【正文】 眾所周知，發(fā)變組保護是一個龐大的保護系統(tǒng)，需要考慮到太多的故障和異常運行狀態(tài)來設置保護，包括本體和輔助設備。高壓廠用工作變壓器高壓側(cè)裝設了2組電流互感器（TATA11），低壓側(cè)兩分支各裝設了2組電流互感器（A段：TA1TA13，B段：TA1TA15）。裝置采樣率為每周24 點，且在每個采樣間隔內(nèi)對所有繼電器（包括主保護、后備保護、異常運行保護）進行并行實時計算，使得裝置具有很高的可靠性及動作速度。其動作值采用氣體容積的大小表示，整定范圍通常為250～300cm^3。變壓器的瓦斯保護分為重瓦斯保護和輕瓦斯保護兩部分。第五章 非電量保護第一節(jié) 主變壓器瓦斯保護一．主變輕瓦斯保護變壓器瓦斯保護的作用變壓器的瓦斯保護可用來反應油浸式變壓器油箱內(nèi)的各種故障。為了改善失靈啟動元件的性能，近年來已提出失靈啟動元件同時能反應負序或零序電流。斷路器失靈保護指發(fā)變組發(fā)生內(nèi)部故障，保護動作于全停，而出口開關拒跳設置的保護。汽輪機打閘后，由于發(fā)變組處于非全相及失磁狀態(tài)下與系統(tǒng)連著，處于穩(wěn)定的異步電動機不對稱運行狀態(tài)（空載），發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降不明顯。運行經(jīng)驗證明：220KV電壓等級的分相操作斷路器，發(fā)生非全相運行的情況是多見的，并在某些聯(lián)系薄弱的電力系統(tǒng)中造成穩(wěn)定破壞事故。電壓形成UI測量閉鎖t1t2信號信號amp。因此，裝設了發(fā)電機逆功率保護。第二部分是遮擋器特性，圖中②，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R。所以發(fā)電機組均加裝有失步保護，并有多種不同類型判據(jù)的失步保護。發(fā)電機失磁對發(fā)電機本身的影響主要有: 由于發(fā)動機失磁后出現(xiàn)轉(zhuǎn)差,在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)差頻電流,差頻電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生損耗,如果超出允許值,將使轉(zhuǎn)子過熱。基于U/f構(gòu)成的過勵磁保護原理電壓互感器將二次電壓（N為電壓變比）送給中間電壓互感器BVA（變比為nv），則電容上的電壓為：令，則有：由式可得：可見，反映了U/f比值和磁通密度的大小關系。反時限部分的動作特性按：進行整定，動作于解列滅磁。Ⅰ段動作電流按與相鄰元件后備保護配合的條件整定，一般取，經(jīng)3～5s延時后動作于跳閘。對于30MW及以上的發(fā)電機，轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護由定時限電流保護和反時限電流保護兩部分組成，定時限部分經(jīng)延時動作與信號，反時限部分動作于解列滅磁。第四章 反應發(fā)電機異常運行的保護第一節(jié) 發(fā)電機過負荷保護發(fā)電機的過負荷通常是由于系統(tǒng)中切除了電源；生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的短時沖擊性負荷；大型電動機自啟動；發(fā)電機強行勵磁；失磁運行；同期誤操作及振蕩等原因引起的。為此，對于分級絕緣且中性點不裝設放電間隙的變壓器，其接地保護的配置為兩段式零序過電流保護和零序電流閉鎖的零序電壓保護。對于中性點可能接地也可能不接地運行的每臺變壓器，其接地保護需配兩套，一套作為中性點接地運行方式時的接地保護，另一套用于中性點不接地運行方式時的接地保護。極端TV中性點TV信號信號或跳閘第三節(jié) 主變壓器接地保護變壓器的接地保護（又稱變壓器的零序保護）用于中性點直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器，以反應變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護和相領母線、線路接地故障的后備保護。因此，在大、中型發(fā)電機上應裝設能反應100%定子繞組單相接地保護。該保護的過電壓元件檢測發(fā)電機機端電壓互感器二次側(cè)開口三角形的輸出電壓，當檢測的電壓大于保護的動作整定值時，過電壓元件動畫做發(fā)信號。當發(fā)電機中性點對地接地時，正常運行情況下，發(fā)電機機端的三次諧波電壓總是小于中性點側(cè)的三次諧波電壓。一． 發(fā)電機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行時，發(fā)電機機端三相電壓時對稱的。當接地電阻的高整定值整定為10K時，延時（4～10 s）東方工作于發(fā)信號；當接地電阻低整定值整定為10K時，延時（1～4s）動作與跳閘。amp。起動元件動作判據(jù)為： △i_φ≥I_set或I_2I_(set,2)式中：△i_φ為相電流突變量；I_2為負序電流；I_set、I_(set,2)分別為相電流突變量起動元件和負序電流起動元件的動作整定值。