300MW发变组保护详解

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1、发电机-变压器组保护设计第一章概述第一节发变组的故障及异常状况一、发电机可能发生的故障和异常运行状况及所需保护由于发电机结构复杂，发生故障的可能性较大，同时系统故障的可能性也较大，系统故障甚至可能损伤发电机，按照各种故障对发电机可能造成的损坏程度的不同，发电机的故障一般可分为故障和异常运行两大工况，并各自设置相应的保护。大型发电机可能的故障和相应的保护综述如下：（1）定子绕组相间短路故障。会引起巨大的短路电流，严重烧损发电机。需要装设瞬时动作的纵联差动保护。（2）定子绕组匝间短路故障。故障时同样会引起巨大短路电流而烧毁发电机

2、。要求装设瞬时动作的专用匝间短路保护。（3）定子绕组单相接地故障。是常见的故障之一，通常因绝缘破坏使得绕组对铁心短路而引起，故障时的接地电流引起的电弧一方面灼伤铁心，另一方面会进一步破坏绝缘，导致严重的定子绕组两点接地，造成匝间或相间短路。因此对于大型发电机，规定装设能灵敏地反应全部绕组接地故障的100%定子绕组接地保护。（4）发电机转子接地故障。又分为一点接地和两点接地。转子一点接地后可能诱发转子绕组两点接地，而两点接地会因磁场不平衡而引发机组剧烈震动，造成灾难性后果。因此大型汽轮发电机要求同时装设转子回路一点接地和两点接

3、地保护。（5）发电机失磁故障。发电机失磁或部分失磁是发电机常见故障之一，要求及时检测到失磁故障，并根据失磁过程的发展，采用不同的措施，来保证系统和发电机的安全，因此需要装设失磁保护。除此之外，各种系统异常工况或调节装置故障也可能使发电机处在异常运行状态，从而危及发电机安全，因此也需要装设相应的保护装置。如：（1）负荷不对称出现的负序电流可能引起发电机转子表层过热，需装反时限不对称过负荷保护。（2）对于对称过负荷，需装反时限对称过负荷保护。-43-发电机-变压器组保护设计（3）对于励磁回路过负荷，需要装设反时限转子过负荷保护。

4、（4）与系统并列运行的发电机可能因机、炉保护动作等原因将汽门关闭而引起逆功率运行，为防止汽轮机叶片与残留尾气剧烈摩擦过热而损坏汽轮机，应装设逆功率保护。（5）为防止过激磁而损坏铁心，应装设过激磁保护。（6）其他异常运行的状态还有：定子绕组过电压、低频运行、非全相运行、失步运行等，也应装设相应的保护。（7）当电压互感器或电流互感器发生断线故障时，会引起某些保护误动或拒动，因此需要装设相应的电压互感器或电流互感器断线检测和闭锁装置。二、变压器可能发生的故障和异常运行状况及所需保护变压器是电力系统中十分重要的元件，它的故障将对供电

5、可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。为了防止变压器发生各类故障和异常运行对电力系统安全运行造成不应有的损失，根据有关规程规定，应对变压器的故障和异常运行方式设立相应的继电保护。（1）防止变压器绕组和引出线相间短路、直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的差动保护。（2）防止变压器油箱内部各种短路或断线故障及油面降低的瓦斯保护。（3）防止直接接地系统中变压器外部接地短路的接地中性点零序电流保护、零序电压保护及放电间隙的零序电流保护。（4）防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备的过电流保护或阻抗保

6、护。（5）防止对称过负荷的过负荷保护。（6）反应变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护。第二节发变组保护配置的原则大型发变组结构复杂，有可能发生多种类型的故障和异常运行工况，因此需要设置几十种保护，并要求这些保护既有明确职责范围又能相互配合。目前国内已经形成各种不同的保护功能的配置方案，这些都大同小异，但又各具特点。遵循以下原则：1.各项保护功能配置完善；-43-发电机-变压器组保护设计2.选用的保护原理性能优良，有成熟的运行经验，满足各项技术要求；3.实现双重化配置；4.组屏合理，双重化的两套保护系统应分屏设置

7、，非电量保护和电气量保护也应分屏设置，以确保在发变组不停运状况下可以对其中任何一套保护系统进行检修、调整、调试，同时要求二次回路设计正确简明，接线安全可靠；5.保护系统应尽可能结构简单，具备友好的人机界面，合理的通信组网功能。各项保护功能投退和整定操作清晰简便，支持现场调试和调整功能，易于使用和维护；6.保护出口设计合理，配置灵活，以满足紧急状态下不同的动作要求和允许根据实际运行条件方便地进行调整。发变组保护功能可按设备故障性质分故障保护和异常运行保护两大类；按输入量性质分为电气量保护和非电气量保护两大类；按保护对象分为电气

8、设备故障和动力机械设备故障两大类。故障保护用以反映保护区域内发生的各种相间短路、匝间短路及接地短路等各种类型的短路故障。这些故障会对发变组造成直接破坏，这类保护构成发变组的保护主体，通常称为主保护。另外，还需要考虑发变组主保护失效，以及辅机和外部相连系统的故障对发变组的破坏问题，也需要配置