发电机差动保护原理及检验培训讲义

热电检修三部员工技术培训培训人：南宽宏培训时间：2016年03月东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练发电机差动保护原理及检验榜样、教师、教练东方希望EASTHOPE当电力系统中的电力元件发生故障时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的一般称为继电保护装置。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练1、继电保护2、继电保护系统作用•1）断开电力故障元件，最大限度地减少对电力元件本身的损坏。•2）反应电力元件不正常工作状态，如接地、过负荷等，便于监视与调整。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练2、继电保护系统作用•3）支持电力系统安全运行。特别是保护快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作用，其他稳定措施是不能与其相比拟。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练3、电力系统对继电保护的要求电力系统对继电保护的要求：1、可靠性（可信赖性和安全性）2、选择性3、快速性4、灵敏性东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练3、电力系统对继电保护的要求•可靠性（可信赖性和安全性）•可信赖性：要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能准确地完成动作，即要求不拒动。•安全性：要求继电保护在非设计要求它动作的其他所有情况下，能够可靠不动作，即要求不误动。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练3、电力系统对继电保护的要求•选择性M（电源侧）NKL（负荷侧）东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练3、电力系统对继电保护的要求•快速性•继电保护快速性是指继电保护装置应以允许的可能最快速度动作切除故障。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练3、电力系统对继电保护的要求•灵敏性•继电保护灵敏性是指继电保护装置对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作能力。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练4、继电保护有关概念1、继电保护分类：•按保护的对象分类：发电机保护、变压器保护、线路保护、母线保护、电容器（电抗器）保护等•按保护原理分类：电流差动保护、电流电压保护、距离保护、零序保护等东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练4、继电保护有关概念2、几个重要的概念•主保护•后备保护•辅助保护•异常运行保护东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练主保护•主保护——是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练后备保护•后备保护——是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。1、远后备保护2、近后备保护东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练辅助保护•辅助保护——是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练异常运行保护•异常运行保护是反应被保护设备或线路异常运行状态的保护。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练5、发电机主要保护对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。1)、纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间短路保护。2)、横联差动保护：为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时，才装设该种保护。3)、单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地保护。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练174)、励磁回路接地保护：为励磁回路的接地故障保护。5)、低励、失磁保护：为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响，100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。6)、过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护；大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练7)、定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发生短路，而短路元件的保护或断路器拒绝动作，这种保护作为外部短路的后备，也兼作纵差保护的后备保护。8)、定子绕组过电压保护：用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压，水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护，中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练9)、负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时，会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设负序电流保护。10)、失步保护：反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。11)、逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时，从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故，故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护，用于保护汽轮机。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练6、发电机纵联差动保护东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练保护构成原理，按比较发电机中性点TA与极端TA二次同名相电流的大小及相位构成。以一相差动为例，并设两侧电流的正方向指向发电机内部。