繼電保護(hù)配置

4繼電愛(ài)護(hù)裝置的整體配置

4.1概述

為了滿意電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面的要求，對(duì)于300MW發(fā)電機(jī)一變壓器組故障要求

快速切除。為了確保正確快速切除故障，要求對(duì)300MW發(fā)電機(jī)一變壓器組設(shè)置雙

重快速愛(ài)護(hù)。

各愛(ài)護(hù)裝置動(dòng)作后所掌握的對(duì)象，依愛(ài)護(hù)裝置的性質(zhì)、選擇性要求和故障處

理方式的不同而不同，對(duì)于發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器，通常有以下幾種處理方式：

全停：停汽機(jī)、停鍋爐、斷開(kāi)高壓側(cè)斷路器、滅磁、斷開(kāi)高壓廠用變壓器低

壓側(cè)斷路器、使機(jī)爐及其輔機(jī)停止工作。

解列滅磁：斷開(kāi)高壓側(cè)斷路器、滅磁、斷開(kāi)高壓廠用變壓器低壓側(cè)斷路器。

解列：斷開(kāi)高壓側(cè)斷路器。

減出力：削減原動(dòng)機(jī)的輸出功率。

發(fā)信號(hào)：發(fā)出聲光信號(hào)或光信號(hào)。

母線解列：對(duì)雙母線系統(tǒng)，斷開(kāi)母線聯(lián)絡(luò)斷路器，縮小故障波及范圍。

4.2愛(ài)護(hù)配置依據(jù)一一《繼電愛(ài)護(hù)和平安自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》

1.對(duì)300MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)組，應(yīng)裝設(shè)雙重快速愛(ài)護(hù)，即裝設(shè)發(fā)

電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)愛(ài)護(hù)、變壓器縱差動(dòng)愛(ài)護(hù)和發(fā)電機(jī)、變壓器共用縱聯(lián)差動(dòng)愛(ài)

護(hù)。

2.發(fā)電機(jī)一變壓器組：對(duì)100MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)愛(ài)護(hù)區(qū)為100%

的定子接地愛(ài)護(hù)。

3.對(duì)于定子繞組為星形聯(lián)接，每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)有分支引出端子的

發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)單繼電器式橫差?lèi)?ài)護(hù)。

4.200MW及以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流愛(ài)護(hù)和單元件低電壓起動(dòng)的過(guò)

電流愛(ài)護(hù)，當(dāng)靈敏度不滿意要求時(shí)，可采納阻抗愛(ài)護(hù)。

5.對(duì)于200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)宜裝設(shè)過(guò)電壓愛(ài)護(hù)。

6.對(duì)過(guò)負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)定子繞組過(guò)負(fù)荷愛(ài)

護(hù)。

7.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承受負(fù)序電流的力量，以PtWA為判據(jù)，其中I為以額定電

流為基準(zhǔn)的負(fù)序電流標(biāo)么值；I為時(shí)間（s）,A為常數(shù)。對(duì)不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷，非

全相運(yùn)行及外部不對(duì)稱(chēng)短路引起的負(fù)序電流，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷愛(ài)

護(hù)。

8.100MW及以上A<10的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)由定時(shí)時(shí)限和反時(shí)時(shí)限兩部分組成

的轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)。

9.對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)故障或強(qiáng)勵(lì)磁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷，在100刪及

以上，采納半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上，應(yīng)裝設(shè)勵(lì)磁加回路過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)，

對(duì)300MW及上發(fā)電機(jī)，愛(ài)護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。

10.轉(zhuǎn)子水冷汽輪發(fā)電機(jī)和100MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)勵(lì)磁回路

一點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)，并可裝設(shè)兩點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)裝置。

11.失磁對(duì)電力系統(tǒng)有重大影響的發(fā)電機(jī)及100MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝

設(shè)專(zhuān)用的失磁愛(ài)護(hù)c

12.對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的特別方式，200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率愛(ài)

護(hù)。

13.0.8MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車(chē)間內(nèi)的油浸式變壓器，

