3所示。

另外, 为了规避发电机转子接地故障, 保障发电机组的顺利运行, 应配置完善的预警系统, 在发电机组接地故障产生后, 能够及时通知相关人员尽快切除发电机, 保障运行安全。按照相关规范, 水轮型发电机在发生转子接地后, 需马上安排停机, 所以水轮型发电机一般不采用转子两点接地保护方式。

4.4 异常运行状态的保护

发电机异常运行包括失磁、失步、过负荷、过电流、低频和过频等, 可能会给机组造成危害, 但不会很快造成机组的直接破坏, 一般应装设一套专用保护, 不为其另设后备保护, 主要配置有失磁保护、失步保护、过电压保护、轴电流保护、逆功率保护、低频和过频保护等。

5 水电站变压器继电保护的设计原则与配置方案

5.1 变压器常见故障

根据发生故障的位置, 变压器常见故障主要分为油箱外、内两种。

油箱外部故障, 指变压器绕组引出端绝缘套管及引出短线上的故障, 主要包括相间短路故障、大电流侧接地故障及低压侧接地故障等。

油箱内部故障包括各侧的相间短路、大电流系统侧的点相接地短路、同相部分绕组间的匝间短路等。

另外, 在变压器的实际运行过程中, 还会因系统故障或其他因素出现过负荷, 系统电压上升或频率降低会产生过激磁, 使得变压器中性点电位上升, 变压器油箱油位超出常规范围, 甚至导致变压器因温度过高、冷却器全面停运等。

5.2 变压器保护配置

变压器如果发生短路, 会相应产生极大短路电流, 使得变压器发生严重过热, 严重情况下会导致变压器绕组及铁心烧毁。如果变压器短路故障发生在油箱内, 则与电弧相随的短路电流甚至会引发变压器火灾等问题。此外, 短路电流会产生电动力, 使得变压器本体走形甚至损毁。变压器的异常运行也会威胁到变压器的安全, 需要及时发现并加以处理。

为保障变压器运行稳定安全, 减少故障损失, 当变压器短路时, 需要短时间内切断变压器;若变压器出现异常运行情况, 则应该及时报警并采取加急措施。

大型变压器多采用纵差保护方式, 保护系统由分相差动元件、涌流闭锁元件、差动速断元件、过激磁闭锁元件及TA断线信号 (或闭锁) 元件等组成。在纵差保护装置中, 为了保障内部故障的应变灵敏度, 避免故障电流, 大多采用比率制动特性的差动元件。变压器纵差保护原理如图4所示。

当变压器正常运行或外部故障时, 流入变压器的电流和流出变压器的电流基本相同, 不会触发纵差保护系统运作;当变压器内部故障或异常运行时, 不考虑负荷电流的影响, 则只有流进变压器的电流而不存在流出变压器电流, 会触发纵差保护系统运作, 切除变压器, 保障变压器安全。

目前发电机变压器保护中, 包含涌流闭锁元件、过激磁闭锁元件、差动速断元件3个部分, 分别用于躲过励磁涌流、避免纵差保护误动及变压器切除工作的快速稳定3个方面。

根据目前水电站继电保护的实际情况, 在设计原则和配置方案的制定过程中, 应结合短路故障后的后备保护、零序过电流保护、低压过流保护、变压器过激磁保护等多个方面, 全面完善既定计划, 从而保障水电站投用后变压器的稳定运行。

