發(fā)變組繼電保護(hù)原理及動(dòng)作過(guò)程

發(fā)變組繼電保護(hù)原理及動(dòng)作過(guò)程

一、發(fā)變組繼電保護(hù)配置的根本要求：發(fā)變組繼電保護(hù)繼電保護(hù)配置

過(guò)程中必須滿足四性（即：可靠性、選擇性、速動(dòng)性及靈敏性）的要

求，必須保證在各種發(fā)機(jī)電異?；蛘吖收锨闆r下正確的發(fā)信或者出口

動(dòng)作。根據(jù)GB14285的規(guī)定，按照故障或者異常運(yùn)行方式性質(zhì)不

同，機(jī)組熱力系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的條件，我公司發(fā)變組保護(hù)的出口方式

有以下幾種：1.全停：斷開(kāi)辟機(jī)電-

變壓器組斷路器、滅磁，關(guān)閉原動(dòng)機(jī)主汽門，啟動(dòng)快切斷開(kāi)廠分支斷

路器。

2.降低勵(lì)磁。

3.減出力。4.程序跳閘：先關(guān)主汽門，

待逆功率保護(hù)動(dòng)作后斷開(kāi)主斷路器并滅磁。

5.信號(hào)：發(fā)出聲光信號(hào)。

二、我公司發(fā)變組保護(hù)配置情況介紹，

我公司發(fā)變組保護(hù)每臺(tái)機(jī)共有三面屏柜，分別為發(fā)變組保護(hù)A柜、B

柜、C柜，A柜及B柜為冗余設(shè)計(jì)，兩面柜的保護(hù)配置徹底一樣，都

是發(fā)變組的電氣量保護(hù)；C柜為主變和高廠變的非電量保護(hù)。

發(fā)變組電氣量保護(hù)配置有以下幾種類型：1.定子繞組

及變壓器繞組部故障主保護(hù)：發(fā)機(jī)電差動(dòng)、主變壓器差動(dòng)、發(fā)變組

差動(dòng)、高廠變差動(dòng)、勵(lì)磁變差動(dòng)、發(fā)機(jī)電匝間保護(hù)、定子接地。

2.定子繞組及變壓器繞組部故障后備保護(hù)：發(fā)機(jī)電對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、發(fā)

機(jī)電不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、低阻抗、高廠變復(fù)壓過(guò)流、勵(lì)磁變過(guò)流、勵(lì)磁繞

組過(guò)負(fù)荷。

3.轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

4.發(fā)機(jī)電失磁保護(hù)

5.發(fā)機(jī)電失步保護(hù)

6.發(fā)機(jī)電異常運(yùn)行保護(hù)：發(fā)機(jī)電過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、發(fā)機(jī)電頻率異常保護(hù)、

發(fā)機(jī)電逆功率保護(hù)、發(fā)機(jī)電程跳逆功率保護(hù)、啟停機(jī)保護(hù)、斷口閃絡(luò)

保護(hù)、發(fā)機(jī)電斷水、發(fā)機(jī)電熱工。

7.主變（間隙）零序保護(hù)8.廠用電后備保護(hù)：

廠變分支過(guò)流、分支限時(shí)速斷、分支零序過(guò)流。9.斷路器失靈啟動(dòng)

變壓器非電量保護(hù)：

1.變壓器重瓦斯

2.變壓器輕瓦斯

3.變壓器壓力釋放

4.變壓器油溫異常

5.變壓器油位異常

6.變壓器冷卻器全停

三、重要保護(hù)簡(jiǎn)紹

1.差動(dòng)保護(hù)：包括發(fā)機(jī)電差動(dòng)、發(fā)變組差動(dòng)、主變差動(dòng)、廠變差動(dòng)、

勵(lì)磁變差動(dòng)。我司保護(hù)裝置的差動(dòng)保護(hù)采用比率制動(dòng)式保護(hù)，以各側(cè)

Z.

