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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!
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