发电机保护和变压器保护配置和原理 云南电力研究院 * 功果桥 王荣泰 13708408034 email：happywrt 云南电力研究院 * 昆明 一、目前微机型保护的特点 合理的整机结构 装置采用整体面板、全封闭机箱 强弱电严格分开 先进的电磁兼容技术 主后一体化方案 TA、TV只接入一次，不需串接或并接，大大减 少TA断线、TV断线的可能性，保 护装置信息共享，任何故障，装置可录下一个 发变组单元的全部波形量。 总体方案为双主双后，即双套主保护、双套后备保护、双套异常 运行保护的配置方案。其思想是将一个发变组单元的全套电量保 护集成在一套装置中，主保护和后备保护共用一组TA。 对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装 置采用不同组TA，均有独立的出口跳闸回路。 非电量保护出口跳闸回路完全独立，和操作回路独立组屏。 保护总体方案设计思想 双主双后的优点 运行方便，安全可靠； 设计简洁，二次回路清晰，由于主后共用一组TA ，TA总数没有增加或有所下降； 整定、调试和维护方便。 二、RCS-985GW&TW的配屏方案 RCS-985GW 适用于大型发电机保护，主接线方 式：发电机容量100MW 及以上、一台励磁变或 励磁机。 RCS-985TW适用于大型变压器保护，主接线方 式：两圈主变（220KV或500KV出线）、一台高 厂变（两圈变）。 985GW&TW的配置方案 差动保护配置说明 配置方案1：对于300MW 及以上机组，A、B 屏 均配置发变组差动、主变差动、发电机差动、高 厂变差动。发变组差动范围一般差至高厂变低压 侧，也可选择差至高厂变高压侧。 配置方案2：对于100MW以上、300MW以下机组 ，A、B屏配置主变差动、发电机差动、高厂变差 动。 后备保护和异常运行保护配置说明 A、B屏均配置发变组单元全部后备保护，各自使用不同的 TA。 对于零序电流保护，如没有两组零序TA，则A 屏接入零序 TA，B 屏可以采用套管自产零序电流。此方式两套零序电 流保护范围有所区别，定值整定时需分别计算。 转子接地保护因两套保护之间相互影响，正常运行时只投 入一套，需退出本屏装置运行时，切换至另一套转子接地 保护。 外加20Hz 电源定子接地保护配置 配置外加20Hz电源定子接地保护时，需配置 20HZ电源、滤波器、中间变流器、分压电阻、负 荷电阻附加设备，附加设备单独组成一块屏。 失灵启动 失灵启动不应与电量保护在同一个装置内，以增 加可靠性； 失灵启动只配置一套。 电流互感器配置说明 两套电量保护采用不同的电流互感器； 主后备共用一组TA； 主变差动、发电机差动均用到机端电流，一般 引入一组TA给两套保护用，对保护性能没有影 响。RCS-985保留了两组TA输入，适用于需要 两组的特殊场合。 主变高压侧建议有一组失灵启动专用TA 电压互感器配置说明 两套电量保护尽量采用不同的电压互感器或互相 独立的绕组 对于零序电压，一般没有两个绕组，可并联接入 两套保护装置 RCS985保护装置主保护和部分后备保护介绍 发电机差动保护现状 大型发电机造价昂贵，内部故障造成的损失巨大，内部相间故障 由于故障点电势可能较低，故障时受过渡电阻影响较大，如何采 用新原理，不受过渡电阻影响，提高内部故障时保护灵敏度已成 为重要课题。 发电机差动保护普遍采用P级TA，区外故障TA不平衡电流大（尤其 在非同期合闸时），固定斜率的比率差动保护，不能很好的与TA 不平衡电流变化配合。 差动保护的功能特点 发电机差动TA饱和问题 以往认为： 发电机差动采用保护级TA，并且TA同型； 区外故障电流倍数小，一次电流完全相同，二次不平衡差流 小； 因此，为提高内部故障灵敏度，降低差动起始定值、比率制动系数。 