電流差為動(dòng)作電流，三側(cè)電流最大值或者兩側(cè)電流平均值做為制動(dòng)

電濟(jì)1。回路示意圖及制動(dòng)特性圖如下：

差動(dòng)保護(hù)屬于嚴(yán)重部故障，動(dòng)作于全停。

2.發(fā)機(jī)電匝間保護(hù)：我公司發(fā)機(jī)電只引出3個(gè)端子，中性點(diǎn)也

只可能有3個(gè)引出端，對(duì)于定子繞組的匝間短路無(wú)法配置裂相橫差保

護(hù)和零序電流型橫差保護(hù)。因此采用縱向基波零序電壓保護(hù)?？v向基

波零序電壓保護(hù)用于保護(hù)發(fā)機(jī)電定子繞組匝間短路或者開(kāi)焊故障，實(shí)

際上此保護(hù)也反響發(fā)機(jī)電相間短路。

因?yàn)榘l(fā)機(jī)電中性點(diǎn)不直接接地，所以發(fā)機(jī)電部相間、匝間短路表

現(xiàn)為機(jī)端三相對(duì)中性點(diǎn)的不平衡，即對(duì)中性點(diǎn)而言機(jī)端浮現(xiàn)縱向零序

電壓3U0:為了防止外部短路時(shí)誤動(dòng)作，普通會(huì)增設(shè)故障分量負(fù)序

方向元件，當(dāng)外部短路時(shí)負(fù)序方向由系統(tǒng)流入發(fā)機(jī)電，部短路時(shí)負(fù)序

方向由發(fā)機(jī)電流入系統(tǒng)。

發(fā)機(jī)電匝間保護(hù)屬于嚴(yán)重部故障，動(dòng)作于全停。

3.發(fā)機(jī)電定子接地保護(hù)：

1）基波零序電壓

定子繞組的單相接地（定子繞組與鐵芯間的絕緣破壞）是發(fā)機(jī)電

最常見(jiàn)的一種故障，大中型發(fā)機(jī)電定子繞組中性點(diǎn)不接地或者經(jīng)高阻

抗接地。它具有普通不接地系統(tǒng)單相接地短路特點(diǎn)

設(shè)A相距中性點(diǎn)a處單相接地發(fā)機(jī)電中性點(diǎn)將發(fā)生位移，產(chǎn)生零

序電壓。故障點(diǎn)零序電壓為U=1/3（U+U+U）=—aE

do（a）dAdBdAA

我公司基波定子接地定值為10V,保護(hù)定子的90%,動(dòng)作為全停。

Z.

2）三次諧波電壓

動(dòng)作原理：

a）汽輪發(fā)機(jī)電正常運(yùn)行時(shí)、機(jī)端三次諧波電壓U小于中性點(diǎn)三次諧3T

波電壓U3,兩者雖在大小上不相等，但相位徹底一致；

N

b）當(dāng)金屬性接地故障點(diǎn)位于挨近中性點(diǎn)的半個(gè)繞組區(qū)域時(shí)，

U絕對(duì)值小于U絕對(duì)值；當(dāng)金屬性接地故障點(diǎn)挨近機(jī)端時(shí)正好相

3N3T

反，此時(shí)和正常狀態(tài)難以區(qū)分；

C）接地點(diǎn)越挨近中性點(diǎn)，比擬三次諧波絕對(duì)值得接地保護(hù)能動(dòng)作的

過(guò)渡電阻越大，表現(xiàn)越靈敏；當(dāng)接地點(diǎn)位于繞組中心9=0.5）時(shí)，

保護(hù)能動(dòng)作的過(guò)渡電阻為0;接地點(diǎn)挨近機(jī)端一側(cè)（a>0.5）,則金屬

性接地也不能動(dòng)作。

我公司保護(hù)方案基波零序過(guò)電壓保護(hù)與三次諧波電壓保護(hù)共同組

成1（）（）%單相接地保護(hù)。

三次諧波電壓保護(hù)由動(dòng)作接近于中性點(diǎn)，故障電流小，動(dòng)作于發(fā)信。

斷動(dòng)作后，經(jīng)檢查確定，應(yīng)向省調(diào)申請(qǐng)停機(jī)處理，以防止事故擴(kuò)大。

3.發(fā)機(jī)電對(duì)稱過(guò)負(fù)荷：發(fā)機(jī)電對(duì)稱過(guò)負(fù)荷分為定時(shí)限和反時(shí)限，

定時(shí)限啟動(dòng)為1.15倍額定電流，動(dòng)作于減負(fù)荷。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷常數(shù)為

37.5,動(dòng)作于程跳。

4.發(fā)機(jī)電不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷：電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路，或者三相

負(fù)荷不對(duì)稱時(shí)，將有負(fù)序電流過(guò)發(fā)機(jī)電的定子繞組，并在發(fā)機(jī)電中產(chǎn)

生相對(duì)于轉(zhuǎn)子以兩倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生倍頻

電流。倍頻電流在流過(guò)轉(zhuǎn)子表層時(shí)，將在護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子本體之間和槽

楔與

Z.