摘要：以惠蓄电厂为例, 介绍水电站发电机及变压器继电保护的设计原则和配置方案, 以实现优化发电机及变压器保护措施的目的。

关键词：发电机,变压器,继电保护,优化,措施

参考文献

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发电机保护配置 第7篇

广西电力勘察设计研究院和清华大学电机系相关专家教授等都持有这样的观点, 原来的发电机主保护配置方案设计方案在科学的分析和定量的计算方面极为欠缺, 同时其主观上最易性过强, 缺乏统一的标准和大多数一致认同的方法。因此, 导致了用相同的主保护措施来保护型号不一样的发电机, 既不科学还造成了资源的浪费。而这些保护对发电机可能出现的各种短路故障的灵敏性的大小尚不能知晓。同时另一棘手的问题在于, 实际出现的情况和预想的还有很大的差别, 还有哪些实际可能发生的短路和开焊故障发电机主保护将拒动。在这样不完善的技术和面临的现有问题上, 对大型大型电厂发电机主保护配置方案进行保护就无从下手, 甚至说是不可能实现的梦想。例如一台700 MW发电机, 定子槽内短路绝大部分 (88.9%) 为同相的匝间短路, 仅11.1%为相间短路, 在这样的前提下, 设想装设两套传统 (完全) 纵差保护, 对88.9%的短路依旧没有起到双重化主保护的公用。距离实现继电保护的责任还相去甚远。

基于以上已有观点和相关论述, 两个方面的继电保护技术人员, 制定了一个可行性方案如下:随即选用两个已有足够大型发电厂, 对其发电机主保护配置方案进行设计规划任务, 在理论和实践的基础上研究探讨出对其设备进行主保护的新方法和建设性思路。这两家电厂分别选为恶滩电厂和广西平班电厂。同国内其他业内人士共同商讨得出最终结论。这里只简要介绍恶滩电厂的情况。

一、恶滩地区电站扩建工程发电机状况总体阐述

这里要特别注意的是, 恶滩地区电站里德发电机定子绕组有较为特别的空间布置, 具有不对称的分支相, 所以要考虑到, 可能出现的内部故障的短路点位置也具有不完全对称性。因此, 不同的分支和不同的相都要单拎出来额外进行仔细的计算, 不能用一条之路代表其他线路而得出一致的结论, 这种做法是不科学不合理的, 会直接导致结论的严重错误。由于这种不可推广性的存在, 计算的工作量明显增加, 任务也变得更加艰巨。

二、恶滩地区发电机定子绕组内部短路的主保护规划和设计方案

通过分析恶滩发电机绕组展开图的具体情况, 我们得出该发电机定子绕组在实际运行中可能发生的内部短路如表1和表2所示 (表略)

在定子绕组端部中可能出现的交叉处短路状况共有共11 088种。我们这里要做的事分析在两端出出现的交叉故障 (简称为端部故障) 的短路情况, 得出较为可靠结论如下:同相同分支匝间短路2 520种 (占22.73%) , 短路匝数为1、2、3、4匝的故障数分别为135、78、135、78, 短路匝比分别只有1.14%、2.27%、3.41%、4.55%。可见, 同相同分支的小匝数匝间短路共有426种, 占端部故障数的3.84%。同相不同分支匝间短路360 (占3.25%) , 其中两个分支的短路点均靠近机端的故障有18种、短路匝数为170~173匝。相间短路8 208种 (占74%) , 其中属于不同相而分支编号相同的分支间发生短路的有5 889种, 所占比例为71.75%。

通过全局审视这种发电机定子绕组短路 (还有分支开焊) 的整体状况, 我们初步建立出大型电厂发电机主保护配置方案设计总体概况如下:

由于匝间短路出现的情况较多 (同槽故障54.6%, 端部故障26%) , 因此横差保护是必须要有的保护。而对于横差保护而言, 也有不同的种类可以选择。最终选用哪种横差保护, 取决于分析计算内部短路的结果而得。

基于零序电流型横差保护是已有的各类主保护中效果最好的保护方案, 保护效果良好, 冗杂多余设备 (如电流互感器等) 很少。因此, 在最终决定采用选择几套 (1或2) 0顺序电流型横差保护的过程里, 要同时确定出如何引出中性点的侧面分支。

结论:

文章详尽地总结了如何对一台发电机进行主保护的整个过程。对大型电厂发电机主保护配置方案设计研究进行了阐述和总结, 内容包括了其保护的整体思路和具体方法。同时为了改进其原有方案的弊端, 使方案效率更加高效, 完全改掉原来的不重定量、仅凭概念和经验的设计方法新方法要求设计人员 (包括整定计算的运行人员) 化费较多的精力和时间, 从而使设计成果质量更加好, 保证发电机运行安全性能更高。随着设计师们工作经验更加丰富, 工作技术更加纯熟, 未来有望简化现有改进方案, 推广效果更加良好地方法。