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、齒于護環(huán)之間、端部阻尼環(huán)及護環(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。負序過負荷時，保護動作并經(jīng)延時作用于信號。一般?。? 2．復合電壓起動的過電流保護特點(1).由于負序電壓繼電器的整定值小，在后備保護范圍內(nèi)發(fā)生不對稱短路故障時，電壓元件有較高的靈敏度；(2).在Y/ 接線的變壓器發(fā)生不對稱短路時，電壓元件的靈敏度與變壓器的接線方式無關；(3).三相短路時，由于瞬時出現(xiàn)負序電壓，負序電壓繼電器動作后低電壓繼電器由于失壓一定能動作。復合電壓起動的過電流保護需加延時動作，在動作時限上與相鄰后備保護相配合。一．原理分析轉(zhuǎn)子兩點接地保護共享轉(zhuǎn)子一點接地時測得接地位置的數(shù)據(jù)。（3） 當發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路或匝數(shù)不相等的匝間短路時，三相對中性點的電壓不在平衡，開口三角形繞組有輸出，即0，使零序電壓匝間短路保護動作。根據(jù)電網(wǎng)中發(fā)生不對稱故障時，將出現(xiàn)負序分量，且負序源在故障點這一特點在不同地點發(fā)生不對稱短路時，產(chǎn)生的負序功率方向分析如1）發(fā)電機外部橫向不對稱短路時K1點發(fā)生兩相短路時，負序功率的方向由系統(tǒng)指向發(fā)電機2）發(fā)電機內(nèi)部兩相短路時如發(fā)電機內(nèi)部K2點發(fā)生兩相短路時，負序功率的方向由發(fā)電機指向系統(tǒng)3）發(fā)電機定子繞組一相匝間短路時，如當定子繞組K3和K4點之間發(fā)生短路時，負序功率方向亦由發(fā)電機指向系統(tǒng)。當定子繞組同分支短路且短路匝數(shù)a很小時或者同相不同分支間的短路匝數(shù)相同及差別較小時，保護不能動作。縱差TA縱差TA一．單元件式橫聯(lián)差動保護發(fā)電機在正常運行情況下，每相定子繞組的兩個分支上電勢相等，各供出一半的負荷電流；當任一相繞組中發(fā)生匝間短路時，兩個繞組中的電勢不相等，因而在兩個分支繞組中產(chǎn)生環(huán)流。如下圖所示雙繞組變壓器為例，分析變壓器縱差保護原理。 2. 標積制動式發(fā)電機縱差保護原理 標積制動式發(fā)機電縱差保護是利用基波電流相量的標量構(gòu)成的比率制動特性的差動保護，是相量幅值比率制動的另一種形式。不完全縱差保護之所以能夠反應發(fā)電機內(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，當未裝設互感器的非故障定子分支繞組中感受到故障的發(fā)生，使不完全縱差保護動作。另外，還需要考慮發(fā)變組主保護失效，以及輔機和外部相連系統(tǒng)的故障對發(fā)變組的破壞問題，也需要配置保護，通常稱為后備保護。此外對大容量變壓器，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，在過電壓或低頻率的等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。發(fā)電機異常運行狀態(tài)有：；；；(如單相負荷、非全相運行等）引起的轉(zhuǎn)子表層過負荷；；。由于發(fā)電機是長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的設備，既要承受機身的振動，又要承受電流、電壓的沖擊，因而常常導致定子繞組和轉(zhuǎn)子勵磁繞組絕緣的損壞。2.“初始”故障：“初始”故障即初始局部的故障，它將對變壓器產(chǎn)生緩慢發(fā)展的損害作用，但一般不能檢測起步平衡的電量。發(fā)變組保護功能可按設備故障性質(zhì)分為故障保護和異常運行保護兩大類；按輸入量性質(zhì)分為電氣量保護和非電氣量保護兩大類；按保護對象分為電氣設備故障和動力機械設備故障兩大類。根據(jù)縱差保護的基本原理，發(fā)電機完全縱差保護能夠靈敏的反映發(fā)電機定子繞組及引出線的相間短路故障，但對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。1. 比率制動式發(fā)電機縱差保護原理：其電流參考方向如圖11所示，中性點側(cè)電流的方向一指向發(fā)電機為正方向，機端側(cè)電流一流出發(fā)電機為正方向。amp。為了實現(xiàn)這一比較，在變壓器各側(cè)裝設一組電流互感器TA，TA的一次電流回路的機性端節(jié)母線側(cè)，將TA二次側(cè)的同極性端子相連接。當定子繞組匝間短路時，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。