【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)子表面過熱，多數(shù)都采用反時限特性的負(fù)序過電流保護(hù)，動作特性應(yīng)滿足 tI22? ? A 的條件。但當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓側(cè)有廠用分支時，在廠用變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的情況下，除了發(fā)電機(jī)和變壓器都分別裝設(shè)差動保護(hù)外，還要裝一套發(fā)電機(jī)變壓器組的公 用差動保護(hù)，作為后備保護(hù)。這種公用差動保護(hù)的整定 16 計(jì)算方法與一般的差動保護(hù)相同。 相間短路后備保護(hù)方向元件的設(shè)置 (1) 三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，相間故障后備保護(hù)為了滿足選擇性要求，在高壓側(cè)或中壓側(cè)要加功率方向元件，其方向可指向該側(cè)母線。方向元件的設(shè)置，有利于加速跳開小電源側(cè)的斷路器，避免小系統(tǒng)影響大系統(tǒng)。 （ 2）高壓及中壓側(cè)有電源或三側(cè)均有電源的三繞組降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器，相間故障后備保護(hù)為了滿足選擇性要求，在高壓或中壓側(cè)要加功率方向元件，其方向宜指向變壓器。 （ 3）反應(yīng)相間故障的功率方向 繼電器，通常由兩只功率方向繼電器構(gòu)成，接入功率方向繼電器的電流和電壓應(yīng)按 90176。接線的要求。為了消除三相短路時功率方向繼電器的死區(qū)，功率方向繼電器的電壓回路可由另一側(cè)電壓互感器供電。 單相接地保護(hù) 接地保護(hù)的特點(diǎn) 對 100MW 以下的發(fā)電機(jī)變壓器組中的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于 90%的定子接地保護(hù)，對 100MW 及以上者，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為 100%的定子接地保護(hù)，發(fā)電機(jī)變壓器組通常采用零序電壓保護(hù)，動作于信號。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時，零序電壓取自發(fā)電機(jī)側(cè)電壓互感器二次繞組的開口三角形 ，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時，零序電壓取自變壓器低壓側(cè)的電壓互感器，以便當(dāng)發(fā)電機(jī)回路的斷路器斷開且變壓器低壓側(cè)發(fā)生接地短路時，保護(hù)裝置仍能發(fā)出信號（ 圖 21）。 單相接地保護(hù)的整定計(jì)算 (1)電機(jī)變壓器組的零序電壓保護(hù)的整定計(jì)算 動作電壓的整定計(jì)算 發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓側(cè)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)而發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的中 17 YY YV t信號v 圖 2— 1 發(fā)電機(jī)變壓器組接線保護(hù)原理圖 性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地時，一般在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)裝設(shè)零序電壓保護(hù)并作用于信號，其動作值應(yīng)滿足 ﹥ Ubp 不平衡電壓 Ubp 是由電壓互感器的誤差和三次諧波電壓而引起的 ,通常 Ubp可達(dá) 10~15V，所以取零序電壓保護(hù)的動作電壓 =15V。 當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，而高壓側(cè)的零序保護(hù)動作于信號時，發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的零序電壓保護(hù)動作電壓 也取 15V。這種保護(hù)有15%的死區(qū)，它對大容量發(fā)電機(jī)是不完善的。規(guī)程規(guī)定，對于 100MW 及以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)采用保護(hù)區(qū)不小于 95%的接地保護(hù)。 (2) 保護(hù)區(qū)不小于 95%的接地保護(hù) 這種保護(hù)裝置是在零序電壓保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝三次諧波過濾器，以便減少三次諧波電壓的影響，使繼電器的動作值只考慮基波零序不平衡電壓。接線如圖 22 所示。 動作值只按躲過正常運(yùn)行時電壓互感器開口側(cè)的基波不平衡電壓整定，即 ﹥ Ubp 這里的 Ubp 為基波不平衡電壓，其值較小。通常取 5~6V。 18 YY Y1 V 2 V信號YH三次諧波過濾器+t+ +++對于沒有專用匝間短路保護(hù)的大容量發(fā)電機(jī)，要求及時將接地的發(fā)電機(jī)切除，可以另外加一個繼電器 2V，經(jīng)延時動作于跳閘 。 