均應(yīng)裝設(shè)瓦斯愛(ài)護(hù)。

14.110KV及以上中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)中，如變壓潛中性點(diǎn)直接接地運(yùn)

行，對(duì)外部單相接地引起的過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)零序電流愛(ài)護(hù)。

15.高壓側(cè)電壓為500KV的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓上升引起的變壓器

工作磁密過(guò)高，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁愛(ài)護(hù)。

16.對(duì)220?500KV母線，應(yīng)裝設(shè)能快速有選擇地切除故障的母線愛(ài)護(hù)，對(duì)

1個(gè)半斷路器，每組母線應(yīng)裝設(shè)兩套愛(ài)護(hù)。

17.發(fā)電機(jī)一變壓器組的愛(ài)護(hù)，宜起動(dòng)斷路器失靈愛(ài)護(hù)。

18.對(duì)220?500KV的母線及變壓器斷路器，當(dāng)非全相運(yùn)行可能引起電力網(wǎng)

其他愛(ài)護(hù)越級(jí)跳閘，因而造成嚴(yán)峻事故時(shí)，應(yīng)在該斷路器上裝設(shè)非全相

運(yùn)行愛(ài)護(hù)。

4.3愛(ài)護(hù)配置

依據(jù)愛(ài)護(hù)配置依據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，綜合考慮愛(ài)護(hù)動(dòng)作的牢靠性、靈敏性、選擇

性和快速性，滿意繼電愛(ài)護(hù)在總體配置上盡量做到完善、合理，避開(kāi)繁瑣、簡(jiǎn)單

的要求，依據(jù)短路愛(ài)護(hù)、特別運(yùn)行愛(ài)護(hù)、發(fā)電機(jī)接地愛(ài)護(hù)及其他愛(ài)護(hù)的詳細(xì)要求,

初步確定配置下列愛(ài)護(hù)（見(jiàn)圖表）：

表2T短路愛(ài)護(hù)配置依據(jù)及元件選型

短路愛(ài)護(hù)配置依據(jù)所選繼電器

發(fā)電機(jī)縱差?lèi)?ài)護(hù)2.1.2.1ZB4522(LCD-7)

發(fā)電機(jī)橫差?lèi)?ài)護(hù)2.1.2.3ZB-1521(LCD-6)

變壓器縱差?lèi)?ài)護(hù)2.1.2.1ZB-4524(LCD-5)

發(fā)電機(jī)-變壓器組縱差?lèi)?ài)護(hù)2.1.2.1ZB-4524(LCD-5)

變壓器瓦斯愛(ài)護(hù)2.1.2.13ZB-4524

變壓器零序愛(ài)護(hù)2.1.2.14ZB-4514

阻抗愛(ài)護(hù)2.1.2.4ZB-4538(LZ-B)

發(fā)變組短路愛(ài)護(hù)的配置，與一次接線形式有很大關(guān)系。在300MW發(fā)變組的接線中，

般考慮采納單元接線方式，我們短路愛(ài)護(hù)就依據(jù)此接線方式來(lái)配置。

依據(jù)繼電愛(ài)護(hù)技術(shù)規(guī)程，為正確反應(yīng)發(fā)變組短路故隙和確?？焖偾谐氏叮渲昧税l(fā)電

機(jī)縱、橫差動(dòng)愛(ài)護(hù)，變壓器縱差?lèi)?ài)護(hù)和發(fā)電機(jī)-變壓器組縱差?lèi)?ài)護(hù)，對(duì)發(fā)電機(jī)-變壓

