發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(完整)

1、分類號(hào)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)并列英文題目Design of generator-transformer unit protection系部電力工程系 專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)姓名 班級(jí)發(fā)電0602班指導(dǎo)教師職稱副教授 論文報(bào)告提交日期2009年6月1日 摘要隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)發(fā)電機(jī)、變壓器單機(jī)容量不斷增大，電力系統(tǒng)正朝著“大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)”的方向發(fā)展?，F(xiàn)今我國(guó)大容量發(fā)電廠不斷增多，它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中地位更顯重要。為保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，我們應(yīng)對(duì)電廠配置可靠性、靈敏性、選擇性和速動(dòng)性都很好的保護(hù)裝置。為實(shí)現(xiàn)配置方案的優(yōu)化，還應(yīng)充分考慮到大型發(fā)電廠的

2、特點(diǎn)。本文系統(tǒng)的闡述了300MW汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)。本文共分四篇，第一篇簡(jiǎn)要介紹了大型發(fā)電機(jī)變壓器組常出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)和繼電保護(hù)配置要求；第二篇對(duì)300MW發(fā)電機(jī)變壓器組故障、異常運(yùn)行狀態(tài)及非電量的繼電保護(hù)原理和相關(guān)原理的邏輯框圖進(jìn)行介紹；第三篇對(duì)300MW發(fā)電機(jī)變壓器組的微機(jī)保護(hù)裝置的選擇和動(dòng)作行為的介紹；第四篇對(duì)300MW發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)配置主接線圖的介紹和說(shuō)明。本文在闡述300MW汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)的同時(shí)密切結(jié)合實(shí)際，通俗易懂。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)變壓器組 繼電保護(hù)AbstractWith the rapid development of power indust

3、ry, Chinas power generators, increasing the capacity of a single transformer, the power system is moving in the big units, ultra-high pressure, large power grid direction. Todays large-capacity power plants in China increasing their status in the power system are more important. In order to ensure t

4、he safety of the entire power system economic operation, we should plant configuration reliability, sensitivity, selectivity and the liquid of very good protection device. To achieve the optimal configuration should also be taken fully into account the characteristics of large-scale power plants.Sys

5、tem described in this article 300MW turbo-generator - transformer unit protection design. This article is divided into four, the first large-scale generators brief - often groups of transformer faults and abnormal operation and configuration requirements of relay protection; second of 300MW generato

6、r - transformer unit failure, abnormal operation and non - Principles of electricity and related principles of relay logic diagram introduced; third of 300MW generator - transformer unit of the microprocessor-based protection device of choice and action to introduce acts; fourth of 300MW generator -

7、 transformer unit relay configure the main wiring diagram of the introduction and notes.In this paper, the 300MW turbo-generator - transformer design group at the same time to protect a close connection with reality, and user-friendly.Keywords: generator - transformer unit relay目錄摘要前言第一篇 概述.1 第一章 發(fā)變

8、組可能出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài).1 第二章 發(fā)變組保護(hù)配置原則及要求.3第二篇 發(fā)變組保護(hù)配置4第一章 反映短路故障的主保護(hù).4 第一節(jié) 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù).4 第二節(jié) 變壓器縱差保護(hù).8 第三節(jié) 發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù).9 第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)15第二章 反映短路故障的后備保護(hù)16 第一節(jié) 過(guò)電流保護(hù)16 第二節(jié) 阻抗保護(hù)22第三章 反映接地故障的保護(hù)23第一節(jié) 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)23第二節(jié) 定子接地保護(hù)24第三節(jié) 主變壓器接地保護(hù).28第四章 反映異常運(yùn)行的保護(hù)31第一節(jié) 發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù).31一 發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù).32二 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù).32三 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷保護(hù).3

9、3四 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù).33第二節(jié) 過(guò)勵(lì)磁保護(hù).34第三節(jié) 失磁保護(hù).35第四節(jié) 失布保護(hù).36第五節(jié) 逆功率保護(hù).38第六節(jié) 非全相運(yùn)行保護(hù).39第七節(jié) 斷路器失靈保護(hù).40第八節(jié) 發(fā)電機(jī)啟停機(jī)保護(hù).41第五章 非電量保護(hù).42第一節(jié) 主變壓器瓦斯保護(hù).42第二節(jié) 高壓廠用變壓器瓦斯保護(hù).44第三篇 發(fā)變組微機(jī)保護(hù)組屏方案.44第四篇 發(fā)變組系統(tǒng)主接線及其保護(hù)配置說(shuō)明.47結(jié)束語(yǔ).49參考文獻(xiàn).50 前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)校學(xué)習(xí)生活中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我系統(tǒng)的掌握了三年來(lái)所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，提高綜合應(yīng)用能力，初步了解實(shí)際工程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們用運(yùn)所學(xué)知識(shí)全面地、獨(dú)立地分析問(wèn)題的能

10、力。本設(shè)計(jì)是關(guān)于大型發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括大型發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)及繼電保護(hù)的要求、大型發(fā)電機(jī)和變壓器的故障及異常運(yùn)行的保護(hù)方式、大型發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)的特點(diǎn)及配置原則，對(duì)300MW汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)總配置情況介紹和微機(jī)保護(hù)裝置的選擇，主要對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組的短路故障保護(hù)原理、異常運(yùn)行保護(hù)原理、非電量保護(hù)原理和相關(guān)原理的邏輯框圖介紹。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，楊曉敏老師給了我們很大的支持和幫助，并在老師精心的輔導(dǎo)下我們完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。在次，我對(duì)楊曉敏老師表示感謝，另外，我也要感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。由于我們的水平有限，不妥和和錯(cuò)誤之處在所難免，敬請(qǐng)老師給予指正。李玉倉(cāng)2009