圖 2— 2 電機(jī)變壓器組帶三次諧波濾過器的接地保護(hù)接線圖 19 3 發(fā)電機(jī)變壓器組的縱差保護(hù) 縱差保護(hù)的特點(diǎn) 在發(fā)電機(jī)和變壓器上可能發(fā)生的故障和異常運(yùn)行情況，在發(fā)電機(jī)變壓器組上都可能出現(xiàn)。因此，發(fā)電機(jī)變壓器組的保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)發(fā)電機(jī)和變壓器的故障和異常運(yùn)行情況。即發(fā)電機(jī)變壓器組裝設(shè)的保護(hù)應(yīng)與發(fā)電機(jī)和變壓器分別裝設(shè)由保護(hù)相似，但有下面所述的特點(diǎn)。 (1)當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時，對 100MW 及以下的發(fā)電機(jī)變壓器組，為了簡化保護(hù)，可只裝設(shè)整組共用的縱差動保護(hù) ；對 100MW 以上的發(fā)電機(jī)變壓器組，除裝設(shè)整組共用助縱差動保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的差動保護(hù)；對 200MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組，在變壓器上也宜裝設(shè)單獨(dú)的縱差動保護(hù)，即實(shí)現(xiàn)雙重快速保護(hù)方式。 (2)當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時，不管機(jī)組容量大小，發(fā)電機(jī)和變壓器均應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱差動保護(hù)，發(fā)電機(jī)的縱差動保護(hù)動作于發(fā)電機(jī)與變壓器之間的斷路器跳閘，使變壓器繼續(xù)運(yùn)行，供給廠用電（ 圖 31（ a） ）。當(dāng)廠用分支接在發(fā)電機(jī)與斷路器之間時。變壓器的縱差動保護(hù)動作于變壓器高、低壓側(cè)斷路器跳閘，使發(fā)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，供給廠用 電（ 圖 31（ b）） 。 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的不同 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一樣，也可采用比率制動方式或標(biāo)積制動方式達(dá)到外部短路不誤動和內(nèi)部短路靈敏動作的目的。但是變壓器縱差保護(hù)在以下方面顯著不同于發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)： （ 1） 變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流各不相等，因此各側(cè)電流互感器的型號一定不同，而且各側(cè)三相接線方式不盡相同，所以各側(cè)相電流的相位也可能不一致，這將使外部短路使不平衡電流增大，所以變壓器縱差保護(hù)的最大制動系數(shù)比發(fā)電機(jī)大，靈敏度相對較低。 （ 2） 變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分 接頭，有的還要求帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，使變壓器縱差 20 （ a）廠用分支接在變壓器側(cè) （ b）廠用分支接在發(fā)電機(jī)側(cè) 圖 31 發(fā)電機(jī)變壓器組接線圖 保護(hù)已調(diào)整平衡的二次電流又被破壞，不平衡電流增大，這將使變壓器縱差保護(hù)的最小動作電流和制動系數(shù)都要相應(yīng)加大。 （ 3） 對于定子繞組的匝間短路，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)完全沒有作用。變壓器各側(cè)繞組的匝間短路，通過變壓器鐵心磁路的耦合，改變了各側(cè)電流的大小和相位，使變壓器縱差保護(hù)對匝間短路有作用（匝間短路可視為變壓器的一個新繞組發(fā)生單相 短路）。 （ 4）無論變壓器繞組還是發(fā)電機(jī)定子繞組的開焊故障，它們的完全縱差保護(hù)均不能動作，但變壓器還可依靠瓦斯保護(hù)或壓力保護(hù)。 縱差動作保護(hù)的整定計(jì)算 21 當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組的縱差動保護(hù)的整定計(jì)算與發(fā)電機(jī)和變壓器同類型保護(hù)的整定計(jì)算相同。當(dāng)發(fā)電機(jī)裝設(shè)有獨(dú)立的縱差保護(hù)并采用靈敏接線時，只要能滿足選擇性的要求，保護(hù)的動作電流應(yīng)盡可能地壓低。變壓器的縱差動保護(hù)和發(fā)電機(jī)變壓器組公用的差動保護(hù)的動作電流，除了按一般差動保護(hù)的整定原則進(jìn)行整定外，當(dāng)有未接入差動回路地廠用電分支時，差動保護(hù)的動作電流還應(yīng)按躲過廠用變壓器或 電抗器后面發(fā)生短路時，流過保護(hù)的最大短路電流的條件整定，即 Idz= 。 