,发变组保护配置及原理,设备部电气室 王 冰,发变组保护配置及原理,一、概述： 托克托发电公司#1-#8机组发电机、变压器保护分别采用了GE公司、国电南自公司、南瑞公司生产的微机保护装置。 按照国网公司18项反措要求全部实现了双重化配置。能够保护发电机、变压器所有的故障类型。,发变组保护配置及原理,二、双重化设计含义： 1、每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。 2、220kV及以上电压等级变压器（含发电厂的起动/备用变压器）等主设备，以及容量在100MW及以上的发变组微机保护应按照双重化配置（非电量保护除外）。对于600MW级及以上发电机组应装设双重化的电气量保护，对非电气量保护应根据主设备配套情况，有条件的也可进行双重化配置。 3、双重化配置的变压器和单元制接线方式的发变组应使用主、后一体化的保护装置；对非单元制接线或特殊接线方式的发变组则应根据主设备的一次接线方式，按双重化的要求进行保护配置。,发变组保护配置及原理,4、两套主保护的电流回路应分别取自电流互感器互相独立的绕组，并合理分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死区。 5、两套主保护的电压回路宜分别接入电压互感器的不同二次绕组。 6、两套完整、独立的电气量保护和一套非电量保护应使用各自独立的电源 回路（包括直流空气小开关及其直流电源监视回路），在保护柜上的安装位置应相对独立。 7、两套电气量保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。 8、非电量保护应同时作用于断路器的两个跳闸线圈。,发变组保护配置及原理,三、保护装置配置： 1、一期保护装置配置： 一期发变组保护A、B屏分别采用了GE（美国）公司生产的DGP（发电机保护）、DTP（主变、引线保护）、SR745(高厂变、大差保护）、LPSO（失步保护）、MIF（励磁变保护），以上各装置构成一套完整的电气量保护。 发变组保护C屏采用了南瑞（南京）公司生产的RCS-985保护装置，构成另一套完整的电气量保护。 发变组保护D屏采用了南瑞（南京）公司生产的RCS-974保护装置，构成非电量保护。,发变组保护配置及原理,2、二、三、四期保护装置配置： 发变组保护A屏采用了GE（美国）公司生产的G60(发电机保护）、T60（主变保护）、T35（高厂变保护）、LGX（逻辑箱）构成一套完整的电气量保护。 发变组保护B屏采用了南自（南京）公司生产的两台DGT-801装置构成另一套完整的电气量保护。 发变组保护C屏采用了GE（美国）公司生产的T60L（励磁变保护）、C30（非电量保护） LGX（逻辑箱）构成。,发变组保护配置及原理,四、常见的故障类型： 1、反应定子绕组的故障 短路故障：两相、三相短路故障； 接地故障：单相接地、两点接地短路故障； 匝间短路故障：同相同分支匝间、同相异分支匝间； 2、反应转子绕组的故障 转子一点接地故障、转子两点接地故障、部分转子绕组匝间故障； 3、异常运行 过负荷、过电压、过激磁、逆功率、误上电、失磁、失步、频率异常等；,发变组保护配置及原理,五、常见保护种类： 1、反应短路故障的主保护（12种） 发电机纵联差动保护、发电机裂相横差保护、发电机不完全差动保护； 匝间保护（单元件横差保护、纵向零压保护）； 转子两点接地保护； 主变压器差动保护、发变组大差动保护、高压厂用变压器差动保护； 励磁变压器差动保护、励磁机差动保护； 电缆差动保护。,发变组保护配置及原理,2、反应短路故障的后备保护（5种） 复合电压闭锁过电流保护、记忆过电流保护； 复合过电流保护、限时速断过电流保护； 阻抗保护。 3、反应接地故障的保护（7种） 发电机定子接地保护、转子一点接地保护 主变高压侧零序电流保护、间隙零序电流保护、零序电压保护； 高厂变低压侧零序电流保护、零序电压保护,发变组保护配置及原理,4、反应异常运行的保护（18种） 定、反时限的定子过负荷保护、负序过负荷保护、转子过负荷保护； 过电压保护、过激磁保护； 失磁保护、失步保护； 逆功率保护、程跳逆功率保护； 频率异常保护； 误上电保护、起停机保护（临时性保护）； 变压器过负荷、启动通风、闭锁调压保护； TA和TV断线异常检测。