11、-6-1第一篇 概述第一章 發(fā)變組可能出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)一發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)的故障及異常運(yùn)行狀態(tài)保證發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行和防止其遭受破壞，對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)用戶不間斷供電起決定性作用。因此，要不斷改進(jìn)和完善繼電保護(hù)的功能，采取較為合理、完善的保護(hù)配置方案，最大限度地保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并將故障和不正常運(yùn)行方式對(duì)電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍。由于發(fā)電機(jī)是長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，既要承受機(jī)身的振動(dòng)，又要承受電流、電壓的沖擊，因而常常導(dǎo)致定子繞組和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組絕緣的損壞。因此，同步發(fā)電機(jī)子運(yùn)行中定子繞組和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路都有可能發(fā)生危險(xiǎn)的故障和不正常的運(yùn)行情況。發(fā)電機(jī)故障類型有：1.定子繞組

12、相間短路；2.定子繞組一相的匝間短路；3. 定子繞組單相接地；4.轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地；5.由于轉(zhuǎn)子繞組斷線、勵(lì)磁回路故障或滅磁開關(guān)誤動(dòng)等原因在造成的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路的勵(lì)磁電流消失或降低。發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài)有：1.由外部短路引起的定子繞組過(guò)電流；2.由負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定容量而引起的定子繞組三相對(duì)稱過(guò)負(fù)荷；3.由于突然甩負(fù)荷而一起的定子繞組過(guò)電壓；4.由外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷(如單相負(fù)荷、非全相運(yùn)行等）引起的轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷；5.由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷；6.由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)過(guò)激磁運(yùn)行及汽輪機(jī)低頻運(yùn)行等。二變壓器可能出現(xiàn)的故障和異常運(yùn)行方式電

13、力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元件，它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。為了防止電力變壓器發(fā)生各類故障和不正常運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成不應(yīng)有的損失，根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，應(yīng)針對(duì)電力變壓器的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)。變壓器的故障可以分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障，油箱內(nèi)故障指變壓器油箱里面發(fā)生的故障又分：電氣故障、“初始”故障。1.電氣故障：原因有(1:高壓或低壓繞組相間短路 （2:中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路 （3:高壓或低壓繞組的匝間短路 （4:第三繞組上的接地故障或匝間短路內(nèi)部短路故障產(chǎn)生的電弧，不僅會(huì)損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器因受

14、熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱爆炸。2.“初始”故障：“初始”故障即初始局部的故障，它將對(duì)變壓器產(chǎn)生緩慢發(fā)展的損害作用，但一般不能檢測(cè)起步平衡的電量。原因有(1:導(dǎo)體之間點(diǎn)氣接觸不良或鐵芯故障，在變壓器油中可能產(chǎn)生間歇性電弧 （2：冷卻媒介不足將使變壓器油溫升高，如油位過(guò)低或油路阻塞，容易在繞組上產(chǎn)生局部熱點(diǎn) （3：分接開關(guān)故障，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配不合理，造成變壓器的繞組過(guò)熱變壓器最常見的是外部故障，是油箱外部絕緣套管及引出線上的故障，可能導(dǎo)致出線的相間短路或單相接地短路。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流，外部接地短路引起的過(guò)電流

15、和中性點(diǎn)過(guò)電壓，由于所帶負(fù)荷超過(guò)變壓器的額定容量引起的過(guò)負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。此外對(duì)大容量變壓器，由于其額定工作條件下的磁通密度接近于鐵心的飽和磁通，在過(guò)電壓或低頻率的等異常運(yùn)行方式下，還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。第二章 發(fā)變組保護(hù)配置原則及要求大型發(fā)變組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有可能發(fā)生多種類型的故障和異常運(yùn)行工況，因此需要設(shè)置幾十種保護(hù)，并要求這些保護(hù)既有明確的職責(zé)范圍又能相互配合。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成各種不同的保護(hù)功能的配置方案，這些都大同小異，但又各具特點(diǎn)。都遵循以下原則：1.各項(xiàng)保護(hù)功能配置完善；2.選用的保護(hù)原理性能優(yōu)良，有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，滿足各項(xiàng)技術(shù)要求；3.實(shí)現(xiàn)雙重化配置；4.組

16、屏合理，雙重化的兩套保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)分屏設(shè)置，非電量保護(hù)和電氣量保護(hù)也應(yīng)分屏設(shè)置，以確保在發(fā)變組不停運(yùn)狀況下可以對(duì)其中任何一套保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢修、調(diào)整、調(diào)試，同時(shí)要求二次回路設(shè)計(jì)正確簡(jiǎn)明，接線安全可靠；5.保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具備友好的人機(jī)界面，合理的通信組網(wǎng)功能。各項(xiàng)保護(hù)功能投退和整定操作清晰簡(jiǎn)便，支持現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和調(diào)整功能，易于使用和維護(hù)；6.保護(hù)出口設(shè)計(jì)合理，配置靈活，以滿足緊急狀態(tài)下不同的動(dòng)作要求和允許根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件方便地進(jìn)行調(diào)整。發(fā)變組保護(hù)功能可按設(shè)備故障性質(zhì)分為故障保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)兩大類；按輸入量性質(zhì)分為電氣量保護(hù)和非電氣量保護(hù)兩大類；按保護(hù)對(duì)象分為電氣設(shè)備故障和動(dòng)力機(jī)械設(shè)備故障兩大

17、類。故障保護(hù)用以反映保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的各種相間短路、匝間短路及接地短路等各種類型的短路故障。這些故障會(huì)對(duì)發(fā)變組造成直接破壞，這類保護(hù)構(gòu)成了發(fā)變組的保護(hù)主體，通常稱為主保護(hù)。另外，還需要考慮發(fā)變組主保護(hù)失效，以及輔機(jī)和外部相連系統(tǒng)的故障對(duì)發(fā)變組的破壞問(wèn)題，也需要配置保護(hù)，通常稱為后備保護(hù)。因此故障保護(hù)可分為主保護(hù)和后備保護(hù)。異常保護(hù)用以反映各種可能對(duì)發(fā)變組造成危害的異常運(yùn)行工況，包括可能不利于動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的異常工況，不過(guò)這些工況可能不會(huì)很快或不會(huì)直接造成對(duì)機(jī)組的破壞，為異常工況配置的保護(hù)通常也歸于后備保護(hù)的范疇。第二篇 發(fā)變組保護(hù)配置第一章 反映短路故障的主保護(hù)第一節(jié) 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一.發(fā)電機(jī)縱差

