發(fā)變組繼電保護原理及動作過程

發(fā)變組繼電保護原理及動作過程

一、發(fā)變組繼電保護配置的根本要求：發(fā)變組繼電保護繼電保護配置

過程中必須滿足四性（即：可靠性、選擇性、速動性及靈敏性）的要

求，必須保證在各種發(fā)機電異常或者故障情況下正確的發(fā)信或者出口

動作。根據(jù)GB14285的規(guī)定，按照故障或者異常運行方式性質(zhì)不

同，機組熱力系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的條件，我公司發(fā)變組保護的出口方式

有以下幾種：1.全停：斷開辟機電-

變壓器組斷路器、滅磁，關(guān)閉原動機主汽門，啟動快切斷開廠分支斷

路器。

2.降低勵磁。

3.減出力。4.程序跳閘：先關(guān)主汽門，

待逆功率保護動作后斷開主斷路器并滅磁。

5.信號：發(fā)出聲光信號。

二、我公司發(fā)變組保護配置情況介紹，

我公司發(fā)變組保護每臺機共有三面屏柜，分別為發(fā)變組保護A柜、B

柜、C柜，A柜及B柜為冗余設(shè)計，兩面柜的保護配置徹底一樣，都

是發(fā)變組的電氣量保護；C柜為主變和高廠變的非電量保護。

發(fā)變組電氣量保護配置有以下幾種類型：1.定子繞組

及變壓器繞組部故障主保護：發(fā)機電差動、主變壓器差動、發(fā)變組

差動、高廠變差動、勵磁變差動、發(fā)機電匝間保護、定子接地。

2.定子繞組及變壓器繞組部故障后備保護：發(fā)機電對稱過負荷、發(fā)

機電不對稱過負荷、低阻抗、高廠變復(fù)壓過流、勵磁變過流、勵磁繞

組過負荷。

3.轉(zhuǎn)子接地保護

4.發(fā)機電失磁保護

5.發(fā)機電失步保護

6.發(fā)機電異常運行保護：發(fā)機電過勵磁保護、發(fā)機電頻率異常保護、

發(fā)機電逆功率保護、發(fā)機電程跳逆功率保護、啟停機保護、斷口閃絡(luò)

保護、發(fā)機電斷水、發(fā)機電熱工。

7.主變（間隙）零序保護8.廠用電后備保護：

廠變分支過流、分支限時速斷、分支零序過流。9.斷路器失靈啟動

變壓器非電量保護：

1.變壓器重瓦斯

2.變壓器輕瓦斯

3.變壓器壓力釋放

4.變壓器油溫異常

5.變壓器油位異常

6.變壓器冷卻器全停

三、重要保護簡紹

1.差動保護：包括發(fā)機電差動、發(fā)變組差動、主變差動、廠變差動、

勵磁變差動。我司保護裝置的差動保護采用比率制動式保護，以各側(cè)

Z.

電流差為動作電流，三側(cè)電流最大值或者兩側(cè)電流平均值做為制動

電濟1。回路示意圖及制動特性圖如下：

差動保護屬于嚴重部故障，動作于全停。

2.發(fā)機電匝間保護：我公司發(fā)機電只引出3個端子，中性點也

只可能有3個引出端，對于定子繞組的匝間短路無法配置裂相橫差保

護和零序電流型橫差保護。因此采用縱向基波零序電壓保護?？v向基

波零序電壓保護用于保護發(fā)機電定子繞組匝間短路或者開焊故障，實

際上此保護也反響發(fā)機電相間短路。

因為發(fā)機電中性點不直接接地，所以發(fā)機電部相間、匝間短路表

現(xiàn)為機端三相對中性點的不平衡，即對中性點而言機端浮現(xiàn)縱向零序

電壓3U0:為了防止外部短路時誤動作，普通會增設(shè)故障分量負序

方向元件，當(dāng)外部短路時負序方向由系統(tǒng)流入發(fā)機電，部短路時負序

方向由發(fā)機電流入系統(tǒng)。

發(fā)機電匝間保護屬于嚴重部故障，動作于全停。

3.發(fā)機電定子接地保護：

1）基波零序電壓

定子繞組的單相接地（定子繞組與鐵芯間的絕緣破壞）是發(fā)機電

最常見的一種故障，大中型發(fā)機電定子繞組中性點不接地或者經(jīng)高阻

抗接地。它具有普通不接地系統(tǒng)單相接地短路特點

設(shè)A相距中性點a處單相接地發(fā)機電中性點將發(fā)生位移，產(chǎn)生零

序電壓。故障點零序電壓為U=1/3（U+U+U）=—aE

do（a）dAdBdAA

我公司基波定子接地定值為10V,保護定子的90%,動作為全停。

Z.

