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大机组保护讲义

大容量机组的发变组保护

一．大容量机组的特点：1．参数方面：

随着机组容量的增大，Xd（同步电抗）、X’d（暂态电抗）、X”d（次暂态电抗）增大，R减小，这样造成：（1）异步运行时的异步转矩变小，滑差加大，容易失步。（2）短路电流水平降低，要求保护更加灵敏。（3）Ta（定子回路时间常数）增大，使非周期电流分量衰减大大变慢，严重恶化了保护用电流互感器的各种特性。

2．结构方面：

（1）．材料利用率高，要求冷却条件好，后备保护完善。

（2）．汽轮机轴向长度与直径比变大，振动加剧，容易发生匝间短路。3．运行方面：

（1）．励磁复杂，容易失磁。

（2）．保护误动或拒动都会带来很大危害，同时要求保护更快速，更灵敏。

（3）．不应频繁起停机，更不可轻易紧急跳闸停机。二．大容量机组的保护配置及原理：

大容量机组根据自身特点及可能发生的故障和异常情况，一般应配置如下保护：

发电机差动保护。它为定子绕组及其引出线相间短路的主保护，采用比率制动原理，动作逻辑为循环闭锁方式，保护范围是定子绕组及其引出线，一般0秒动作切除故障。

所谓比率制动原理，即是根据发电机正常运行时的不平衡电流曲线，作出一条躲过不平衡电流的动作边界曲线，这条曲线叫做比率制动曲线，在短路电流小于起始制动电流时，保护装置处于无制动状态，其动作电流很小（小于额定电流），保护具有较高的灵敏度。当外部短路电流增大时，保护的动作电流又自动提高，使其可靠不动作。它反应了保护的比率制动特性，发电机差动方程即是以此为依据写出来的。

Id

Isd 比率制动曲线

Iq 不平衡电流曲线

Ig Iz

比率制动特性曲线动作方程：‖Id—Iq‖≥Kz‖Iz—Ig‖

所谓循环闭锁方式，即是当发电机内部发生相间短路时，二相或三相差动同时动作，或者是发生了一点在区内另外一点在区外的两点接地故障时，一相差动动作且同时有负序电压产生，那么保护均出口跳闸。若后一种情况仅一相差动动作而无负序电压时则认为是CT断线，负序电压常时间存在而同时无差电流时，则为PT断线。保护的逻辑图如下：

CT断线

A相差动

只 一

B相差动 相

C相差动

差 动

动 跳闸

+

U2 t/0

PT断线

A相差动 任 两

相

B相差动 差 动

或

C相差动

三 相

发电机差动保护动作逻辑图

主变差动保护。它为主变内部故障的主保护，反应变压器油箱内部、套管和引出线的相

间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障。保护采用有二次谐波制动的比率差动原理，考虑到循环闭锁采用耦合原理受环境影响大，故出口逻辑采用二次谐波制动与单差动方式。我厂二期机组为四侧差动，‖I1+I2+I3+I4‖≥KMax｛I1，I2，I3，I4｝。保护逻辑图如下：

A相差动

B相差动 ≥

C相差动

跳闸

A相二次谐波制动

≥

B相二次谐波制动

C相二次谐波制动

CT断线

t1/0 发信

主变差动保护动作逻辑图

保护范围包括发电机封母、厂变高压侧封母、主变及主变高压侧出线等，一般0秒动作切除故障。变压器差动与发电机差动的最大区别就在于它存在励磁涌流的影响，空载合闸状态下或外部短路切除后，励磁涌流约为2Ie，但负荷状态下，励磁电流只有约0.2%Ie。而

且低压绕组贴近铁芯，高压绕组远离铁芯（漏抗大），故在低压侧空载合闸涌流大，在高压侧空载合闸涌流小，这也是大机组采用单元式接线的一个重要原因。采用二次谐波制动原理虽然能在一定程度上防止空载合闸时的保护误动，但也存在二次谐波制动比大及内部故障时由自由电流造成保护拒动的可能。另外，由于变压器是靠磁路联接的，而且两侧CT变比也不一致，这就使得正常运行时的差流较发电机差流要大。

发变组差动保护。它为发电机、变压器及其引出线故障的双重化主保护。我厂二期机组为五侧差动，保护原理同主变差动，保护范围包括发电机及其引出线、封母，主变及其套管引出线、500KV侧出线，厂变及其套管引出线、低压侧引线等。一般0秒动作切除故障。

发电机定子匝间保护。它为发电机定子匝间短路及定子绕组分支开焊故障的主保护。保护反应发电机纵向零序电压的基波分量。“零序”电压取自机端专用PT的开口三角形绕组，该专用PT采用全绝缘PT，其一次侧中性点与发电机中性点通过高压电缆相联而不接地。“零序”电压中的三次谐波不平衡量由三次谐波滤过器滤除。为准确、灵敏反应内部匝间故障，同时防止外部短路时保护误动，本保护以纵向“零序”电压中三次谐波增量变化来区分内外故障。当内部故障时，3U0↑、3Uw↑，当外部故障时，3U0↑、3U3w↑↑。保护分两段：I段为次灵敏段：动作值必须躲过任何外部故障时可能出现的基波不平衡量，保护瞬时出口。II段为灵敏段：动作值可靠躲过正常运行时出现的