18、保護(hù)的接線方式 由于發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)根據(jù)獲取電流的方式不同，又完全縱差保護(hù)和不完全縱差保護(hù)兩種。1. 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)每相定子繞組首末兩端全相電流的大小和相位的原理構(gòu)成的。根據(jù)縱差保護(hù)的基本原理，發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)能夠靈敏的反映發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線的相間短路故障，但對(duì)定子繞組的匝間短路和定子繞組的分支開焊故障卻沒有作用。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理接線示意圖G2. 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)是一種能同時(shí)反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路、匝間短路和分支繞組開焊故障的新型發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)。它是通過(guò)比較發(fā)電機(jī)機(jī)端每相定子的全相電流和中性點(diǎn)側(cè)每相定子的

19、部分相電流大小和相位二構(gòu)成。不完全縱差保護(hù)之所以能夠反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部各種短路和開焊故障，不同相間和不同匝章間存在或大或小的互感聯(lián)系，當(dāng)未裝設(shè)互感器的非故障定子分支繞組中感受到故障的發(fā)生，使不完全縱差保護(hù)動(dòng)作。 不完全縱差動(dòng)保護(hù)原理接線圖（a）中性點(diǎn)側(cè)引出6個(gè)端子 （b）中性點(diǎn)側(cè)引出4個(gè)端子TA1TA1TA2TA2由此可見發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)和不完全縱差保護(hù)均是比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)同相電流的大小和相位而構(gòu)成；不同的是完全縱差保護(hù)是比較每相定子首末兩端的全相電流，而不完全縱差動(dòng)保護(hù)是比較機(jī)端每相定子全相電流和中性點(diǎn)側(cè)每相定子的部分相電流而構(gòu)成。所以，兩者的基本原理相同， 只是在保護(hù)的整定計(jì)算時(shí)有所不同。二發(fā)

20、電機(jī)縱差保護(hù)的原理 隨著發(fā)電機(jī)組的容量增大，對(duì)繼電保護(hù)的不斷提高，出現(xiàn)了各種不同原理的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)。一下對(duì)常用的兩種原理進(jìn)行介紹。1. 比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理：其電流參考方向如圖1-1所示，中性點(diǎn)側(cè)電流的方向一指向發(fā)電機(jī)為正方向，機(jī)端側(cè)電流一流出發(fā)電機(jī)為正方向。(1) 動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的定義為確保比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)正確動(dòng)作，動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為：動(dòng)作電流 制動(dòng)電流式中 動(dòng)作電流 制動(dòng)電流 機(jī)端側(cè)定子相電流 中性點(diǎn)側(cè)定子全相電流或分支繞組電流K平衡系數(shù)， ，當(dāng) 時(shí)為完全縱差保護(hù)接線方式 時(shí)為不完全縱差保護(hù)接線方式。 （2） 縱差保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)及動(dòng)作特性 縱差保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為：

21、 式中 差動(dòng)電流 最小動(dòng)作電流整定值，一般?。?.30.5）（為發(fā)電機(jī)額定電流）； 制動(dòng)電流； 最小制動(dòng)電流整定值，一般取（0.81.0）； 比率制動(dòng)式電流整定值，一般取0.30.5當(dāng)上式中的兩個(gè)方程都滿足時(shí)，差動(dòng)元件動(dòng)作。2. 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)機(jī)電縱差保護(hù)是利用基波電流相量的標(biāo)量構(gòu)成的比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)，是相量幅值比率制動(dòng)的另一種形式。電流參考方向仍然如圖1-1所示，中性點(diǎn)側(cè)電流的正方向指向發(fā)電機(jī)。標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)的動(dòng)作電流、制動(dòng)電流及其動(dòng)作判據(jù)為動(dòng)作電流制動(dòng)電流動(dòng)作判據(jù)式中 和之間的相位差； S標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)，通常取1.0（1） 當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外短路

22、時(shí)，= =0，制動(dòng)量最大，動(dòng)作量最小，保護(hù)可靠不動(dòng)（2） 當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí)，=- =，制動(dòng)量為負(fù)值，呈現(xiàn)動(dòng)作作用，動(dòng)作量最大，保護(hù)動(dòng)作，且靈敏顯然，采用標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)可以大大提高反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的靈敏度。標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)和比率制動(dòng)式縱差保護(hù)一樣，也可以作為發(fā)變組的縱差保護(hù)；當(dāng)作為發(fā)變組縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)時(shí)，應(yīng)增設(shè)防止涌流誤動(dòng)的二次諧波制動(dòng)措施。t/oTV斷線U相差動(dòng)V相差動(dòng)W相差動(dòng)二相或三相差動(dòng)元件動(dòng)作U相差動(dòng)V相差動(dòng)W相差動(dòng)只一相差動(dòng)元件動(dòng)作&U21TA斷線三發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)邏輯框圖跳閘出口當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的二相或三相差動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，縱差保護(hù)才出口跳閘；為防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)另一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)

23、接地故障發(fā)生，當(dāng)有一相縱差元件動(dòng)作且同時(shí)有負(fù)序電壓時(shí)，縱差保護(hù)出口跳閘。若只有一相縱差元件動(dòng)作而無(wú)負(fù)序電壓時(shí)，判為TA斷線；若負(fù)序電壓長(zhǎng)時(shí)間存在而無(wú)差電流時(shí)，判為TV斷線第二節(jié) 變壓器縱差保護(hù)一變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（簡(jiǎn)稱縱差保護(hù)）不但可以正確區(qū)分內(nèi)、外的短路，而且能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障。因此，變壓器縱差保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。保護(hù)裝置（a）（b）保護(hù)裝置變壓器縱差保護(hù)基本原理與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理相似，按比較被保護(hù)變壓器各側(cè)電流的大小和相位的原理構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)這一比較，在變壓器各側(cè)裝設(shè)一組電流互感器TA，TA的一次電流回路的機(jī)性端節(jié)母線側(cè)，將TA二次側(cè)的同極性端