,发变组保护配置及原理,5、主变高压侧断路器辅助保护（3种） 非全相保护； 失灵启动； 断口闪络保护等。 6、变压器非电量保护 轻瓦斯、重瓦斯； 油位、油温、绕组温度； 压力释放、冷却器故障、冷却器电源消失等； 7、发电机非电量保护 热工、断水、系统故障联跳、励磁系统故障等；,发变组保护配置及原理,六、保护原理介绍： 1、发电机纵差动保护 发电机纵差动保护是发电机相间短路的主保护。根据接入发电机中性点电流的份额（即接入全部中性点电流或只取一部分电流接入），可分为完全纵差保护和不完全纵差保护。另外，根据算法不同，可以构成比率制动特性差动保护和标积制动式差动保护。 不完全纵差保护，适用于每相定子绕组为多分支的大型发电机。它除了能反应发电机相间短路故障，尚能反应定子线棒开焊及分支匝间短路。 动作特性由二部分组成：即无制动部分和比率制动部分。这种动作特性的优点是：在区内故障电流小时，它具有较高的动作灵敏度；而在区外故障时，它具有较强的躲过暂态不平衡差流的能力。,发变组保护配置及原理,差动保护比率制动特性图,发变组保护配置及原理,2、变压器纵差动保护 变压器纵差动保护，是变压器内部及引出线上短路故障的主保护，它能反应变压器内部及引出线上的相间短路、匝间短路及大电流系统侧的单相接地短路故障。另外，尚能躲过变压器空充电及外部故障切除后的励磁涌流。 3、发电机基波零序电压式定子接地保护 基波零序电压式定子接地保护，保护范围为由机端至机内90%左右的定子绕组单相接地故障。可作小机组的定子接地保护。也可与三次谐波定子接地保护合用，组成大、中型发电机的100%定子接地保护。 保护接入3U0电压，取自发电机机端TV开口三角绕组两端，或取自发电机中性点单相TV（或配电变压器或消弧线圈）的二次。,发变组保护配置及原理,4、发电机失磁保护（阻抗原理） 正常运行时，若用阻抗复平面表示机端测量阻抗，则阻抗的轨迹在第一象限（滞相运行）或第四象限（进相运行）内。发电机失磁后，机端测量阻抗的轨迹将沿着等有功阻抗园进入异步边界园内。 阻抗型失磁保护，通常由阻抗判据（Zg）、转子低电压判据（Vfd）、机端低电压判据（Ug）、系统低电压判据（Un）及过功率判据（P）构成。,发变组保护配置及原理,5、发电机逆功率保护 并网运行的汽轮发电机，在主汽门关闭后，便作为同步电动机运行。但从电网中吸收有功，拖着汽轮机旋转。由于汽缸中充满蒸汽，它与汽轮机叶片磨擦产生热，使汽轮机叶片过热。长期运行，损坏汽轮机叶片。 6、发电机频率异常保护 汽轮机叶片有自己的自振频率。并网运行的发电机，当系统频率异常时，汽轮机叶片可能产生共振，从而使叶片发生疲劳，长久下去可能损坏汽轮机的叶片。 发电机频率异常保护，是保护汽轮机安全的。,发变组保护配置及原理,7、过激磁保护（包括发电机、变压器） 发电机或变压器过激磁运行时，电流会很大，电流波形将发生严重畸变，漏磁大大增加，长时间运行损坏发电机或变压器。因此，对于大容量发电机及变压器，装设过激磁保护非常必要。 8、阻抗保护（包括发电机、变压器） 发电机变压器低阻抗保护，主要作为发电机及变压器相间短路的后备保护，有时还兼作相邻设备（母线、线路等）相间短路的后备保护。 9、发电机误上电保护及断路器闪络保护 发电机误上电的可能有两种情况：第一种是发电机在盘车或升速过程中（未加励磁）突然并入电网；第二种情况是非同期合闸。 发电机在盘车或升速过程中突然并入电网，将产生很大的定子电流，损坏发电机。另外，当发电机转速很低时出现工频定子电流，定子旋转磁场将切割转子绕组，造成转子过热损伤。目前500KV系统中广泛采用的3/2断路器接线增加了误上电的几率。 发电机非同期合闸，将产生很大的冲击电流及转矩，可能损坏发电机及引起系统振荡。 因此，对于大型发电机应装设误上电保护。,发变组保护配置及原理,10、变压器瓦斯保护 瓦斯保护是变压器的住保护，能够有效的反应变压器内部故障。 轻瓦斯保护的气体继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯保护的气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。 