摘要：本文是对一台三峡电厂的700MW的单机发电机和另一台百色电厂和平班电厂的135MW的单机发电机的主保护方案进行研究设计, 重新审视现有的基本凭借概念, 定性思维和已有经验的做法的科学性。研究总结出现行工作中分析计算等方面的缺憾。不得不采取机端金属性两相短路的方法对仪器灵敏度进行校验, 这种方案的弊端在于, 设计者难以掌握主保护配置方案的基本性能, 对其有点缺点没有定性的概念。如果将主保护配置方案设计改成定量化的。本文总结出, 主保护配置方案的设计研究可以联系主保护方案的性能与发电机实际可能发生的内部短路密切联系从而总结出最有效率的主保护配置方案, 通过“优势互补、综合利用”的原则方法, 从而保证了大型发电机能够安全高效地运行。

关键词：发电机,主保护配置方案,设计研究,总结评估

参考文献

[1]王维俭、桂林、王祥珩:《论大型发电机微机主保护设计的科学性》, 《电力自动化设备》, 2002, 22 (2) :1-7。

[2]王维俭、桂林、王祥珩等:《大型水轮发电机微机型主保护设计方法再商榷》, 《继电器》, 2002, 30 (9) :1-6。

[3]王维俭、桂林、王祥珩等:《不同型号的发电机应配置不同的主保护》, 《电力自动化设备》, 2002, 22 (12) :1-5。

发电厂厂用电保护配置及定值整定 第8篇

关键词：发电厂,厂用电,继电保护,整定计算

0引言

发电厂在启动、运转、停投、检修过 程中, 有大量用 电动机拖动的机械设备, 用以保证机组的主要设备 (如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等) 输煤、碎煤、除灰、除 尘及水处 理的正常 运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、实验、检修、照 明用电设备等都属于厂用负荷, 总的耗电量统称为厂用电。厂用电系统为电厂内部供电级别最高的系统, 一旦出现问题, 将直接影响到电厂设备的正常运行, 严重时将造成停机事故的发生, 甚至造成人身伤害。因此, 厂用电继电保护对可靠性、速动性、选择性之间的配合要求很高, 如何满足这方面的要求仍是个难题。

近年来, 由于对厂用电系统的重视不足, 厂用电系 统继电保护的整定计算也存在一定的误区, 已经在很多电厂发生过保护拒动、误动事故, 严重的造 成机组停 运时间长 达2个多月。所以很有必要对发电厂厂用电继电保护的配置和整定计算进行研究, 以求最大限度地合理化配置厂用电保护, 确保厂用 电的可靠运行, 从而保证机组的安全、稳定运行。下面以本公司2台600 MW火电机组的厂用电保护配置及存在的问题为例, 对其配置和整定原则进行整理、分析, 并提出一些继电保护整 定计算的新思路, 以确保保护可靠、正确动作。

1高、低压厂用变压器保护整定计算

由于厂用电系统存在电动机自启动情况, 以往的整定计算中高压厂变分支低电压闭锁过电流保护, 动作电压按躲过电动机自启动最低残压 计算, 动作电流 按变压器 分支额定 电流计算, 其动作时间与低压厂变定时限过电流保护动作时间配合计算或与低压厂变限 时速断保 护动作时 间配合计 算, 时间长达1s多, 有的甚至达到2s以上。如某电厂分支复合电压过电流保护动作时间按与低压变压器的限时速断保护动作时间相配合取1.1s, 而高压厂变分支负荷的快速保护动作时间一 般为0s, FC回路的动作时间一般在0.1s以下, 如果保护配合的时间级差取0.3s, 则该电厂的分支复合电压过电流保护动 作时间就多出0.7s, 如果发生短路故障必然加重设备的损坏 程度或使短路范围扩大。目前, 高压厂变分支复合电压过电流保护一般的整定方法为:低电压动作值按躲过电动机自启动时最低残压计算, 负序电压动作值按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定, 动作电流按躲过对应分支额定电流计算或者按电压元件保护范围末端两相短路时有足够灵敏度计算。按照这种 整定原则, 高压厂变分支低电压闭锁过电流保护动作电流都比较大, 其动作电流能与 各馈线的 瞬时电流 速断保护 动作电流 配合, 同时在此动作电流时, 各馈线FC回路高压熔断器考虑误差后的熔断时间小于或等于0.1s, 则厂用分支过电流保护 的动作时间可采用0.4s或0.5s。