24、子相連接。如圖1-4所示雙繞組變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖。顯然，變壓器縱差保護(hù)的范圍為變壓器各側(cè)電流互感器TA所限定的全部區(qū)域，即變壓器高低壓繞組、套管、引出線等。如下圖所示雙繞組變壓器為例，分析變壓器縱差保護(hù)原理。變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖（a）變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)電流分布（b）變壓器內(nèi)部故障時(shí)電流分布二變壓器差動(dòng)保護(hù)整定1正常運(yùn)行和外部發(fā)生故障時(shí)保護(hù)不動(dòng)作。2. 變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作將故障切除。 三變壓器縱差保護(hù)邏輯框圖第三節(jié) 發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)由于大容量發(fā)電機(jī)的額定電流很大，其每相定子繞組都有兩個(gè)并聯(lián)的分支繞組構(gòu)成。每個(gè)分支的匝間或分支之間的短路，就稱為發(fā)電機(jī)定子繞組的

25、匝間短路故障。當(dāng)定子繞組匝間短路時(shí)，被短接的部分繞組內(nèi)將產(chǎn)生大的環(huán)流，引起故障出溫度升高，絕緣損壞，并轉(zhuǎn)換為單相接地故障或相間短路故障，損壞發(fā)電機(jī)。因此在發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)定子匝間短路的匝間保護(hù)。根據(jù)發(fā)電機(jī)匝間短路時(shí)的特點(diǎn)，可以提出各種不同原理的匝間短路保護(hù)方案。一單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行情況下，每相定子繞組的兩個(gè)分支上電勢(shì)相等，各供出一半的負(fù)荷電流；當(dāng)任一相繞組中發(fā)生匝間短路時(shí)，兩個(gè)繞組中的電勢(shì)不相等，因而在兩個(gè)分支繞組中產(chǎn)生環(huán)流。根據(jù)這一特點(diǎn)，構(gòu)成了發(fā)電機(jī)的匝間短路保護(hù)單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。1.保護(hù)的接線及其特點(diǎn)UVW橫差TA縱差TA縱差TA縱差TA如下圖所示，單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

26、采用一只電流互感器，裝于兩分支繞組中性點(diǎn)的連線上，利用分支繞組中性點(diǎn)之間連線上流過(guò)的零序電流來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。且該保護(hù)由于只采用一只電流互感器，不存在又電流互感器特性不同二引起的不平衡電流，所以，保護(hù)接線簡(jiǎn)單，靈敏度高。通常又稱該保護(hù)為高靈敏的單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 UVW橫差TA縱差TA 縱差TA縱差TA機(jī)殼機(jī)殼因此該保護(hù)只適合于：1）定子繞組中性點(diǎn)側(cè)引出6個(gè)或4個(gè)端子的發(fā)電機(jī)2）中性點(diǎn)側(cè)引出端子較多的水輪發(fā)電機(jī)2.保護(hù)原理分析2 單元件式橫聯(lián)差保護(hù)原理接線圖1-三次諧波濾過(guò)器；2帶有延時(shí)的保護(hù)裝置 該保護(hù)原理接線如下圖：該保護(hù)實(shí)質(zhì)上是把定子三相繞組的一般繞組中的三相電流之和與三相繞組的另一半繞組

27、中的三相電流之和進(jìn)行比較，利用發(fā)生各種匝間短路時(shí)中性點(diǎn)連線上的環(huán)流而實(shí)現(xiàn)的。(1) 正常運(yùn)行或外部故障時(shí)保護(hù)裝置中裝設(shè)了三次諧波濾過(guò)器1，以消除三次諧波電流的影響，提高靈敏度。所以，正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，三次諧波濾過(guò)器1濾除了三次諧波產(chǎn)生的不平衡電流，通過(guò)帶有延遲的保護(hù)裝置2的電流小于其整定值，即，保護(hù)不動(dòng)作。（2）當(dāng)定子繞組的同分支匝間短路時(shí)當(dāng)同分支匝間短路時(shí)，由于故障支路和非故障支路的電動(dòng)勢(shì)不等，有環(huán)流產(chǎn)生，中性點(diǎn)連線上的電流互感器有故障電流流過(guò)當(dāng)電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。（3）定子繞組同相不同分支之間發(fā)生短路時(shí)當(dāng)同相的兩個(gè)分支繞組間發(fā)生匝間短路，且時(shí)，由于兩個(gè)支路的

28、電動(dòng)勢(shì)差，分別產(chǎn)生兩個(gè)環(huán)流和。此時(shí)中性點(diǎn)連線上流過(guò)的電流=，當(dāng)電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流整定值時(shí)，橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作與跳閘。（4）保護(hù)存在死區(qū)有上述分析可知，單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)又一定的死去。當(dāng)定子繞組同分支短路且短路匝數(shù)a很小時(shí)或者同相不同分支間的短路匝數(shù)相同及差別較小時(shí)，保護(hù)不能動(dòng)作。2.保護(hù)的整定計(jì)算原則根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流為 式中發(fā)電機(jī)定子繞組的額定電流當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí)，由于轉(zhuǎn)子回路的磁通勢(shì)平衡被破壞，而定子同一相的兩個(gè)分支繞組并不是完全位于相同的定子槽中，因而其感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)不同，定子繞組并聯(lián)分支中性點(diǎn)連線上又較大的電流流過(guò)，將造成橫差保護(hù)誤動(dòng)。若此兩點(diǎn)接

29、地故障是永久性的，則這種動(dòng)作時(shí)允許的；但若兩點(diǎn)節(jié)點(diǎn)故障是永久性的，則這種動(dòng)作瞬時(shí)切除發(fā)電機(jī)是不允許的。因此，保護(hù)需增設(shè)0.51s的延時(shí)，以躲過(guò)轉(zhuǎn)子回路的瞬時(shí)兩點(diǎn)接地故障。二故障分量負(fù)序功率方向匝間短路保護(hù)故障分量負(fù)序功率方向匝間短路保護(hù)是中性點(diǎn)側(cè)沒有6個(gè)或4個(gè)引出端子的發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)的一種方案。該保護(hù)裝設(shè)在發(fā)電機(jī)的機(jī)端，利用發(fā)電機(jī)外部故障與定子繞組匝間短路時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量及其負(fù)序功率的方向不同而實(shí)現(xiàn)的。它不僅可作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路故障的主保護(hù)，還可以作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路及定子繞組開焊的保護(hù)。sag1. 故障時(shí)負(fù)序功率方向的分析以上圖所示“Y”接線發(fā)電機(jī)為例。根據(jù)電網(wǎng)中發(fā)生不對(duì)稱故障