器組構(gòu)成了雙重快速愛(ài)護(hù)。差動(dòng)愛(ài)護(hù)雙重化，降低了拒動(dòng)的幾率；設(shè)置閉鎖，則

降低了誤動(dòng)的幾率。因此，雙重化加閉鎖，提高了牢靠性，有利于大機(jī)組的平安

運(yùn)行。

變壓器縱差?lèi)?ài)護(hù)，可以正確反應(yīng)變壓器外部短路故障，為了正確、準(zhǔn)時(shí)的反

應(yīng)變壓器內(nèi)部短路故障，選擇裝設(shè)瓦斯愛(ài)護(hù)。瓦斯愛(ài)護(hù)分為輕瓦斯愛(ài)護(hù)和重瓦斯

愛(ài)護(hù)，分別采用開(kāi)口杯和擋板式原理，反應(yīng)變壓器內(nèi)部的故障程度，確定發(fā)出信

號(hào)還是將變壓器從系統(tǒng)中切除。

在超高壓電網(wǎng)中，單相接地短路故障最多，在各種短路接地故障中，有

80190%是單相接地故障，為了在某些特殊狀況下，不致使電網(wǎng)失去愛(ài)護(hù)，所以

盡管相鄰線路上配置了完善的近后備愛(ài)護(hù)，一般還是要在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)零序

電流愛(ài)護(hù)，對(duì)相鄰線路構(gòu)成遠(yuǎn)后備。

大型發(fā)電機(jī)變壓器組，都接在220KV及以上的母線上。220KV及以上的線路,

一般都有完備的后備愛(ài)護(hù)。同時(shí)，對(duì)于220KV及以上的母線，由于母線愛(ài)護(hù)一般

只有一套，而且有時(shí)不投入運(yùn)行，因此，需要在發(fā)電機(jī)變壓器組上裝設(shè)作為相鄰

母線故障的后備愛(ài)護(hù)，在設(shè)計(jì)中，考慮裝設(shè)一套三相全阻抗愛(ài)護(hù)裝置。

表2-2發(fā)電機(jī)接地愛(ài)護(hù)配置依據(jù)及元件選型

發(fā)電機(jī)接地愛(ài)護(hù)配置依據(jù)所選繼電器

發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)2.1.2.3ZB-2537(LD-1A)

勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)2.1.2.3ZB-2532(ZBZ-2A)

勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)2.1.2.10ZB-2532(LD-2A)

發(fā)電機(jī)最常見(jiàn)的故障之一是定子繞組的單相接地（定子繞組與鐵芯間絕緣破壞）。由于

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)是不接地或經(jīng)高阻接地，所以定子單相接地故障并不引起大的故障電流。但由

于大型發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)中的重要地位，造價(jià)昂貴，而目.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修困難，所以對(duì)大型發(fā)電

機(jī)的定子接地電流大小和愛(ài)護(hù)性能提出了嚴(yán)格的要求，特裝設(shè)發(fā)電機(jī)定子??點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)，依

據(jù)接地電流的大小，分別動(dòng)作于信號(hào)或停機(jī)。

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障，是常見(jiàn)的故障形式之一，兩點(diǎn)接地故障也時(shí)有發(fā)生。勵(lì)

磁回路一點(diǎn)接地故障，對(duì)發(fā)電機(jī)并未造成危害，但若在相繼發(fā)生其次點(diǎn)接地故障，則將嚴(yán)峻

威逼機(jī)組的平安，為此，裝設(shè)勵(lì)磁回路一點(diǎn)、兩點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)，分別動(dòng)作于信號(hào)或停

機(jī)。

表2-3特別運(yùn)行愛(ài)護(hù)配置依據(jù)及元件選型

特別運(yùn)行愛(ài)護(hù)配置依據(jù)所詵維電器

對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)2.1.2ZB-1536

不對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)2.1.2.7ZB-1536

勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)2.1.2

失磁愛(ài)護(hù)2.1.2.11ZB-4540(LZ-l)

逆功率愛(ài)護(hù)2.1.2.12LNG-3

過(guò)電壓愛(ài)護(hù)2.1.2.5

過(guò)激磁愛(ài)護(hù)2.1.2.15

對(duì)「發(fā)電機(jī)的特別運(yùn)行狀態(tài)，如不能準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺(jué)和實(shí)行相應(yīng)措施，將使發(fā)電機(jī)縮短使用壽

命，或釀成隱患，甚至給整個(gè)機(jī)組造成直接破壞。因此，針對(duì)機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中消失過(guò)的危