（3）定子繞組同相不同分支之間發(fā)生短路時當同相的兩個分支繞組間發(fā)生匝間短路，且時，由于兩個支路的電動勢差，分別產(chǎn)生兩個環(huán)流和。該保護裝設在發(fā)電機的機端，利用發(fā)電機外部故障與定子繞組匝間短路時產(chǎn)生的負序分量及其負序功率的方向不同而實現(xiàn)的。該保護利用發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路時，機端三相對發(fā)電機中性點出現(xiàn)的零序電壓而構(gòu)成。負序功率閉鎖的零序電壓匝間保護原理框圖如下圖所示： 負序功率閉鎖的零序電壓匝間保護原理方框圖l－三次諧波濾過器；2－斷線閉鎖保護；3－跳閘出口保護的動作電壓按躲過外部嚴重故障時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，～ ——最大三次諧波零序電壓，一般取40V——可靠系數(shù)，——基波對三次諧波濾過比，微機型保護的取值均大于100。為此發(fā)電機裝設了反映外部故障的過電流保護。由于三相短路時三線電壓均降低，故低電壓繼電器仍然處于動作狀態(tài)，此時保護的工作情況即相當于低電壓起動的過電流保護。當發(fā)電機在正常運行時，定子繞組中沒有負序電流或由于負荷不平衡而引起的負序分量，當外部發(fā)生不對稱短路時將出現(xiàn)很大的負序電流。（1）.對反應負序過負荷的靈敏元件動作電流應躲過發(fā)電機在最大可能過負荷情況下，計及系統(tǒng)頻率可能降低和負序電流濾過器的誤差等原因而引起的不平衡電流，動作電流可取為： 式中 ——發(fā)電機額定電流負序或負荷的動作時限應大于后備保護的最大時限，一般取5～9s。變壓器阻抗保護通常作為330KV及以上大型變壓器相間短路的后備保護，由起動元件、相間阻抗測量元件、時間元件、TV斷線檢測元件等組成。阻抗保護邏輯框圖BC相間阻抗判據(jù)動作CA相間阻抗判據(jù)動作相電流突變量啟動元件動作負序電流突變量啟動元件動作后備保護應連接片投入阻抗保護軟連接片投入機端TV斷線amp。 當設S1閉合，S2斷開時，在上測得電壓；當S2閉合，S1斷開時，在上測得電壓。發(fā)電機額定電壓越高，其安全電流越小，反之亦然。任何一臺發(fā)電機的相電動勢中都含有諧波分量，在設計發(fā)電機時利用發(fā)電機繞組的分布和短節(jié)距來消除5次、7次諧波，以消除對電壓波形的影響。當發(fā)電機定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時，不論發(fā)電機中性點有無消弧線圈恒有。顯然，保護在中性點附近有5%～10%的死區(qū)。零序電壓判據(jù)和三次諧波判據(jù)各有獨立的出口回路，以滿需不同配置的要求。變壓器零序電流Ⅰ段保護的動作電流和動作時限，分別與相鄰線路零序過電流保護第Ⅰ段或第Ⅱ段的動作電流及動作時限配合進行整定；其中。零序過電壓保護的動作電壓整定值按躲過系統(tǒng)失去中性點且發(fā)生單相接地故障時所接TV二次繞組可能出現(xiàn)的最低電壓整定時，一般取180V。解列后若故障仍存在，對于中性點不接地變壓器可由零序過電壓經(jīng)一動作時限先跳閘切除故障；對于中性點接地變壓器，由于仍有零序電流而閉鎖零序過電壓保護，只能以零序過電流保護的長動作時限跳閘，最終切除故障。對于直接冷卻的大中型發(fā)電機，定子繞組的過負荷保護，由定時限電流保護和反時限電流保護兩部分組成。為防止以上事故的發(fā)生，發(fā)電機應裝設轉(zhuǎn)子表層負序過負荷保護，即反時限負序電流保護。反時限負序電流保護的動作電流應與發(fā)電機承受負序電流的能力相配合。此時，保護裝置的動作電流要計及整流系數(shù)換算到交流側(cè)。完全勵磁消失就是發(fā)電機失去勵磁電源，通常由于自動滅磁開關誤跳閘、勵磁調(diào)節(jié)器整流裝置中自動開關誤跳閘、勵磁繞組斷線或端口短路等原因引起。此時,轉(zhuǎn)差也作周期性變化,其最大值可能達到4%～5%, 發(fā)電機周期性地嚴重超速。國內(nèi)失步保護主要采用三阻抗元件失步保護動作特性或雙遮擋器失步保護動作特性。二．失步保護邏輯框圖第五節(jié) 逆功率保護逆功率保護作用于保護汽輪機，在發(fā)電機與系統(tǒng)并列運行的情況下，若汽輪機主汽門突然關閉即汽輪機處于斷汽運行狀態(tài)，而發(fā)電機出口斷路器未斷開時，發(fā)電機將變?yōu)橥诫妱訖C運行，這種情況下對發(fā)電機并無危險，但對于汽輪機由于尾部殘留的蒸汽與葉片的摩擦產(chǎn)生鼓風損失，將使尾部葉片過熱。逆功率保護設兩段延時，以1～；以2～3分鐘的延時動作于斷路器跳閘。變壓器220KV及以上高壓側(cè)的斷路器，多為分相操作的斷路器，常由于誤操作或機械方面的原因，使三相不能同時合閘或跳閘，或在正常運行中突然一相跳閘。但是失靈保護不允許采用斷路器輔助觸點作判別元件。第七節(jié) 斷路器失靈保護失靈保護指發(fā)變組發(fā)生內(nèi)部故障，保護動作于全停，而出口開關拒跳設置的保護。當發(fā)電機變壓器組范圍內(nèi)的任一種保護出口跳閘時，同時啟動失靈啟動元件，失靈啟動元件則去啟動母線的失靈保護。