30、時(shí)，將出現(xiàn)負(fù)序分量，且負(fù)序源在故障點(diǎn)這一特點(diǎn)在不同地點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，產(chǎn)生的負(fù)序功率方向分析如1）發(fā)電機(jī)外部橫向不對(duì)稱短路時(shí)K1點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)，負(fù)序功率的方向由系統(tǒng)指向發(fā)電機(jī)2）發(fā)電機(jī)內(nèi)部?jī)上喽搪窌r(shí)如發(fā)電機(jī)內(nèi)部K2點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)，負(fù)序功率的方向由發(fā)電機(jī)指向系統(tǒng)3）發(fā)電機(jī)定子繞組一相匝間短路時(shí)，如當(dāng)定子繞組K3和K4點(diǎn)之間發(fā)生短路時(shí)，負(fù)序功率方向亦由發(fā)電機(jī)指向系統(tǒng)?？梢?，負(fù)序功率的方向隨故障點(diǎn)的位置而變化，利用這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)定子繞組的匝間短路保護(hù)。 2.保護(hù)的構(gòu)成及動(dòng)作判據(jù) 設(shè)機(jī)端負(fù)序電壓和負(fù)序電流的故障分量分別為和，負(fù)序功率的故障的分量為，則保護(hù)動(dòng)作的判據(jù)可綜合為 當(dāng)以上三式都成立時(shí)保

31、護(hù)跳閘。3.保護(hù)定值的整定及注意事項(xiàng)1)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常?。?， 大約在0.1左右，可固定選取 2)故障分量負(fù)序功率方向( )保護(hù)，若裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)(電流取中性點(diǎn)TA)，僅反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路故障。 三縱向零序電壓原理的匝間短路保護(hù)零序電壓原理的匝間保護(hù)是中性點(diǎn)側(cè)沒有6個(gè)或4個(gè)引出端子的發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)的另一種方案。該保護(hù)利用發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，機(jī)端三相對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出現(xiàn)的零序電壓而構(gòu)成。1.保護(hù)的構(gòu)成原理 在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)專用的電壓互感器TV0,且TV0一次繞組的中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)相連而不直接接地，保護(hù)利用的零序電壓取自TV0的第三繞組（開口三接線）（1） 當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)

32、行時(shí)，無(wú)零序電壓保護(hù)不動(dòng)作；（2） 當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或外部發(fā)生單相故障時(shí)，雖然一次系統(tǒng)出現(xiàn)了零序電壓，即一次側(cè)三相對(duì)地電壓不再平衡，中性點(diǎn)電位升高，但由于TV0一次側(cè)中性點(diǎn)不接地，而三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓仍然是對(duì)稱的，第三繞組輸出電壓仍然為零，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。同理當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)外部相間短路或內(nèi)部匝數(shù)相等的匝間短路時(shí)，TV0開口三角形繞組也不會(huì)出現(xiàn)零序電壓，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。（3） 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路或匝數(shù)不相等的匝間短路時(shí)，三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓不在平衡，開口三角形繞組有輸出，即0，使零序電壓匝間短路保護(hù)動(dòng)作。由于發(fā)電機(jī)在制造上的原因，正常運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)三次諧波電動(dòng)勢(shì)，使正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，TV0開口三

33、角形繞組上出現(xiàn)較大的零序電壓。因此在構(gòu)成零序電壓匝間短路保護(hù)時(shí)，需設(shè)置三次諧波濾過(guò)器，以提高保護(hù)的靈敏度。當(dāng)發(fā)電機(jī)外部短路電流較大時(shí)，采用負(fù)序功率方向閉鎖方式，在外部短路時(shí)使保護(hù)退出工作。為了防止專用TV0斷線在開口三角形繞組輸出側(cè)出現(xiàn)較大的零序電壓使保護(hù)誤動(dòng)作，還需裝設(shè)斷線閉鎖元件。負(fù)序功率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理框圖如下圖所示： 負(fù)序功率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理方框圖l三次諧波濾過(guò)器；2斷線閉鎖保護(hù)；3跳閘出口2.保護(hù)的整定計(jì)算保護(hù)的動(dòng)作電壓按躲過(guò)外部嚴(yán)重故障時(shí)的最大不平衡基波零序電壓和三次諧波零序電壓整定即：式中最大基波零序電壓，一般取0.40.5V 最大三次諧波零序電壓，一般取40

34、V可靠系數(shù)，取1.5基波對(duì)三次諧波濾過(guò)比，微機(jī)型保護(hù)的取值均大于100。第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生勵(lì)磁繞組兩點(diǎn)接地時(shí)，故障電流過(guò)的短路電流數(shù)值很大，會(huì)燒壞轉(zhuǎn)子；當(dāng)部分轉(zhuǎn)子被短接，勵(lì)磁繞組電流增加，轉(zhuǎn)子有可能因過(guò)熱而損壞；部分繞組被短接時(shí)氣隙磁通失去平衡，會(huì)引起機(jī)組劇烈振動(dòng)，可能因此造成災(zāi)難性破壞；轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地短路時(shí)還會(huì)使軸系和汽機(jī)磁化。因此對(duì)于發(fā)電機(jī)很有必要裝設(shè)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。一原理分析轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)共享轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)測(cè)得接地位置的數(shù)據(jù)。所以，在一點(diǎn)接地故障后，保護(hù)裝置繼續(xù)測(cè)量接地電阻的位置，若再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，則以測(cè)得的值將變化。當(dāng)其變化值超過(guò)整定值時(shí)，保護(hù)裝置就認(rèn)為已發(fā)