厂用变压器的温度保护。母线厂用高 低压变压 器一般都配有温度保护、瓦斯保护等非电量保护, 其中温度保护按 照不同的动作温度整定为报警、跳闸2种不同的出口方式, 但是, 根据运行实践, 测温元件极不稳定, 温度表计里的机械机构 及继电器也存在不稳定因素, 动作极不可靠, 所以, 温度保护一般应该只动作于发信号, 而不动作于跳闸。

2FC回路保护的配置

由于真空接触器只能接通和开断电动机的启 动电流或 低压厂变的空载电流和负荷电流, 而不能断开超过其允许断开电流值的短路电流, 故短路电流大于接触器允许断开的电流值时应由高压熔断器切除短路电流。所以, FC回路电流 速断保护动作时间应与熔断器的熔断时间相配合, 即短路电流大于等于真空接触器允许切断电流时, 熔断器应先于保护动作前 熔断, FC回路高压熔断器和 电流速断 保护动作 时间特性 如图1所示。当短路电流等于I2时熔断器和电流速断保护同时动作;当短路电流大于I2时, 由熔断器切除短路电流;当短路电流介于I2与I1之间时, 由电流速断保护以延时时间top.set动作切除短路电流;当短路电流小于I1而又大于熔断器的最大工作电流时, 由熔断器熔断切除短路电流。根据国内熔断器的熔断特 性及一般设备熔断器的配置原则, 当短路电流达到几千安培 时, 熔断器的熔断时间约为0.05~0.1s。如某电厂闭式循环水泵采用FC回路供电, 采用的是型号参数为WKNH0315/200A的西安熔断器, 电源近区短路时的短路电流为7.8kA, 图2是该品牌熔断器的熔断特性, 查图可知在电源近区短路时该熔断器的熔断时间小于0.06s, 取0.1s, 时间级差取0.3s, 则该电机电流速断保护的动作时间应该取0.4s。有一些继电保护人员认为, FC回路发生短路时完全靠熔断器的熔断来切断 短路电流, 而不投电流速断保护。当短路电流介于I2与I1之间时, 应该由电流速断保护动作切除短路电流, 不投速断保护只靠熔断器熔断来切断短路电流显然是错误的。这样做只会延长 保护的动作时间, 使故障扩大, 进而造成更大的损失, 应该引起整定计算人员的注意。

3电动机堵转保护整定计算

当电动机在启动过程中或运行中发生堵转时, 电流将急剧增大, 容易造成电动机烧毁。目前, 电动机的堵转保 护一般都是电流保护, 采用正序电流构成, 动作时间按躲过电动机的 启动时间整定。堵转保护当不引入转速开关触点时, 正序动作电流取 (1.3~1.5) In, 动作时间取1.2 (20~25) =24~30s;当引入转速开关触点时, 正序动作电流值 可取 (1.5~2) In, 动作时间取0.8 (20~25) =16~20s。目前很多电厂没有安装电动机转速开关, 给电动机的安全运行埋下了隐患, 当电动机 发生堵转时, 常常是保护正常动作了, 电动机也烧坏了。鉴于此, 应引入电动机转速信号, 与动作电流相配合, 共同实现电动 机的堵转保护。

4结语

本文主要针对发电厂厂用电系统中一些重要的 保护配置和定值计算展开研究, 通过参考一些专业书籍和教材, 结合笔者近年来从事继电保护工作的亲身经历和工作经验, 本着实事求是、认真细致的原则, 归纳出厂用电系统在整定计算中 应该注意的一些问题, 希望能为发电厂继电保护整定人员提供一些技术参考。

参考文献

[1]许正亚.发电厂继电保护整定计算及其运行技术[M].中国水利水电出版社, 2009

[2]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].中国电力出版社, 2006

[3]王朗珠, 将燕.发电厂电气设备及运行[M].中国电力出版社, 2008