槽壁之間等接觸面上形成過(guò)熱點(diǎn)，將轉(zhuǎn)子燒傷，還將形成局部高溫,

導(dǎo)致轉(zhuǎn)子表層金屬材料的強(qiáng)度下降，危機(jī)機(jī)組的安全。

不對(duì)稱定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按發(fā)機(jī)電長(zhǎng)期允許的負(fù)序

電流I下能可靠返回的條件整定，動(dòng)作于信號(hào)

2oo

不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷反時(shí)限保護(hù)的動(dòng)作特性，由創(chuàng)造廠家提供的轉(zhuǎn)子表

層允許的負(fù)序過(guò)負(fù)荷能力確定。動(dòng)作于全停。

5.低阻抗保護(hù)：與路線阻抗保護(hù)配合，作為發(fā)-變組的后備保護(hù)。

動(dòng)作于全停。

6.轉(zhuǎn)子接地保護(hù)：發(fā)機(jī)電轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障是發(fā)機(jī)電常見(jiàn)的故

障形式之一，兩點(diǎn)接地故障也時(shí)有發(fā)生，一點(diǎn)接地故障對(duì)發(fā)機(jī)電并不

造成危害，但假設(shè)再相繼發(fā)生第二點(diǎn)接地故障，則局部轉(zhuǎn)子繞組被短

路，可能燒傷轉(zhuǎn)子本體，振動(dòng)加劇，甚至可能發(fā)生軸系和汽輪機(jī)磁化，

使機(jī)組修復(fù)艱難、延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間。我公司在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)

出信號(hào)后，應(yīng)即將轉(zhuǎn)移負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停機(jī)檢修。兩點(diǎn)接地保護(hù)2.5

秒動(dòng)作于停機(jī)。

7.發(fā)機(jī)電失磁保護(hù)：失磁保護(hù)，有時(shí)也稱為低勵(lì)保護(hù)。低勵(lì)，

表示發(fā)機(jī)電的勵(lì)磁電流低于靜穩(wěn)極限所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流，與正常欠勵(lì)

運(yùn)行和徹底失磁不同；失磁，表示發(fā)機(jī)電徹底失去勵(lì)磁。發(fā)機(jī)電低勵(lì)

或者失磁是常見(jiàn)的故障形式，特殊是大型機(jī)組，勵(lì)磁系統(tǒng)的環(huán)節(jié)比擬多,

增加了發(fā)生低勵(lì)和失磁的時(shí)機(jī)。主要判據(jù)如下：

I）系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)

高壓母線三一樣時(shí)低電壓繼電器。本判據(jù)主要用于防止由發(fā)機(jī)電低勵(lì)

Z.

失磁故障引起無(wú)功儲(chǔ)藏缺乏的系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。

2）發(fā)機(jī)電側(cè)主判據(jù)：

a）靜穩(wěn)極限勵(lì)磁低電壓判據(jù)；

b）靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)。

動(dòng)作情況：靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)延時(shí).L5秒動(dòng)作于切換廠用電

靜穩(wěn)極限阻抗判據(jù)與靜穩(wěn)極限勵(lì)磁低電壓判據(jù)延時(shí)3秒出口程

跳。

8.發(fā)機(jī)電失步保護(hù)：采用機(jī)端阻抗雙透鏡原理構(gòu)成，滑極次數(shù)為

2,延時(shí)1秒出口程跳。

9.過(guò)勵(lì)磁保護(hù)：電壓的升高和頻率的降低均可導(dǎo)致定子鐵芯工作

磁密增大，反復(fù)過(guò)勵(lì)磁，將因過(guò)熱而使絕緣老化、使繞組的絕緣強(qiáng)度

和機(jī)械性能惡化，降低設(shè)備的使用壽命。當(dāng)發(fā)機(jī)電與主變壓器之間無(wú)