35、生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地故障，發(fā)電機(jī)應(yīng)立即停機(jī)。二定值整定式中轉(zhuǎn)子連點(diǎn)接地時(shí)位置變化的整定值接地位置變化動(dòng)作值一般可以整定為（5%10%）（為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓）；動(dòng)作時(shí)限避開瞬時(shí)出現(xiàn)的兩點(diǎn)接地故障整定，一般為0.51.0s。三轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)邏輯框圖勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)軟連接片勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)硬連接片勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地tt保護(hù)動(dòng)作第二章 反映短路故障的后備保護(hù)第一節(jié) 過(guò)電流保護(hù)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)范圍外發(fā)生故障，而故障設(shè)備的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，將引起發(fā)電機(jī)過(guò)電流。為此發(fā)電機(jī)裝設(shè)了反映外部故障的過(guò)電流保護(hù)。同時(shí)，該保護(hù)也作為發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)。一 發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)由過(guò)電流

36、元件、復(fù)合電壓元件和TV斷線閉鎖元件組成，對(duì)于自并勵(lì)的發(fā)電機(jī)組還需要增加記憶元件，作為后備保護(hù)。復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)需加延時(shí)動(dòng)作，在動(dòng)作時(shí)限上與相鄰后備保護(hù)相配合。復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)起動(dòng)元件由一個(gè)過(guò)濾式負(fù)序電壓繼電器FYG和一個(gè)低電壓繼電器組成。低電壓繼電器經(jīng)負(fù)序電壓繼電器的常閉觸點(diǎn)接于相間電壓上，以保證保護(hù)裝置在對(duì)稱三相短路時(shí)可靠地動(dòng)作，并能夠提高低電壓繼電器對(duì)三相短路的靈敏度。因?yàn)樵诎l(fā)生三相短路開始瞬時(shí)將會(huì)短視出現(xiàn)負(fù)序電壓，使負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作，待負(fù)序消失后，負(fù)序電壓繼電器返回，低電壓繼電器又接在相間電壓上。若使低電壓繼電器返回，則要求發(fā)電機(jī)母線的殘壓必須大于繼電器的返回電壓。由于三相短路時(shí)

37、三線電壓均降低，故低電壓繼電器仍然處于動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)保護(hù)的工作情況即相當(dāng)于低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。 1.復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)整定原則(1).電流元件的動(dòng)作電流按躲過(guò)發(fā)電機(jī)額定電流整定即： 式中 可靠系數(shù)，取1.2 返回系數(shù)，取0.85(2).負(fù)序電壓繼電器的動(dòng)作電壓，按躲過(guò)真反常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電壓整定。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)通常取 (3).低電壓元件的動(dòng)作電壓按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的電壓確定，此外還應(yīng)躲過(guò)發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)的最低運(yùn)行電壓。一般?。?2復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)特點(diǎn)(1).由于負(fù)序電壓繼電器的整定值小，在后備保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，電壓元件有較高的靈敏度；(2).在Y/ 接線的

38、變壓器發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，電壓元件的靈敏度與變壓器的接線方式無(wú)關(guān)；(3).三相短路時(shí)，由于瞬時(shí)出現(xiàn)負(fù)序電壓，負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作后低電壓繼電器由于失壓一定能動(dòng)作。待負(fù)序電壓消失后負(fù)序電壓繼電器返回，低電壓繼電器又接于相間電壓上，這時(shí)只要不返回就可以切除故障。3.負(fù)荷過(guò)電流保護(hù)邏輯框圖機(jī)端TV三相斷線低電壓起動(dòng)元件投入低電壓起動(dòng)元件動(dòng)作記憶功能投入相電流過(guò)電流元件動(dòng)作負(fù)序過(guò)電流元件動(dòng)作后備保護(hù)硬連接片投入1復(fù)合過(guò)流軟連接投入二發(fā)電機(jī)低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù) 1.低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的原理分析發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行情況下，其電壓不會(huì)顯著下降，而該保護(hù)再低電壓時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，為此，此時(shí)保護(hù)不動(dòng)作。過(guò)電流保護(hù)按照躲

39、過(guò)發(fā)電機(jī)的額定電流來(lái)整定，因?yàn)椴豢紤]可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，從而降低了保護(hù)的動(dòng)作整定值，提高了保護(hù)的靈敏度。另外電流繼電器接在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)側(cè)的電流互感器上，電壓繼電器接在相間電壓上，這樣相間短路有較高的靈敏度2.保護(hù)的整定計(jì)算 （1）過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過(guò)發(fā)電機(jī)的額定電流整定，即： 式中 可靠系數(shù)，取1.2 返回系數(shù)，取0.85 發(fā)電機(jī)的額定電流 （2）低電壓起動(dòng)元件的動(dòng)作值按躲過(guò)正常運(yùn)行情況下可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定，并當(dāng)發(fā)電機(jī)外部故障切除后，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中低電壓元件應(yīng)可靠返回，即：式中 正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最小工作電壓，一般?。榘l(fā)電機(jī)額定電壓） 可靠系數(shù)，取1.11.2 返回

40、系數(shù)，取1.151.25 對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組，低電壓起動(dòng)元件的動(dòng)作電流還應(yīng)躲過(guò)發(fā)電機(jī)失磁后出現(xiàn)非同步運(yùn)行方式時(shí)的最低電壓，一般采用： (2) 過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)比發(fā)電機(jī)電壓母線上其他連接元件保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大二至三個(gè)時(shí)限階段，即： 三 發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)一般為兩段式負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，定子繞組中沒有負(fù)序電流或由于負(fù)荷不平衡而引起的負(fù)序分量，當(dāng)外部發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)將出現(xiàn)很大的負(fù)序電流。因此，通常采用的定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流不必要考慮躲過(guò)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流因而提高了該保護(hù)反應(yīng)不對(duì)稱故障的靈敏度?？紤]到發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由于負(fù)荷不對(duì)稱而在定

