【正文】 以及由于漏油等原因引起的油面降低。 發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計 3 第二章 發(fā)變組保護配置原則及要求 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行工況，因此需要設(shè)置幾十種保護，并要求這些保護既有明確的職責(zé)范圍又能相互配合。 都遵循以下原則： ； ，有成熟的運行經(jīng)驗，滿足各項技術(shù)要求； ； ，雙重化的兩套保護系統(tǒng)應(yīng)分屏設(shè)置，非電量保護和電氣量保護也應(yīng)分屏設(shè)置，以確保在發(fā)變組不停運狀況下可以對其中任何一套保護系統(tǒng)進行檢修、調(diào)整、調(diào)試，同時要求二次回路設(shè)計正確簡明，接線安全可靠； ，具備友好的人機界面，合理的通信組網(wǎng)功能。 發(fā)變組保護功能可按設(shè)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(shè)備故障和動力機械設(shè)備故障兩大類。這些故障會對發(fā)變組造成直接破壞，這類保護構(gòu)成了發(fā)變組的保護主體，通常稱為主保護。因此故障保護可分為主保護和后備保護。 第二篇 發(fā)變組保護配置 第一章 反映短路故障的主保護 第一節(jié) 發(fā)電機縱差保護 一 .發(fā)電機縱差保護的接線方式 由于發(fā)電機結(jié)構(gòu)的特殊性，發(fā)電機縱差保護根據(jù)獲取電流的方式不同，又完全縱差保護和不完全 縱差保護兩種。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。它是通過比較發(fā)電機機端每相定子的全相電流 和中性點側(cè)每相定子的部分相電流大小和相位二構(gòu)成。 由此可見發(fā)電機完全縱差保護和不完全縱差保護均是比較發(fā)電機兩側(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是比較每相定子首末兩端的全相電流，而不完全縱差動保護是比較機端每相定子全相電流和中性點側(cè)每相定子的部分相電流而構(gòu)成。 二．發(fā)電機縱差保護的原理 隨著發(fā)電機組的容量增大，對繼電保護的不斷提高，出現(xiàn)了各種不同原理的發(fā)電機縱差保護。 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。 （ 2） 縱差保護的動作判據(jù)及動作特性 縱差保護的動作判據(jù)為： 式中 opI — 差動電流 ,minopI — 最小動作電流整定值，一般?。?～ ） nI （nI 為發(fā)電機額定電流）； resI — 制動電流； ,minresI — 最小制動電流整定值，一般?。?～ ） nI ； resK — 比率制動式電流整定值，一般取 ～ 當上式中的兩個方程都滿足時，差動元件動作。電流參考方向仍然如圖 11所示，中性點側(cè)電流的正方向指向發(fā)電機。標積制動式縱差保護和比率制動式縱差保護一樣，也可以作為發(fā)變組的縱差保護；當作為發(fā)變組縱聯(lián)差動保護時，應(yīng)增設(shè)防止涌流誤動的二次諧波制動措施。 amp。 發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計 8 當有一相縱差元件動作且同時有負序電壓時，縱差保護出口跳閘。因此，變壓器縱差保護是變壓器的主保護之 一。為了實現(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性端節(jié)母線側(cè)，將 TA 二次側(cè)的同極性端子相連接。顯然，變壓器縱差保護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。 二．變壓器差動保護整定 保護 裝置 （ a） （ b） 保護 裝置 變壓器差動保護單相原理接線圖 （ a）變壓器正常運行或外部故障時電流分布 （ b）變壓器內(nèi)部故障時電流分布 發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計 9 1．正常運行和外部發(fā)生故障時 保護不動作。 三．變壓器縱差保護邏輯框圖 第三節(jié) 發(fā)電機匝間短路保護 由于大容量發(fā)電機的額定電流很大，其每相定子繞組都有兩個并聯(lián)的分支繞組構(gòu)成。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。根據(jù)發(fā)電機匝間短路時的特點，可以提出各種 不同原理的匝間短路保護方案。根據(jù)這一特點，構(gòu)成了發(fā)電機的匝間短路保護 — 單元件式橫聯(lián)差動保護。且該保護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，保護接線簡單，靈敏度高。 因此該保護只適合于： 1）定子繞組中性點側(cè)引出 6個或 4個端子的發(fā)電機 2）中性點側(cè)引出端子較多的水輪發(fā)電機 該保護原理接線如下圖： U V W 橫差 TA 縱差 TA U V W 橫差 TA 縱差 TA 機殼 2 單元件式橫聯(lián)差保護原理接線圖 1三次諧波濾過器； 2－帶有延時的保護裝置 發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計 11 該保護實質(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中的三相電流之和進行比較，利用發(fā)生各種匝間短路時中性點連線上的環(huán)流而實現(xiàn)的。