【文章內(nèi)容簡介】 較大的零序電壓使保護誤動作還需裝設(shè)斷線閉鎖元件 負序功率閉 鎖的零序電壓匝間保護原理框圖如下圖所示 2 保護的整定計算 保護的動作電壓按躲過外部嚴(yán)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一般取 04～ 05V 最大三次諧波零序電壓一般取 40V 可靠系數(shù)取 15 基波對三次諧波濾過比微機型保護的取值均大于 100 第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點接地保護 當(dāng)發(fā)電機發(fā)生勵磁繞組兩點接地時故障電流過的短路電流數(shù)值很大會燒壞轉(zhuǎn)子當(dāng)部分轉(zhuǎn)子被短接勵磁繞組電流增加轉(zhuǎn)子有可能因過熱而損壞部分繞組被短接時氣隙磁通失去平衡會引起機組劇烈振動可能因此造成災(zāi)難性破壞 轉(zhuǎn)子兩點接地短路時還會使軸系和汽機磁化因此對于發(fā)電機很有必要裝設(shè)轉(zhuǎn)子兩點接地保護 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)所以在一點接地故障后保護裝置繼續(xù)測量接地電阻的位置若再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地故障則以測得的值將變化當(dāng)其變化值超過整定值時保護裝置就認為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點接地故障發(fā)電機應(yīng)立即停機 二．定值整定 式中轉(zhuǎn)子連點接地時位置變化的整定值 接地位置變化動作值一般可以整定為 5～ 10 為發(fā)電機勵磁電壓動作時限避開瞬時出現(xiàn)的兩點接地故障整定一般為 05～ 10s 三．轉(zhuǎn)子兩點接地保護邏輯框圖第二 章 反映短路故障的后備保護 第一節(jié) 過電流保護 發(fā)電機差動保護范圍外發(fā)生故障而故障設(shè)備的保護或斷路器拒絕動作時將引起發(fā)電機過電流為此發(fā)電機裝設(shè)了反映外部故障的過電流保護同時該保護也作為發(fā)電機的后備保護 發(fā)電機復(fù)合電壓起動的過電流保護 復(fù)合電壓起動的過電流保護由過電流元件復(fù)合電壓元件和 TV 斷線閉鎖元件組成對于自并勵的發(fā)電機組還需要增加記憶元件作為后備保護復(fù)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 復(fù)合電壓啟動起動元件由一個過濾式負序電壓繼電器 FYG 和一個低電壓繼電器組成低電壓繼電器經(jīng) 負序電壓繼電器的常閉觸點接于相間電壓上以保證保護裝置在對稱三相短路時可靠地動作并能夠提高低電壓繼電器對三相短路的靈敏度因為在發(fā)生三相短路開始瞬時將會短視出現(xiàn)負序電壓使負序電壓繼電器動作待負序消失后負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)電機母線的殘壓必須大于繼電器的返回電壓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(dāng)于低電壓起動的過電流保護 1 復(fù)合電壓起動的過電流保護整定原則 1 電流元件的動作電流按躲過發(fā)電機額定電流整定即 式中 可靠系數(shù)取 12 返回系數(shù)取 085 2 負序電壓繼電器的動作電壓按躲過真反常運行時出現(xiàn)的最大不平衡電壓整定根據(jù)運行經(jīng)驗通常取 3 低電壓元件的動作電壓按躲過電動機自起動的電壓確定此外還應(yīng)躲過發(fā)電機失磁運行時的最低運行電壓一般取 2．復(fù)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(guān) 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待負序電壓消失后負序電壓繼電器返回低電壓繼電器又接于相間電壓上這時只要不返回就可以切除故障 3 負荷過電流保護邏輯框圖 二．