及機(jī)組平安的各種特別運(yùn)行狀態(tài)，都需要實(shí)行有效的愛(ài)護(hù)措施。

300MW發(fā)電機(jī)，定子和轉(zhuǎn)子的材料采用率很高，其熱容量和銅損的比值較小，因而熱

時(shí)間常數(shù)也比較小。而且在發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)的熱偶元件不能快速反應(yīng)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷變化，

為防止受到過(guò)負(fù)荷的損害，裝設(shè)反應(yīng)定子繞組平均發(fā)熱狀況的過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)。而發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞

組中連熱偶元件都沒(méi)有裝設(shè)，所以必需配置勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷?愛(ài)護(hù)，以愛(ài)護(hù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)

子繞組。

大型變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，工作磁密和飽和磁密相差不大，但當(dāng)電壓頻率比

增加時(shí)，工作磁密增加，使勵(lì)磁電流增加，特殊是在飽和之后，勵(lì)磁電流要急劇

增大，造成過(guò)勵(lì)磁。變壓器的鐵芯飽和之后，鐵損增加，使鐵芯溫度上升，鐵芯

飽和之后還要使磁場(chǎng)集中到四周的空間中去，使漏磁場(chǎng)增加?？拷F芯的繞組導(dǎo)

線、油箱壁以及其他金屬結(jié)構(gòu)件，由于漏磁場(chǎng)而產(chǎn)生渦流損耗，使這些部位發(fā)熱,

引起高溫，嚴(yán)峻時(shí)要造成局部變形和損傷四周的絕緣介質(zhì)。所以，必需裝設(shè)變壓

器過(guò)激磁愛(ài)護(hù)。

發(fā)電機(jī)在突然甩負(fù)荷時(shí)，簡(jiǎn)單產(chǎn)生不允許的過(guò)電壓。特殊是對(duì)大機(jī)組消失危

及絕緣平安的過(guò)電壓是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，為此須裝設(shè)過(guò)電壓愛(ài)護(hù)。

300MW及以上的大型發(fā)電機(jī)組，由于勵(lì)磁系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，發(fā)電機(jī)低勵(lì)或失磁成為常見(jiàn)

的故障形式。發(fā)電機(jī)低勵(lì)或失磁后，將過(guò)渡到異步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子消失轉(zhuǎn)差，定子電流增大，定

子電壓下降，有功功率下降，無(wú)功功率反向并且增大：在轉(zhuǎn)子回路中消失差頻電流；電力系

統(tǒng)的電壓下降及某些電源支路過(guò)電流，這些變化，在肯定條件下，將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)

行，威逼發(fā)電機(jī)本身的平安。為保證電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的平安，必需裝設(shè)失磁愛(ài)護(hù)，以便

準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺(jué)低勵(lì)和失磁故障并準(zhǔn)時(shí)實(shí)行必要的措施。

逆功率愛(ài)護(hù)，用于愛(ài)護(hù)汽輪機(jī)。當(dāng)主汽門(mén)誤關(guān)閉，或機(jī)爐愛(ài)護(hù)動(dòng)作關(guān)閉主汽門(mén)而出口

斷路器未跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，要從電力系統(tǒng)汲取有功功率，使汽輪機(jī)尾部葉片

過(guò)熱，因而造成汽輪機(jī)事故。大機(jī)組均不允許在此狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行，一般只允許運(yùn)行幾分鐘。

為愛(ài)護(hù)汽輪機(jī)，必需裝設(shè)逆功率愛(ài)護(hù)。

表2-4其他愛(ài)護(hù)配置依據(jù)及元件選型

其它愛(ài)護(hù)配置依據(jù)所選繼電器

非全相運(yùn)行愛(ài)護(hù)2.1.2.18

斷路器失靈愛(ài)護(hù)2.1.2.17

發(fā)電機(jī)冷卻水中斷愛(ài)護(hù)

主變冷卻器全停愛(ài)護(hù)

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(jī)械方面的緣由，使三相不能同時(shí)合閘或跳閘，或在正常運(yùn)行中突然一相跳

