【文章內(nèi)容簡介】 較大的零序電壓使保護(hù)誤動作還需裝設(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 2 保護(hù)的整定計算 保護(hù)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(jī)型保護(hù)的取值均大于 100 第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù) 當(dāng)發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)磁化因此對于發(fā)電機(jī)很有必要裝設(shè)轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù) 一．原理分析 轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)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(hù)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(hù)裝置就認(rèn)為已發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點接地故障發(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(jī)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(hù)邏輯框圖第二 章 反映短路故障的后備保護(hù) 第一節(jié) 過電流保護(hù) 發(fā)電機(jī)差動保護(hù)范圍外發(fā)生故障而故障設(shè)備的保護(hù)或斷路器拒絕動作時將引起發(fā)電機(jī)過電流為此發(fā)電機(jī)裝設(shè)了反映外部故障的過電流保護(hù)同時該保護(hù)也作為發(fā)電機(jī)的后備保護(hù) 發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù) 復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)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(jī)組還需要增加記憶元件作為后備保護(hù)復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)需加延時動作在動作時限上與相鄰后備保護(hù)相配合 復(fù)合電壓啟動起動元件由一個過濾式負(fù)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(fù)序電壓繼電器的常閉觸點接于相間電壓上以保證保護(hù)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(fù)序電壓使負(fù)序電壓繼電器動作待負(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(hù)的工作情況即相當(dāng)于低電壓起動的過電流保護(hù) 1 復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)整定原則 1 電流元件的動作電流按躲過發(fā)電機(jī)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(fù)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(jī)自起動的電壓確定此外還應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)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(hù)特點 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(fù)序電壓負(fù)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(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只要不返回就可以切除故障 3 負(fù)荷過電流保護(hù)邏輯框圖 二．發(fā)電機(jī)低電壓起動的過電流保護(hù) 1 低電壓起動的過電流保護(hù)的原理分析 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運行情況下其電壓不會顯著下降而該保護(hù)再低電壓時才會啟動為此此時保護(hù)不動作過電流保護(hù)按照躲過發(fā)電機(jī)的額定電流來整定因為不考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流從而降低了保護(hù)的動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)的整定計算 1 過電流保護(hù)的動作電流按躲過發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)外部故障切除后在電動機(jī)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(jī)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(jī)組低電壓起動元件的動作電流還應(yīng)躲 過發(fā)電機(jī)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(hù)的動作時限應(yīng)比發(fā)電機(jī)電壓母線上其他連接元件保護(hù)的最大動作時限大二至三個時限階段即 發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù) 發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)一般為兩段式負(fù)序過電流保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)在正常運行時定子繞組中沒有負(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)生不對稱短路時將出現(xiàn)很大的負(fù)序電流因此通常采用的定時限負(fù)序過電流保護(hù)的動作電流不必要考慮躲過發(fā)電機(jī)正常運行時的負(fù)荷電流因而提高了該保護(hù)反應(yīng)不對稱故障的靈敏度 考慮到發(fā)電機(jī)正常運行時由于負(fù)荷不對稱而在定子繞組中 有負(fù)序電流產(chǎn)生發(fā)電機(jī)在制造時對長期允許負(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)序過負(fù)荷時保護(hù)動作并經(jīng)延時作用于信號 1 保護(hù)原理 兩段式定時限負(fù)序過電流保護(hù)裝置由作為不對稱短路起動元件的兩個負(fù)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(fù)序電流濾過器輸出端的負(fù)序電流繼電器具有較小的整定值稱為靈敏電流元件動作于延時信號另一個負(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)跳閘由于三相對稱短路不存在負(fù)序電流分量因此負(fù)序過電流保護(hù)不能反應(yīng)三相短 路故障還需要裝設(shè)另外一個單相式的低電壓起動過電流保護(hù)用于反應(yīng)三相短路故障過負(fù)荷保護(hù)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(jī)負(fù)序過電流保護(hù)整定原則 1 對反應(yīng)負(fù)序過負(fù)荷的靈敏元件 動作電流應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)在最大可能過負(fù)荷情況下計及系統(tǒng)頻率可能降低和負(fù)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(jī)額定電流 負(fù)序或負(fù)荷的動作時限應(yīng)大于后備保護(hù)的最大時限一般取 5～ 9s 2 對于反應(yīng)負(fù)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(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(fù)序電流正好與變壓器的負(fù)序電流保護(hù)的動作電流相等時流過被保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流 不靈敏電流元件的動作時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(hù) 單相式低壓起動的過流保護(hù)的過電流保護(hù)整定原則同上 4 對對稱過負(fù)荷保護(hù) 對稱過負(fù)荷保護(hù)延時動作與信號為了防止外部短路時保護(hù)裝置誤動作其動作時限應(yīng)比后備保護(hù)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(jī)額定電流 四．反時限負(fù)序過電流保護(hù) 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(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)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(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負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間正序旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)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(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上引起發(fā)電機(jī)組的機(jī)械振動因此反時限負(fù)序過電流保護(hù)是防止轉(zhuǎn)子由于負(fù)序電流燒傷的主保護(hù)保護(hù)動作與跳閘同時要求能起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷的作用并且發(fā)出過負(fù)荷信號 第二節(jié) 阻抗保護(hù) 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(hù)和負(fù)序電流及單項式低電壓起動的過電流保護(hù)時不能滿足靈敏性和選擇性要求時可采用阻抗保護(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(hù)的起動元件和阻抗元件均動作阻抗保護(hù)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(hù)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(fù)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(fù)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(fù)序電流 I_setI_ set2 分別為相電流 突變量起動元件和負(fù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)誤動作當(dāng)該元件檢測到 TV 二次回路斷線時將阻抗保護(hù)閉鎖并發(fā)出告警信息 阻抗保護(hù)邏輯框圖 第三章 反映接地故障的保護(hù) 第一 節(jié) 轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù) 發(fā)電機(jī)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(jī)運行沒有直接影響一旦發(fā)電機(jī)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(jī)體強(qiáng)烈震動嚴(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)子回路一點接地保護(hù)動作于信號裝設(shè)轉(zhuǎn)子回路兩點接地保護(hù)動作于跳閘 轉(zhuǎn)子回路一點接地保護(hù)原理分析 1 保護(hù)原理 切換采樣式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)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(hù)的整定計算 保護(hù)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(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(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)部單相接地時流經(jīng)接地點的電流為發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)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(jī)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(hù)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(hù) 發(fā)