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练6、发电机纵联差动保护东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练发电机纵差保护作为发电机内部相间短路故障的主保护，采用两段比率制动特性（见图2）。纵差保护有两种方案可选，即比率制动系数的纵差保护和比率制动斜率的纵差保护方案。方案一：比率制动系数的纵差保护，动作方程为：IdzICDIdzKresXIzd(1)式中：Idz、Izd分别为差动电流和制动电流，对应的计算公式见式（2），ICD为差动电流起始值，Kres为制动系数。7、CSC-300保护原理Idz=|iT-iN|Izd=1/2|iT+iN|（2）式中:iTiN分别为发电机机端和中性点的电流相量，均以指图向系统为正。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练7、CSC-300保护原理方案二：比率制动斜率的纵差保护，动作方程为：IdzIcd如果IzdIBIdzKID(Izd-IB)+Icd如果Izd≥IB（3）式中：KID为比率制动斜率，IB为拐点电流值，其它量意义与方案一相同。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练7、CSC-300保护原理东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练TA断线后发告警信号，TA断线是否闭锁差动保护可通过整定定值单中的功能位实现。为了防止一点在区内、一点区外的两点接地故障，还设有机端负序电压元件。在差动保护仅有一相满足动作条件时，除增加计算次数和TA异常判断次数外，同时机端负序电压大时，保护才发跳闸命令。7、CSC-300保护原理为了提高保护的可靠性，在稳态量差动判别的基础上，增加采样值差动作为辅助判据。装置具有完善的抗TA饱和能力以及故障恢复过程中不平衡电流对差动保护的影响。当采用完全纵差保护时，机端和中性点侧应选用同型号、同变比的TA，两侧电流互感器的二次负载宜匹配一致，以最大减轻不平衡电流，降低定值，提高灵敏度。当中性点侧引入部分分支时，发电机完全纵差保护就构成了不完全差动保护，此时采用单相出口方式，并选用比率制动斜率的纵差保护方案。当采用不完全差动时，机端和中性点侧仍可采用同型号、同变比的TA，由装置自动调整平衡。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练IdzIcdIB动作区制动区Izd图2带比率制动特性的发电机纵联差动保护动作特性东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练8、发电机完全纵差保护逻辑框图&&&&≥1A相比率差动动作B相比率差动动作C相比率差动动作纵差保护投入纵差保护出口1)两相及三相比率制动差动东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练&≥1A相比率差动动作B相比率差动动作C相比率差动动作纵差保护投入纵差保护出口负序电压8V最大线电压8V2)只有一相差动动作且有负序电压大或三相电压低（一点区内一点区外单相比率制动差动）只有一相动作东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练&≥1A相比率差动动作B相比率差动动作C相比率差动动作纵差保护投入纵差保护出口最大相差流大于1.2IeTA异常闭锁单相差动保护控制字投入3)只有一相差动动作且发生TA异常&&TA异常TA异常只有一相动作东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练&A相差流越限B相差流越限C相差流越限纵差保护投入纵差保护出口≥15s4)差流越限东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练比率制动系数方案只设两个定值。a)最小动作电流定值Icd：最小动作电流Icd按躲过发电机额定工况下差动保护差动回路中的最大不平衡电流整定。一般地，Icd=(0.2~0.3)IGe，通常整定为0.3IGe，IGe为发电机二次额定电流。9、CSC-300方案一整定计算：东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练b)差动特性比率制动系数Kres：Kres=krel.kap.kcc.ker其中，Krel为可靠系数取1.5，Kap为非周期分量系数取2.0，Kcc为同型系数取1.0，Ker为电流互感器比误差取0.1，通常为安全可靠Kres=0.3。按照上述原则整定的比率制动系数特性的差动保护，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足要求，不必进行灵敏度校验。9、CSC-300方案一整定计算：东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练a)最小动作电流定值ICD：Icd=Krel.Ker.IGe其中，Krel为可靠系数，通常取1.5；Ker为电流互感器比误差，与所采用电流互感器的型号有关，通常10P级电流互感器取0.06，5P级电流互感器取0.02。Icd建议整定为0.3IGe。如果为不完全纵差，或两侧TA特性不一致时整定为0.4IGe。b)拐点电流定值IB：完全纵差保护通常可整定IB=(0.8~1.0)IGe不完全纵差保护通常可整定IB=(0.5~0.8)IGe。9、CSC-300方案二整定计算：东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练c)差动特性比率制动斜率KID：对于比率制动的纵差保护差动特性斜率KID的整定及灵敏度校验参考《大型发电机变压器组继电保护整定计算导则》。对于不完全差动保护，其灵敏度须经过专用的内部故障分析软件进行校验。通常对于发电机完全纵差，KID整定为0.3~0.5；不完全纵差或两侧TA特性不一致时KID整定为0.5。9、CSC-300方案二整定计算：•1）、检验前的准备要求•在进行检验之前，工作(试验)人员应认真学习相关规程和CSC-300系列发变组保护的技术说明书和检验说明书，理解和熟悉检验内容和要求。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练10、发电机保护检验前的准备•2）、试验设备及试验接线的基本要求•a)为了保证检验质量，应使用继电保护微机型试验装置，其技术性能应符合部颁DL／T624—1997《继电保护微机型试验装置技术条件》的规定。•b)试验仪表应经检验合格，其精度应不低于0.5级。•c)在保证检验质量的前提下，为加快检验速度，说明书中的部分检验项目可以采用专用自动调试设备进行检验。•d)试验回路的接线原则，应使加入保护装置的电气量与实际情况相符合。模拟故障的试验回路，应具备对保护装置进行整组试验的条件。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练10、发电机保护检验前的准备•3）、试验条件和要求•a)交、直流试验电源质量和接线方式等要求参照部颁《继电保护及电网安全自动装置检验条例》有关规定执行。•b)试验时如无特殊说明，所加直流电源均为额定值（即装置上标示的电源电压等级）。•c)加入装置的试验电流和电压，如无特殊说明，均指从保护屏端子上加入。东方希望EASTHOPE榜样、教师、教练10、发电机保护检验前的准备•4）、试验过程中应注意的事项•a)熟悉工程图纸及检验说明书。•b)在试验前应先检查为防止TA二次回路开路的短接线是否正确、牢固地短接好，TV二次回路确