2）三次諧波電壓

動作原理：

a）汽輪發(fā)機電正常運行時、機端三次諧波電壓U小于中性點三次諧3T

波電壓U3,兩者雖在大小上不相等，但相位徹底一致；

N

b）當(dāng)金屬性接地故障點位于挨近中性點的半個繞組區(qū)域時，

U絕對值小于U絕對值；當(dāng)金屬性接地故障點挨近機端時正好相

3N3T

反，此時和正常狀態(tài)難以區(qū)分；

C）接地點越挨近中性點，比擬三次諧波絕對值得接地保護能動作的

過渡電阻越大，表現(xiàn)越靈敏；當(dāng)接地點位于繞組中心9=0.5）時，

保護能動作的過渡電阻為0;接地點挨近機端一側(cè)（a>0.5）,則金屬

性接地也不能動作。

我公司保護方案基波零序過電壓保護與三次諧波電壓保護共同組

成1（）（）%單相接地保護。

三次諧波電壓保護由動作接近于中性點，故障電流小，動作于發(fā)信。

斷動作后，經(jīng)檢查確定，應(yīng)向省調(diào)申請停機處理，以防止事故擴大。

3.發(fā)機電對稱過負荷：發(fā)機電對稱過負荷分為定時限和反時限，

定時限啟動為1.15倍額定電流，動作于減負荷。反時限過負荷常數(shù)為

37.5,動作于程跳。

4.發(fā)機電不對稱過負荷：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路，或者三相

負荷不對稱時，將有負序電流過發(fā)機電的定子繞組，并在發(fā)機電中產(chǎn)

生相對于轉(zhuǎn)子以兩倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場，從而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生倍頻

電流。倍頻電流在流過轉(zhuǎn)子表層時，將在護環(huán)與轉(zhuǎn)子本體之間和槽

楔與

Z.

槽壁之間等接觸面上形成過熱點，將轉(zhuǎn)子燒傷，還將形成局部高溫,

導(dǎo)致轉(zhuǎn)子表層金屬材料的強度下降，危機機組的安全。

不對稱定時限過負荷保護的動作電流按發(fā)機電長期允許的負序

電流I下能可靠返回的條件整定，動作于信號

2oo

不對稱過負荷反時限保護的動作特性，由創(chuàng)造廠家提供的轉(zhuǎn)子表

層允許的負序過負荷能力確定。動作于全停。

5.低阻抗保護：與路線阻抗保護配合，作為發(fā)-變組的后備保護。

動作于全停。

6.轉(zhuǎn)子接地保護：發(fā)機電轉(zhuǎn)子一點接地故障是發(fā)機電常見的故

障形式之一，兩點接地故障也時有發(fā)生，一點接地故障對發(fā)機電并不

造成危害，但假設(shè)再相繼發(fā)生第二點接地故障，則局部轉(zhuǎn)子繞組被短

路，可能燒傷轉(zhuǎn)子本體，振動加劇，甚至可能發(fā)生軸系和汽輪機磁化，

使機組修復(fù)艱難、延長停機時間。我公司在轉(zhuǎn)子一點接地保護動作發(fā)

出信號后，應(yīng)即將轉(zhuǎn)移負荷，實現(xiàn)平穩(wěn)停機檢修。兩點接地保護2.5

秒動作于停機。

7.發(fā)機電失磁保護：失磁保護，有時也稱為低勵保護。低勵，

表示發(fā)機電的勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流，與正常欠勵

運行和徹底失磁不同；失磁，表示發(fā)機電徹底失去勵磁。發(fā)機電低勵

或者失磁是常見的故障形式，特殊是大型機組，勵磁系統(tǒng)的環(huán)節(jié)比擬多,

增加了發(fā)生低勵和失磁的時機。主要判據(jù)如下：

I）系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)

高壓母線三一樣時低電壓繼電器。本判據(jù)主要用于防止由發(fā)機電低勵

Z.