正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在有种，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部故障时，故障点局部发生高热，引起附近的变压器油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其他材料在电弧和放电等的作用下电离而产生气体。故障轻微时，排出的气体缓慢上升而进入气体继电器，使油面下降，开口杯产生以支点为轴的逆时针方向转动，使干簧触点接通，发出信号。 当变压器内部故障严重时，将产生强烈的气体，使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。,发变组保护配置及原理,进行以下工作时，应将重瓦斯保护退出： 1、进行注油和滤油时。 2、进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。 3、除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。 4、开、闭气体继电器连接管上的阀门时。 5、在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。 6、对于充氮变压器，当油枕抽真空或补充氮气时，变压器注油、滤油、充氮（抽真空）、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯保护投入跳闸。,发变组保护配置及原理,六、运行人员巡检注意项目： 一期发变组保护： 发变组保护A柜：,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：DTP主变保护装置 需要注意：运行等正常时为绿色，异常时为红色；保护信号灯正常时全部熄灭。,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：DGP发电机保护装置 需要注意：运行等正常时为绿色，异常时为红色；保护信号灯正常时全部熄灭。,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：LPSO失步保护装置 需要注意：运行灯（status）正常时为绿色，异常时为红色；trip信号灯正常时熄灭。,发变组保护配置及原理,发变组保护B柜：,发变组保护配置及原理,发变组保护B柜： 需要注意：运行灯（in service）正常时为绿色，异常时为红色；trip、alarm、pickup信号灯正 常时熄灭。,发变组保护配置及原理,发变组保护C柜： 需要注意：运行灯正常时为绿色，异常时为红色；跳闸、告警、TV/TA断线信号灯正常时全部熄灭。,发变组保护配置及原理,发变组保护D柜：,发变组保护配置及原理,二-四期发变组保护： 发变组保护A柜：,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：G60发电机保护装置 需要注意：需要注意：运行灯（in service）正常时为绿色，异常时为红色；trip、alarm、pickup信号灯正常时熄灭。,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：T60发电机保护装置,发变组保护配置及原理,发变组保护A柜：T35高厂变保护装置,发变组保护配置及原理,发变组保护B柜：,发变组保护配置及原理,发变组保护C柜：,发变组保护配置及原理,发变组保护C柜：WFH转子接地保护装置,发变组保护配置及原理,发变组保护C柜：T60L励磁变保护装置,发变组保护配置及原理,发变组保护C柜：C30励磁变保护装置,发变组保护配置及原理,发变组保护C柜：LGX逻辑箱,发变组保护配置及原理,发变组保护D柜：,发变组保护配置及原理,七、二次接线图讲解： 见附图,发变组保护配置及原理,八、保护出口方式： 停机：断开发电机断路器、灭磁、关闭主汽门。 解列灭磁：断开发电机断路器、灭磁、汽轮机甩负荷。 解列：断开发电机断路器、汽轮机甩负荷。 减出力：将原动机出力减到给定值。 程序跳闸：汽轮机，首先关闭主气门，待逆功率保护动作后，再跳开发电机 断路器并灭磁；水轮机首先关闭导水翼到空载位置