發(fā)電機低電壓起動的過電流保護 1 低電壓起動的過電流保護的原理分析 發(fā)電機過負荷運行情況下其電壓不會顯著下降而該保護再低電壓時才會啟動為此此時保護不動作過電流保護按照躲過發(fā)電機的額定電流來整定因為不考慮可能出現(xiàn)的最大負荷電流從而降低了保護的動作整定值提高了保護的靈敏度另外電流繼電器接在發(fā)電機的中性點側(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 保護的整定計算 1 過電流保護的動作電流按躲過發(fā)電機的額定電流整定即 式中 可靠系數(shù)取 12 返回系數(shù)取 085 發(fā)電機的額定電流 2 低電壓起動元件的動作值按躲過正常運行情況下可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定并當(dāng)發(fā)電機外部故障切除后在電動機啟動過程中低電壓元件應(yīng)可靠返回即 式中 正常運行時可能出現(xiàn)的最小工作電壓一般取為發(fā)電機額定電壓 可靠系數(shù)取 11～ 12 返回系數(shù)取 115～ 125 對于汽輪發(fā)電機組低電壓起動元件的動作電流還應(yīng)躲 過發(fā)電機失磁后出現(xiàn)非同步運行方式時的最低電壓一般采用 2 過電流保護的動作時限應(yīng)比發(fā)電機電壓母線上其他連接元件保護的最大動作時限大二至三個時限階段即 發(fā)電機負序過電流保護 發(fā)電機負序過電流保護一般為兩段式負序過電流保護當(dāng)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(dāng)外部發(fā)生不對稱短路時將出現(xiàn)很大的負序電流因此通常采用的定時限負序過電流保護的動作電流不必要考慮躲過發(fā)電機正常運行時的負荷電流因而提高了該保護反應(yīng)不對稱故障的靈敏度 考慮到發(fā)電機正常運行時由于負荷不對稱而在定子繞組中 有負序電流產(chǎn)生發(fā)電機在制造時對長期允許負序電流有一定的裕度故要求負序電流保護還應(yīng)起到監(jiān)視發(fā)電機負序電流負荷的作用負序過負荷時保護動作并經(jīng)延時作用于信號 1 保護原理 兩段式定時限負序過電流保護裝置由作為不對稱短路起動元件的兩個負序電流繼電器作為對稱短路起動元件的低電壓繼電器電流互感器等組成 接在負序電流濾過器輸出端的負序電流繼電器具有較小的整定值稱為靈敏電流元件動作于延時信號另一個負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)電機跳閘由于三相對稱短路不存在負序電流分量因此負序過電流保護不能反應(yīng)三相短 路故障還需要裝設(shè)另外一個單相式的低電壓起動過電流保護用于反應(yīng)三相短路故障過負荷保護接于一相電流中的電流繼電器和共用時間繼電器組成作用后延時發(fā)出信號 2 發(fā)電機負序過電流保護整定原則 1 對反應(yīng)負序過負荷的靈敏元件 動作電流應(yīng)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(yīng)大于后備保護的最大時限一般取 5～ 9s 2 對于反應(yīng)負序過電流的不靈敏元件 A 按轉(zhuǎn)子的發(fā)熱條件整定 B．發(fā)電機的負序 電流保護只與升壓變壓器上的負序電流相配合動作電流為 式中 配合系數(shù)取 11 計算方式下變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障且流過升壓變壓器的負序電流正好與變壓器的負序電流保護的動作電流相等時流過被保護發(fā)電機的負序電流 不靈敏電流元件的動作時限選擇原則與后備保護相同一般當(dāng)升壓變壓器高壓側(cè)發(fā)生不對稱故障時應(yīng)在 2～ 5s 內(nèi)切除故障 3 對單相式低壓起動的過流保護 單相式低壓起動的過流保護的過電流保護整定原則同上 4 對對稱過負荷保護 對稱過負荷保護延時動作與信號為了防止外部短路時保護裝置誤動作其動作時限應(yīng)比后備保護的動作時限大一個時限階段動作電流按下式整定 式中 可靠系數(shù)取 105 返回系數(shù)取 085 發(fā)電機額定電流 四．反時限負序過電流保護 在電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障或非全相運行時發(fā)電機定子繞組內(nèi)出現(xiàn)負序電流在定子氣隙中產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場具有兩倍同步轉(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與此同時負序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間正序旋轉(zhuǎn)磁場與定子負序電流之間所產(chǎn)生的 100HZ 