实际情况： 发电机差动TA尽管同型，但两侧电缆长度可能不一致，部分 机组TA不是真正同型TA； 区外故障电流倍数尽管小，但非周期分量衰减慢； 结果，导致TA饱和，不平衡差流增大，差动保护屡有误动发生； 95%定子接地保护 灵敏段： 动作于出口时中性点零序电压经机端开口三角零序电 压闭锁，动作于信号时只判中性点零序电压 高定值段：躲过各种情况下最大不平衡电压 定子接地保护的功能特点 自适应三次谐波电压比率判据： 发变组并网前后机端等效电容变化较大，并网前、后各设一个定值，根据各 自状态下装置实时显示的最大三次谐波电压比率值整定，装置根据断路器位 置接点和负荷电流自动适应状态变化 频率跟踪和数字滤波器相结合，在频率4555Hz范围内三次谐波电压滤过比 不受影响 在系统频率严重偏离50HZ时，采用按频率比率制动原理 定子接地保护的功能特点 自适应三次谐波电压比率判据优点： 频率变化不会误动 解决了机组启停机过程中三次谐波电压比率判据误动的问题 。 定子接地保护的功能特点 RCS-985U定子接地保护辅助电源装置提供20Hz的外加电 源，注入到发电机定子绕组侧，与RCS-985发电机保护 装置配合，构成一套完整的外加电源式定子接地保护 。 RCS-985U采用了以进口元器件为基础的硬件系统，由 20Hz电源和20Hz滤波器、中间变流器、分压电阻几部 分构成。采用一体化设计，标准6U装置。方波电源和 滤波器采用背插式结构，便于安装和拆卸，维护方便 。 RCS-985U适用于各种容量汽轮发电机、水轮发电机、燃 汽轮发电机等发电机机组的外加低频电源定子接地保 护。 注入式定子接地保护 注入式定子接地保护原理图 一点接地设两段 灵敏I段动作于信号 II段动作于信号或跳闸 转子两点接地保护 一点接地II段动作于信号，自动(可选择) 延时投入转子两点接地保护 转子接地保护的功能特点 实时显示转子绕组对大轴绝缘电阻 转子一点接地后显示接地位置 高精度隔离放大器 隔离电压2500V 转子接地保护的功能特点 失磁保护反应发电机励磁回路故障引起的 发电机异常运行 失磁判据 低电压判据 转子电压判据 定子阻抗判据 辅助判据 失磁保护的功能特点 高压侧母线低电压判据 Upp 0.01Ie & Id 0.03Ir 延时10秒发出差流异常报警信号，但不闭锁差动保护 变压器差电流报警比率制动判据： Id 0.05Ie & Id 0.10Ir 延时10秒发出差流异常报警信号，但不闭锁差动保护 TA断线的功能特点 可靠的TA断线判据 开放式断线判据： 任一侧负序相电压大于2V 起动后任一侧任一相电流比起动前增加 起动后最大相电流大于1.2 Ie 同时有两路电流比启动前减小 发变组并网前 TA断线的功能特点 可靠的TA断线判据 差动启动时，满足以上任一条件开放差动保护，否则 ，判TA断线 在判断出TA二次回路断线后发报警信号、经控制字选 择是否闭锁比率差动保护 TA断线的功能特点 TV断线报警判据 正序电压小于30V，且任一相电流大于0.04In 负序电压3U2 大于 8V 满足以上任一条件延时10S 发TV断线报警信号 发电机中性点、开口三角TV断线报警判据 机端正序电压大于0.9Un，零序电压三次谐波分量小于0.10V 延时10S发TV断线报警信号 TV断线的功能特点 电压平衡判据 |UAB-Uab|5V |UBC-Ubc|5V |UCA-Uca|5V | U1 - U1 | 3V 满足以上任一条件延时0.2S发TV断线报警信号、并启动TV切换 失磁、失步、定子接地、过电压、过励磁、复合电压过流、逆功率 等相关保护不受影响 TV断线的功能特点 TV1一次断线闭锁判据 TV2负序电压 3U2 8V TV1自产零序电压 3U0 8V 满足以上条件延时100ms发TV1一次断线报警信号，并闭 锁定子三次谐波电压差动判据，但不闭锁定子三次谐波 电压比率判据 TV断线的功能特点 TV断线的功能特点 TV2一次断线闭锁判据 TV1负序电压 3U2 8V TV2 自产零序电压 3U0 8V 满足以上条件延时60ms发TV2一次断线报警信号，并闭锁 纵向零序电压匝间保护 谢谢！