41、子繞組中有負(fù)序電流產(chǎn)生，發(fā)電機(jī)在制造時(shí)對(duì)長(zhǎng)期允許負(fù)序電流有一定的裕度，故要求負(fù)序電流保護(hù)還應(yīng)起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序電流負(fù)荷的作用。負(fù)序過(guò)負(fù)荷時(shí)，保護(hù)動(dòng)作并經(jīng)延時(shí)作用于信號(hào)。1.保護(hù)原理兩段式定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)裝置由作為不對(duì)稱短路起動(dòng)元件的兩個(gè)負(fù)序電流繼電器、作為對(duì)稱短路起動(dòng)元件的低電壓繼電器、電流互感器等組成。接在負(fù)序電流濾過(guò)器輸出端的負(fù)序電流繼電器具有較小的整定值，稱為靈敏電流元件，動(dòng)作于延時(shí)信號(hào)；另一個(gè)負(fù)序電流繼電器具有較大的整定值，稱為不靈敏電流元件，作用于發(fā)電機(jī)跳閘。由于三相對(duì)稱短路不存在負(fù)序電流分量，因此負(fù)序過(guò)電流保護(hù)不能反應(yīng)三相短路故障，還需要裝設(shè)另外一個(gè)單相式的低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)

42、，用于反應(yīng)三相短路故障。過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于一相電流中的電流繼電器和共用時(shí)間繼電器組成，作用后延時(shí)發(fā)出信號(hào)。2.發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)整定原則（1）.對(duì)反應(yīng)負(fù)序過(guò)負(fù)荷的靈敏元件動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)發(fā)電機(jī)在最大可能過(guò)負(fù)荷情況下，計(jì)及系統(tǒng)頻率可能降低和負(fù)序電流濾過(guò)器的誤差等原因而引起的不平衡電流，動(dòng)作電流可取為： 式中 發(fā)電機(jī)額定電流負(fù)序或負(fù)荷的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于后備保護(hù)的最大時(shí)限，一般取59s。(2）.對(duì)于反應(yīng)負(fù)序過(guò)電流的不靈敏元件A.按轉(zhuǎn)子的發(fā)熱條件整定： B發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)只與升壓變壓器上的負(fù)序電流相配合，動(dòng)作電流為： 式中 配合系數(shù)，取1.1 計(jì)算方式下變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障且流過(guò)升壓變壓器的負(fù)序電流正好

43、與變壓器的負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作電流相等時(shí)，流過(guò)被保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流不靈敏電流元件的動(dòng)作時(shí)限選擇原則與后備保護(hù)相同，一般當(dāng)升壓變壓器高壓側(cè)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，應(yīng)在25s內(nèi)切除故障。(3).對(duì)單相式低壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)單相式低壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)整定原則同上(4).對(duì)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)延時(shí)動(dòng)作與信號(hào)，為了防止外部短路時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作，其動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，動(dòng)作電流按下式整定：式中 可靠系數(shù)，取1.05 返回系數(shù)，取0.85 發(fā)電機(jī)額定電流四反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)在電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路故障或非全相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)出現(xiàn)負(fù)序電流，在定子氣隙中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)

44、磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩倍同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出100HZ的電流。該電流引起的附加損耗與電流的平方成正比，并在槽楔與齒壁之間、齒于護(hù)環(huán)之間、端部阻尼環(huán)及護(hù)環(huán)內(nèi)表面等局部有高密度的電流產(chǎn)生，可能造成轉(zhuǎn)子在這些部位的燒傷。與此同時(shí)，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間，正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的100HZ脈動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩，將同時(shí)作用在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上，引起發(fā)電機(jī)組的機(jī)械振動(dòng)。因此，反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)是防止轉(zhuǎn)子由于負(fù)序電流燒傷的主保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作與跳閘，同時(shí)要求能起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷的作用，并且發(fā)出過(guò)負(fù)荷信號(hào)。第二節(jié) 阻抗保護(hù)對(duì)于升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)和負(fù)序電流及單

45、項(xiàng)式低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)時(shí)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。變壓器阻抗保護(hù)通常作為330KV及以上大型變壓器相間短路的后備保護(hù)，由起動(dòng)元件、相間阻抗測(cè)量元件、時(shí)間元件、TV斷線檢測(cè)元件等組成。當(dāng)阻抗保護(hù)的起動(dòng)元件和阻抗元件均動(dòng)作、阻抗保護(hù)的壓板投入、TV斷線檢測(cè)元件不動(dòng)作，且經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后，保護(hù)動(dòng)作與跳閘。1.起動(dòng)元件起動(dòng)元件由由相電流差突變量起動(dòng)元件和負(fù)序電流起動(dòng)元件兩部分組成，相電流差突變量起動(dòng)反應(yīng)對(duì)稱短路故障，負(fù)序電流起動(dòng)元件反應(yīng)不對(duì)稱短路故障。起動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)為： i_I_set或I_2I_(set,2)式中：i_為相電流突變量；I_2為負(fù)序電流；I_set、I_(se

46、t,2)分別為相電流突變量起動(dòng)元件和負(fù)序電流起動(dòng)元件的動(dòng)作整定值，通常均取電流互感器二次額定電流的0.2倍。2.阻抗元件阻抗元件時(shí)變壓器阻抗保護(hù)的測(cè)量元件，用于測(cè)量相間短路阻抗值，構(gòu)成變壓器相間短路的后備保護(hù)。阻抗元件采用00接線方式，其動(dòng)作特性可根據(jù)需要整定為全阻抗圓特性或偏移阻抗圓特性，動(dòng)作的正方向可以指向變壓器，也可以指向母線，由保護(hù)的控制字控制。3.TV斷線檢測(cè)元件TV斷線檢測(cè)元件的作用是防止TV斷線時(shí)，變壓器阻抗保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)該元件檢測(cè)到TV二次回路斷線時(shí)，將阻抗保護(hù)閉鎖，并發(fā)出告警信息。阻抗保護(hù)邏輯框圖BC相間阻抗判據(jù)動(dòng)作CA相間阻抗判據(jù)動(dòng)作相電流突變量啟動(dòng)元件動(dòng)作負(fù)序電流突變量啟