脈動電磁轉(zhuǎn)矩將同時作用在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和定子上引起發(fā)電機組的機械振動因此反時限負序過電流保護是防止轉(zhuǎn)子由于負序電流燒傷的主保護保護動作與跳閘同時要求能起到監(jiān)視發(fā)電機負序過負荷的作用并且發(fā)出過負荷信號 第二節(jié) 阻抗保護 對于升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器當(dāng)采用復(fù)合電壓起動的過電流保護和負序電流及單項式低電壓起動的過電流保護時不能滿足靈敏性和選擇性要求時可采用阻抗保護 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當(dāng)阻抗保護的起動元件和阻抗元件均動作阻抗保護的壓板投入 TV 斷線檢測元件不動作且經(jīng)過預(yù)定的延時后保護動作與跳閘 1 起動元件 起動元件由由相電流差突變量起動元件和負序電流起動元件兩部分組成相電流差突變量起動反應(yīng)對稱短路故障負序電流起動元件反應(yīng)不對稱短路故障起動元件動作判據(jù)為 △ i_φ≥ I_set 或 I_2 I_ set2 式中△ i_φ為相電流突變量 I_2 為負序電流 I_setI_ set2 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通常均取電流互感器二次額定電流的 02 倍 2 阻抗元件 阻抗元件時變壓器阻抗保護的測量元件用于測量相間短路阻抗值構(gòu)成變壓器相間短路的后備保護阻抗元件采用 00 接線方式其動作特性可根據(jù)需要整定為全阻抗圓特性或偏移阻抗圓特性動作的正方向可以指向變壓器也可以指向母線由保護的控制字控制 3TV 斷線檢測元件 TV斷線檢測元件的作用是防止 TV斷線時變壓器阻抗保護誤動作當(dāng)該元件檢測到 TV 二次回路斷線時將阻抗保護閉鎖并發(fā)出告警信息 阻抗保護邏輯框圖 第三章 反映接地故障的保護 第一 節(jié) 轉(zhuǎn)子一點接地保護 發(fā)電機正常運行時轉(zhuǎn)子回路對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)生一點接地故障時由于沒有形成電流回路對發(fā)電機運行沒有直接影響一旦發(fā)電機發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點接地后勵磁繞組將形成短路使轉(zhuǎn)子磁場畸變引起機體強烈震動嚴(yán)重損壞發(fā)電機因此有關(guān)規(guī)程要求發(fā)電機必須裝有轉(zhuǎn)子回路一點接地保護動作于信號裝設(shè)轉(zhuǎn)子回路兩點接地保護動作于跳閘 轉(zhuǎn)子回路一點接地保護原理分析 1 保護原理 切換采樣式轉(zhuǎn)子一點接地保護采用開關(guān)切換采樣原理通過求解兩個不同的接地回路方程實時計算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置 當(dāng)設(shè) S1 閉合 S2 斷開時在上測得電壓當(dāng) S2 閉合 S1 斷開時在上測得電壓則 正常運行時 4個電阻 R對稱轉(zhuǎn)子一點接地時當(dāng)接地電阻小于或等于接地電阻整定值 時經(jīng)延時發(fā)信號 2 保護的整定計算 保護的接地電阻整定值取決于正常運行時轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平當(dāng)接地電阻的高整定值整定為 10K時延時 4～ 10 s東方工作于發(fā)信號當(dāng)接地電阻低整定值整定為 10K 時延時 1～ 4s 動作與跳閘 第二節(jié) 定子接地保護 根據(jù)安全要求發(fā)電機的外殼都是接地的因此發(fā)電機定子繞組與鐵心間的絕緣在某一點上遭到破壞就有可能發(fā)生單相接地故障當(dāng)接地電流較大在故障點引起電弧時將破壞定子繞組的絕緣及燒壞鐵心嚴(yán)重時燒傷發(fā)電機所以把不產(chǎn)生電弧的單相接地電流稱為安全電流其大小與發(fā)電機額定電壓有關(guān)發(fā)電機額定電壓越高其安全電流越小反之亦然發(fā)電機中性點一般不接地或經(jīng)消弧線圈接地當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部單相接地時流經(jīng)接地點的電流為發(fā)電機與發(fā)電機有直接電聯(lián)系的個元件的對地電容之和根據(jù)規(guī)程規(guī)定當(dāng)發(fā)電機的接地電容電流等于或大于其安全電流時應(yīng) 裝設(shè)動作于跳閘的接地保護當(dāng)接地電流小于安全電流時一般裝設(shè)作用于信號的接地保護 發(fā)