斷路器而共用一套過(guò)勵(lì)磁保護(hù)時(shí)，其整定值按過(guò)勵(lì)磁能力較低的要求

整定。我公司按發(fā)機(jī)電過(guò)勵(lì)磁能力整定。發(fā)機(jī)電過(guò)勵(lì)磁保護(hù)有定時(shí)限

及反時(shí)限兩種，動(dòng)作原理為電壓標(biāo)么值與頻率標(biāo)么值的比值大于定值

動(dòng)作。定時(shí)限動(dòng)作于減勵(lì)磁，反時(shí)限動(dòng)作于程跳。10.頻率

異常保護(hù)：包括過(guò)頻段、低頻段及低頻累加保護(hù)，低頻累加依據(jù)發(fā)

機(jī)電容許低頻累加能力整定。過(guò)頻段、低頻段出口發(fā)信，低頻累加

出口程跳。

11.過(guò)電壓保護(hù)：對(duì)于200MW及以上大型汽輪發(fā)機(jī)電，由于

運(yùn)行實(shí)踐中，浮現(xiàn)危及絕緣安全的過(guò)電壓是比擬常見(jiàn)的現(xiàn)象，普通都

裝設(shè)有過(guò)電壓保護(hù)。經(jīng)0.5秒延時(shí)動(dòng)作于全停。

Z.

12.發(fā)機(jī)電逆功率和程跳逆功率保護(hù)：與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的發(fā)

機(jī)電，由于各種原于是停頓供應(yīng)原動(dòng)機(jī)能量時(shí)，將從系統(tǒng)吸取能量變

為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)在其主汽門關(guān)閉后，轉(zhuǎn)子和

葉片的旋轉(zhuǎn)會(huì)引起風(fēng)損，風(fēng)損與轉(zhuǎn)子葉輪直徑和葉片長(zhǎng)度有關(guān)，所以

在汽輪機(jī)的排氣端風(fēng)損最大：風(fēng)損還與周圍蒸汽密度成正比，一旦機(jī)

組失去真空，使排除蒸汽的密度增大，風(fēng)損將劇烈增加。因?yàn)槟婀β?/p>

運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有蒸汽流通過(guò)汽輪機(jī)，由風(fēng)損造成的熱量不能被帶走，會(huì)

使汽輪機(jī)葉片過(guò)熱以致?lián)p壞。逆功率保護(hù)延時(shí)120s出口全停，程跳

逆功率（逆功率與主汽門關(guān)閉）延時(shí)1s出口全停。

13.啟停機(jī)保護(hù)：?jiǎn)⑼C(jī)時(shí)發(fā)生定子接地動(dòng)作于滅磁。由于不加

三次諧波過(guò)濾，動(dòng)作比定子接地保護(hù)靈敏。正常啟機(jī)后退出。

14.斷路器斷口閃絡(luò)：動(dòng)作判據(jù)為斷路器斷開(kāi)與負(fù)序電流，延時(shí)

2秒動(dòng)作于滅磁，發(fā)機(jī)電并網(wǎng)后退出該保護(hù)。

15.發(fā)機(jī)電斷水保護(hù)：發(fā)機(jī)電冷卻水?dāng)嗨畷r(shí)動(dòng)作，動(dòng)作出口程跳°

16.發(fā)機(jī)電熱工保護(hù)：熱工保護(hù)汽機(jī)跳閘時(shí)動(dòng)作，出口于程跳。

17.勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷：又稱轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷，根據(jù)發(fā)機(jī)電轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷

能力整定，動(dòng)作方式有定時(shí)限及反時(shí)限，定時(shí)限3秒出口減勵(lì)磁，反

時(shí)限出口程跳。

18.高廠變復(fù)壓過(guò)流：延時(shí)21秒動(dòng)作于全停。

19.勵(lì)磁變過(guò)流：躲過(guò)勵(lì)磁變通過(guò)的強(qiáng)勵(lì)電流，經(jīng)2.5秒動(dòng)作于全停。

20.主變零序過(guò)流：一段發(fā)信，二段延時(shí)6秒出口全停。

Z.

21.分支限時(shí)速斷、分支過(guò)流、分支零序過(guò)流出口于本側(cè)6KV

斷路器。

22.斷路器失靈：動(dòng)作判據(jù)為發(fā)機(jī)電保護(hù)啟動(dòng)失