失磁故障引起無功儲藏缺乏的系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。

2）發(fā)機電側(cè)主判據(jù)：

a）靜穩(wěn)極限勵磁低電壓判據(jù)；

b）靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)。

動作情況：靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)延時.L5秒動作于切換廠用電

靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)與靜穩(wěn)極限勵磁低電壓判據(jù)延時3秒出口程

跳。

8.發(fā)機電失步保護：采用機端阻抗雙透鏡原理構(gòu)成，滑極次數(shù)為

2,延時1秒出口程跳。

9.過勵磁保護：電壓的升高和頻率的降低均可導(dǎo)致定子鐵芯工作

磁密增大，反復(fù)過勵磁，將因過熱而使絕緣老化、使繞組的絕緣強度

和機械性能惡化，降低設(shè)備的使用壽命。當(dāng)發(fā)機電與主變壓器之間無

斷路器而共用一套過勵磁保護時，其整定值按過勵磁能力較低的要求

整定。我公司按發(fā)機電過勵磁能力整定。發(fā)機電過勵磁保護有定時限

及反時限兩種，動作原理為電壓標(biāo)么值與頻率標(biāo)么值的比值大于定值

動作。定時限動作于減勵磁，反時限動作于程跳。10.頻率

異常保護：包括過頻段、低頻段及低頻累加保護，低頻累加依據(jù)發(fā)

機電容許低頻累加能力整定。過頻段、低頻段出口發(fā)信，低頻累加

出口程跳。

11.過電壓保護：對于200MW及以上大型汽輪發(fā)機電，由于

運行實踐中，浮現(xiàn)危及絕緣安全的過電壓是比擬常見的現(xiàn)象，普通都

裝設(shè)有過電壓保護。經(jīng)0.5秒延時動作于全停。

Z.

12.發(fā)機電逆功率和程跳逆功率保護：與電力系統(tǒng)并列運行的發(fā)

機電，由于各種原于是停頓供應(yīng)原動機能量時，將從系統(tǒng)吸取能量變

為電動機運行，驅(qū)動原動機運轉(zhuǎn)。汽輪機在其主汽門關(guān)閉后，轉(zhuǎn)子和

葉片的旋轉(zhuǎn)會引起風(fēng)損，風(fēng)損與轉(zhuǎn)子葉輪直徑和葉片長度有關(guān)，所以

在汽輪機的排氣端風(fēng)損最大：風(fēng)損還與周圍蒸汽密度成正比，一旦機

組失去真空，使排除蒸汽的密度增大，風(fēng)損將劇烈增加。因為逆功率

運行時，沒有蒸汽流通過汽輪機，由風(fēng)損造成的熱量不能被帶走，會

使汽輪機葉片過熱以致?lián)p壞。逆功率保護延時120s出口全停，程跳

逆功率（逆功率與主汽門關(guān)閉）延時1s出口全停。

13.啟停機保護：啟停機時發(fā)生定子接地動作于滅磁。由于不加

三次諧波過濾，動作比定子接地保護靈敏。正常啟機后退出。

14.斷路器斷口閃絡(luò)：動作判據(jù)為斷路器斷開與負序電流，延時

2秒動作于滅磁，發(fā)機電并網(wǎng)后退出該保護。

15.發(fā)機電斷水保護：發(fā)機電冷卻水?dāng)嗨畷r動作，動作出口程跳°

16.發(fā)機電熱工保護：熱工保護汽機跳閘時動作，出口于程跳。

17.勵磁繞組過負荷：又稱轉(zhuǎn)子過負荷，根據(jù)發(fā)機電轉(zhuǎn)子過負荷

能力整定，動作方式有定時限及反時限，定時限3秒出口減勵磁，反

時限出口程跳。

18.高廠變復(fù)壓過流：延時21秒動作于全停。

19.勵磁變過流：躲過勵磁變通過的強勵電流，經(jīng)2.5秒動作于全停。

20.主變零序過流：一段發(fā)信，二段延時6秒出口全停。

Z.

21.分支限時速斷、分支過流、分支零序過流出口于本側(cè)6KV

斷路器。

22.斷路器失靈：動作判據(jù)為發(fā)機電保護啟動失