閘。這種運(yùn)行工況，將在發(fā)電機(jī)中流過(guò)負(fù)序電流，對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的

電力變壓器，當(dāng)220KV及以上電壓側(cè)為分相操作的斷路器時(shí)，要求裝設(shè)非全相運(yùn)

行愛(ài)護(hù)。

依據(jù)遠(yuǎn)后備的原則，升壓變壓器高壓側(cè)斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)由相鄰元件的后備

愛(ài)護(hù)切除故障，切除故障的時(shí)間長(zhǎng)，而且可能把全部電源元件切除。因此，大機(jī)

組都應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈愛(ài)護(hù)，用以在斷路器失靈時(shí)切除故障。每一母線的全部連

接元件裝設(shè)一套公用的斷路器失靈愛(ài)護(hù)。

300MW發(fā)電機(jī)大部分采納水冷方式。為防止發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水中斷時(shí)，造成發(fā)電

機(jī)定子線圈過(guò)熱甚至燒毀定子繞組，必需裝設(shè)反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水中斷的愛(ài)護(hù)。

主變壓器由于容量較大，大多采納強(qiáng)油風(fēng)冷的冷卻方式。運(yùn)行中由于某些緣

由造成冷卻器全停時(shí)，將使變壓器油溫快速上升，嚴(yán)峻威逼變壓器的絕緣和使用

壽命。為此必需裝設(shè)主變冷卻器全停愛(ài)護(hù)，用以監(jiān)視變壓器上層油溫，確保變壓

器的平安運(yùn)行。

表2-5短路愛(ài)護(hù)配置方案反應(yīng)的故障類(lèi)型

短路愛(ài)護(hù)反映故隙類(lèi)型

發(fā)電機(jī)縱差?lèi)?ài)護(hù)定子繞組及相間短路

發(fā)電機(jī)橫差?lèi)?ài)護(hù)定子匝間短路或開(kāi)焊故障

變壓器縱差?lèi)?ài)護(hù)繞組、套管及引出線的短路故障

發(fā)電機(jī)一變壓器組縱差定子繞組及相間短路；繞組、套管及引

愛(ài)護(hù)出線的短路故障

變壓器瓦斯愛(ài)護(hù)油箱內(nèi)部故障及油面降低

變壓器零序愛(ài)護(hù)高壓繞組、引出線及相鄰元件接地

阻抗愛(ài)護(hù)相間短路、瓦斯和縱差?lèi)?ài)護(hù)的后備愛(ài)護(hù)

表2-6發(fā)電機(jī)接地愛(ài)護(hù)配置方案反應(yīng)的故障類(lèi)型

發(fā)電機(jī)接地愛(ài)護(hù)反映故障類(lèi)型

發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組的接地

勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)勵(lì)磁回路接地

勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地愛(ài)護(hù)勵(lì)磁回路接地

表2-7特別運(yùn)行愛(ài)護(hù)配置方案反應(yīng)的故障類(lèi)型

特別運(yùn)行愛(ài)護(hù)反映故障類(lèi)型

對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)定子繞組過(guò)電流

不對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)轉(zhuǎn)子繞組過(guò)申流

勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷愛(ài)護(hù)勵(lì)磁繞組過(guò)電流

失磁愛(ài)護(hù)勵(lì)磁回路的失磁

逆功率愛(ài)護(hù)反應(yīng)逆功率

過(guò)電壓愛(ài)護(hù)定子繞組過(guò)電壓

過(guò)激磁愛(ài)護(hù)變壓器鐵芯的過(guò)激磁

表2-8其他愛(ài)護(hù)配置方案反應(yīng)的故障類(lèi)型

其它愛(ài)護(hù)反映故障類(lèi)型

非全相運(yùn)行愛(ài)護(hù)反應(yīng)非全相運(yùn)行

斷路器失靈愛(ài)護(hù)反應(yīng)斷路器故障

發(fā)電機(jī)冷卻水中斷愛(ài)護(hù)發(fā)電機(jī)斷水故障

主變壓器冷卻器全停愛(ài)護(hù)