47、動(dòng)元件動(dòng)作后備保護(hù)應(yīng)連接片投入阻抗保護(hù)軟連接片投入機(jī)端TV斷線&1保護(hù)段動(dòng)作t1t2保護(hù)段動(dòng)作AB相間阻抗判據(jù)動(dòng)作第三章 反映接地故障的保護(hù)第一節(jié) 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路對(duì)地之間有一定的絕緣電容和分布電阻。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒有形成電流回路，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行沒有直接影響；一旦發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地后，勵(lì)磁繞組將形成短路，使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)畸變，引起機(jī)體強(qiáng)烈震動(dòng)，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)。因此，有關(guān)規(guī)程要求發(fā)電機(jī)必須裝有轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)；裝設(shè)轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，動(dòng)作于跳閘。一 轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù)原理分析1.保護(hù)原理： 切換采樣式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)采用開關(guān)切換采樣原

48、理，通過(guò)求解兩個(gè)不同的接地回路方程，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置。 當(dāng)設(shè)S1閉合，S2斷開時(shí)，在上測(cè)得電壓；當(dāng)S2閉合，S1斷開時(shí)，在上測(cè)得電壓。，則： 正常運(yùn)行時(shí)：4個(gè)電阻R對(duì)稱，；轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)，,當(dāng)接地電阻小于或等于接地電阻整定值 時(shí)，經(jīng)延時(shí)發(fā)信號(hào)。2.保護(hù)的整定計(jì)算：保護(hù)的接地電阻整定值取決于正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平。當(dāng)接地電阻的高整定值整定為10K時(shí)，延時(shí)（410 s）東方工作于發(fā)信號(hào)；當(dāng)接地電阻低整定值整定為10K時(shí)，延時(shí)（14s）動(dòng)作與跳閘。第二節(jié) 定子接地保護(hù)根據(jù)安全要求，發(fā)電機(jī)的外殼都是接地的。因此，發(fā)電機(jī)定子繞組與鐵心間的絕緣在某一點(diǎn)上遭到破壞，就有可能發(fā)生單相接地故

49、障。當(dāng)接地電流較大在故障點(diǎn)引起電弧時(shí)，將破壞定子繞組的絕緣及燒壞鐵心，嚴(yán)重時(shí)燒傷發(fā)電機(jī)。所以把不產(chǎn)生電弧的單相接地電流稱為安全電流，其大小與發(fā)電機(jī)額定電壓有關(guān)。發(fā)電機(jī)額定電壓越高，其安全電流越小，反之亦然。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一般不接地或經(jīng)消弧線圈接地，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流為發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)有直接電聯(lián)系的個(gè)元件的對(duì)地電容之和。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，當(dāng)發(fā)電機(jī)的接地電容電流等于或大于其安全電流時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)；當(dāng)接地電流小于安全電流時(shí)，一般裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)。一 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障的分析1. 定子繞組的單相接地故障的零序電壓正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓時(shí)對(duì)稱的。當(dāng)發(fā)

50、電機(jī)機(jī)端U相發(fā)生金屬性接地故障時(shí)，U相對(duì)地電壓,其他兩相對(duì)地電壓升高倍，顯然當(dāng)發(fā)電機(jī)一相金屬性接地時(shí)，極端零序電壓的大小等于發(fā)電機(jī)故障前的相電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)U相接地發(fā)生定子繞組距中性點(diǎn)處，則各相機(jī)端對(duì)地電壓將隨著故障點(diǎn)的位置不同而改變。當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生在中性點(diǎn)處時(shí)，發(fā)電機(jī)零序電壓的大小等于故障前想電動(dòng)勢(shì)的倍。2.正常運(yùn)行和定子單相接地時(shí)三次諧波電壓分布（1）正常運(yùn)行時(shí)三次諧波電壓分布。任何一臺(tái)發(fā)電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)中都含有諧波分量，在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)利用發(fā)電機(jī)繞組的分布和短節(jié)距來(lái)消除5次、7次諧波，以消除對(duì)電壓波形的影響。而三次諧波的相序?qū)倭阈蚍至浚诰€電壓中可以將它消除，但在相電動(dòng)勢(shì)中依然存在。根據(jù)大量實(shí)測(cè)

51、資料表明每臺(tái)發(fā)電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)中約有2%10%的三次諧波分量。當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)對(duì)地接地時(shí)，正常運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)機(jī)端的三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓。極限情況，當(dāng)發(fā)電機(jī)出線端開路（即）時(shí)，;當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，正常運(yùn)行情況下，機(jī)端三次諧波電壓比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓更小。因此，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓。（2）距中性點(diǎn)處發(fā)生單相接地時(shí)三次諧波分布。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，不論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無(wú)消弧線圈恒有?？梢姲l(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地時(shí);發(fā)電機(jī)機(jī)端接地時(shí)；當(dāng)=0.5時(shí)二反應(yīng)基波零序電壓的定子接地保護(hù)根據(jù)發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)定子回路出現(xiàn)零序

52、電壓，且零序電壓的大小與接地點(diǎn)的位置有關(guān)的特點(diǎn) ，利用機(jī)端電壓互感器開口三角繞組的輸出電壓構(gòu)成了反應(yīng)基波零序電壓的零序電壓的定子接地保護(hù)。該保護(hù)的過(guò)電壓元件檢測(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器二次側(cè)開口三角形的輸出電壓，當(dāng)檢測(cè)的電壓大于保護(hù)的動(dòng)作整定值時(shí)，過(guò)電壓元件動(dòng)畫做發(fā)信號(hào)。由于正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)相電壓中含有三次諧波，因此，在機(jī)端電壓互感器開口三角形繞組一側(cè)也有三次諧波電壓輸出。此外，當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，由于變壓器高、低繞組之間由耦合電容存在。發(fā)電機(jī)機(jī)端也產(chǎn)生零序電壓，為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)避開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓（包括三次諧波電壓），以及變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生的零序電壓。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)的起動(dòng)電壓一般整定為1530KV左右，考慮采用性能良好的三次諧波濾過(guò)器后，其動(dòng)作值可降至510KV。顯然，保護(hù)在中性點(diǎn)附近有5%10%的死區(qū)。若定子繞組經(jīng)過(guò)渡電阻Rf單相接地時(shí)，則死區(qū)更大。這對(duì)于大、中型發(fā)電機(jī)是布