式中 Kk—— 可靠系數(shù)，取 ； —— 廠用變壓器或電抗器發(fā)生短路時，流過保護(hù)的最大短路電流。 當(dāng)采用帶只動特性的 BCH1 型繼電器時，制動線圈的接入方式要分別不同情況加以考慮，其目的是保護(hù)內(nèi)部短路時，保護(hù)具 有較大的靈敏度，外部短路時保護(hù)具有較大的制動作用。 當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓側(cè)有電源，而發(fā)電機(jī)側(cè)沒有斷路器但有廠用分支線路時，通常為保證外部短路是制動作用最大，內(nèi)部短路時又無制動作用，對發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組其制動線圈應(yīng)接在廠用分支回路的電流互感器上。對于發(fā)電機(jī)三繞組變壓器組，為了保證高壓側(cè)或中壓側(cè)外部短路時都有制動作用，有時可將制動線圈接在發(fā)電機(jī)和廠用分支回路的電流互感器的并聯(lián)回路上。 當(dāng)電機(jī)回路裝有斷路器時，制動線圈應(yīng)接線發(fā)電機(jī)引出線和廠用分支回路的電流互感器的并聯(lián)回路上。 當(dāng)采用 BCH1 型差動繼電器時， 制動線圈匝數(shù)的選擇必須保證在廠用分支回路上發(fā)生短路時，保護(hù)可靠不許動作，匝數(shù)按下確定，即 ?tgI WIKW z cdjcdkz ?? 式中： — 在廠用分支線上發(fā)生短路時，流入差動線圈的最大短路電流值（歸算到基本側(cè)）； Iz— 流過制動線圈的電流； Wcd— 基本側(cè)的差動線圈匝數(shù)； Kk— 可靠系數(shù)，取 ； tg? — 最小制動特性曲線的切線斜率， tg? =。 22 4 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù) 的改進(jìn) 目前的機(jī)組保護(hù)存在的主要問題 目前機(jī)組主要存在下面幾個主要問題： (1)機(jī)組內(nèi)部輕微故障保護(hù)靈敏度低； (2)匝間保護(hù)誤動率高； (3)差動保護(hù) TA 特性不一致及飽和問題未能解決； (4)大機(jī)組內(nèi)部故障保護(hù)方案不盡完善。 改進(jìn)方案 針對發(fā) — 變組保護(hù)的實(shí)際運(yùn)行情況及出現(xiàn)的問題，一方面應(yīng)采取有效的措施，對保護(hù)不斷的改進(jìn)和完善，克服繼電器本身存在的不足及保護(hù)交流回路的不合理狀況，使保護(hù)能真實(shí)的反映一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)二次為一次服務(wù)的目的。另一方面，隨著微機(jī)保護(hù)的推廣應(yīng)用，在成本核算許可的條件下，盡量將原備品成本高、機(jī)械故障概率高、電磁特性差的電磁型繼電器保護(hù)更換成微機(jī)保護(hù)。在微機(jī)保護(hù)中，可采用標(biāo)積制動或三段折線式比率制動特性的基波向量算法或故障分量算法來實(shí)現(xiàn)變壓器的差動保護(hù)，當(dāng)差動電流大于可能出現(xiàn)的勵磁涌流時，通過差動速斷或低電壓加速判 據(jù)使得差動保護(hù)立即動作于跳閘。 微機(jī)保護(hù)中電壓平衡保護(hù)的靈敏度根據(jù)保護(hù)要求可以設(shè)定的很高，而且由于TV 二次電壓回路三相負(fù)載平衡，當(dāng)發(fā)生 TV 二次斷線時斷線相電壓為額定電壓的 倍，電壓平衡保護(hù)可靠動作，閉鎖與 TV 斷線有關(guān)的保護(hù)，同時對于 TV二次斷線造成回路過電壓的現(xiàn)象也可迎刃而解。另外，利用危急保護(hù)裝置計(jì)算功能，直接算出發(fā)電機(jī) 3U0 和三次諧波電壓大小，無須再接星型開口三角形輔助TV，避免了接地后備繼電器和三次諧波繼電器負(fù)載對電壓回路的影響。 微機(jī)保護(hù)有許多傳統(tǒng)保護(hù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但在抗干擾方面存在許多問題。干擾對微機(jī)保護(hù)的影響主要表現(xiàn)在運(yùn)算或邏輯出錯、運(yùn)行程序出軌和損壞微機(jī)芯片，直接后果是導(dǎo)致危機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或功能障礙及保護(hù)誤動。盡管微機(jī)保護(hù)的 23 研究和使用是發(fā)展方向，具體選用時應(yīng)充分考慮生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，盡可能提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，避免干擾對裝置產(chǎn)生的不良影響。 24 5 保護(hù)配置及整定計(jì)算 題目簡介 某發(fā)電廠要擴(kuò)建一個新廠，安裝兩臺發(fā)電機(jī)變壓器組，主接線如圖 51（ a）所示。已知參數(shù)如下： 發(fā)電機(jī) Pe=200MW， cos? =， Ue=， dx =195%， dx =24%， dx =%； 變壓器 eS =240MVA， dU = Y/? 11，分接頭 121177。 2 %/，分級絕緣。相間短路后備保護(hù)范圍末端兩相短路 時，流經(jīng)發(fā)電機(jī)的最小短路電流為 14900A。 110KV 母線上出線后備保護(hù)動作時間為 6S。