所以，正常運行或外部故障時，三次諧波濾過器 1濾除了三次諧波產(chǎn)生的不平衡電流 unbI ，通過帶有延遲的保護裝置 2的電流小于其整定值，即 0I ＜ setI ，保護不動作。 （ 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 12aa? 時，由于兩個支路的電動勢差，分別產(chǎn)生兩個環(huán)流 39。此時中性點連線上流過的電流 kI = 0I ，當 kI 電流大于保護的動作電流整定值時，橫聯(lián)差動保護動作與跳閘。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。若此兩點接地故障是永久性的，則這種動作時允許的；但若兩點節(jié)點故障是永久性的，則這種動作瞬時切除發(fā)電機是不允許的。 二．故障分量負序功率方向匝間短路保護 故障分量負序功率方向匝間短路保護是中性點側(cè)沒有 6個或 4個引出端子的發(fā)電機定子匝間短路保護的一種方案。它不僅可作為發(fā)電機內(nèi)部匝間短路故障的主保護，還可以作為發(fā)電機內(nèi)部相間短路及定子繞組開焊的保護。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)。 設(shè)機端負序電壓和負序電流的故障分量分別為 . 2U? 和 .2I? ，負序功率的故障的 分量為 2P? ，則保護動作的判據(jù)可綜合為 當以上三式都成立時保護跳閘。 三．縱向零序電壓原理 的匝間短路保護 零序電壓原理的匝間保護是中性點側(cè)沒有 6個或 4個引出端子的發(fā)電機定子匝間短路保護的另一種方案。 在發(fā)電機機端裝設(shè)專用的電壓互感器 TV0,且 TV0 一次繞組的中性點與發(fā)電機中性點相連而不直接接地，保護利用的零序電壓 .03U 取自 TV0 的第三繞組（開口三接線） （ 1） 當發(fā)電機正常運行時，無零序電壓保護不動 作； （ 2） 當發(fā)電機內(nèi)部或外部發(fā)生單相故障時，雖然一次系統(tǒng)出現(xiàn)2 2.|| setUU? ??2 2.||setiII? ??2 2 2 2 2 2 .r r j j s e tP U I U I P??? ? ? ?? ? ? ?? ? ?2. 1%setU?? 2. 3%setI??2. %setP??發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計 14 了零序電壓，即一次側(cè)三相對地電壓不再平衡，中性點電位升高 .03U ，但由于 TV0 一次側(cè)中性點不接地，而三相對中性點的電壓仍然是對稱的，第三繞組輸出電壓仍然為零，保護不會動作。 （ 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 .03U 輸出，即. 03U? 0，使零序電壓匝間短路保護動作。因此在構(gòu)成零序電壓匝間短路保護時，需設(shè)置三次諧波濾過器，以提高保護的靈敏度。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誤動作，還需裝設(shè)斷線閉鎖元件。 第四節(jié) 轉(zhuǎn)子兩點接地保護 當發(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。 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)。當其變化值 ?? 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。 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。同時，該保護也作為發(fā)電機的后備保護。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。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。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。 (1).電流元件的動作電流按躲過發(fā)電機額定電流整定即： .kDZ e FfKIIK? 式中 kK —— 可靠系數(shù)，取 fK —— 返回系數(shù)，取 (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。一般?。? .()DZ e FUU? 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。 發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計 18 二．發(fā)電機低電壓起動的過電流保護 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。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 （ 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： .kDZ e FfKIIK? 式中 kK —— 可靠系數(shù)，取 fK —— 返回系數(shù)，取 .eFI —— 發(fā)電機的額定電流 機端 TV 三相斷線 低電壓起動元件投入 低電壓起動元件動作 記憶功能投入 相電流過電流元件動作 負序過電流元件動作 后備保護硬連接片投入 ＆ 》 ＆ ＆ 》1 ＆ ＆ ＆ 復(fù)合過流軟連接投入 發(fā)電機 — 變壓器組保護設(shè)計