发电机-变压器组的微机继电保护装置采用双重化配置(非电气量除外),其特点如下:1.两套发电机-变压器组的微机继电保护装置(包括出口跳闸回路)完整、独立安装在各自的屏内,之间没有任何电气联系。
当运行中的一套保护因异常需退出或检修时,不影响另一套保护的正常运行。
2.每套保护装置均配置完整的差动等主保护、后备保护及异常保护,能反应被保护设备的各种故障运行状态。
3.每套装置的交流电压和交流电流分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组,其保护范围应交叉重迭,避免死区。
4.非电量保护设置独立的电源回路(包括直流小空气开关及直流电源监视回路),出口跳闸回路应完全独立,在保护柜上的安装位置也相应相对独立。
发变组保护柜配置情况我公司发变组保护采用了国电南京自动化股份有限公司生产的DGT801系列保护装置。
每台机组各配5面发变组保护柜,A/B柜为发电机、励磁变的保护,每个柜子各配有两套DGT801B装置,分别为主保护、后备保护装置;C/D柜为两台高压厂变的电气量保护,每个柜子各配有两套DGT801C保护装置;E柜为发变组非电量保护,配有两套DGT801F保护装置。
保护装置电源保护装置的直流电源:每面保护盘有两路直流电源,分别取自单元机组的110V直流A、B段,通过转换开关进行切换,注意:两套保护的直流电源不能同时取自同一直流母线上。
保护装置的交流电源:保护装置的交流电源取自机组UPS电源,由于打印机使用。
发电机保护配置1.发电机差动保护(-K87)2.发电机定子接地保护(-K64G1,-K64G2)3.发电机失磁保护(-K40)4.发电机失步保护(-K78)5.发电机定子匝间保护(-K58)6.阻抗保护(-K21)7.发电机负序电流保护(-K46)8.发电机过电压保护(-K59)9.突加电压保护(-K50/27)10.过激磁保护(-K24)11.电压制动过电流保护(-K51/27)12.发电机过负荷保护(-K49)13.发电机逆功率保护(-K32)14.频率异常保护(-K81)15.起停机保护(-K50/81)发电机励磁系统保护配置1.励磁变压器差动保护(-K87):2.励磁变速断保护(-K50)3.励磁变过流保护(-K51)4.励磁系统过负荷保护(-K49)5.发电机转子一点接地保护主变压器电气量保护配置1.主变压器差动保护(-K87):2.主变复合电压闭锁过流保护(-K51/27)3.主变高压侧零序方向过流保护(-K51N)4.主变过激磁保护:5.500kV断路器闪络保护(-K47)6.500kV断路器非全相保护(-K28)7.发电机变压器组断路器失灵保护(50BF)高厂变电气量保护配置1.高厂变差动保护-K872.差动速断保护-K87/K503.复合电压闭锁过流保护(-K51/46)4.高厂变低压侧零序过流保护(-K51N)5.高厂变低压侧限时速断/过流保护(-K151/150)变压器非电气量保护配置1.重瓦斯保护2.轻瓦斯保护3.油位高4.油位低5.压力释放6.油温过高7.冷却系统故障8.冷却器全停保护(主变)PT、CT的作用1.发电机中性点PT:40kVA、20kV/0.22KV二次电阻:0.47欧姆。
保护A、B套。
DCS电压值。
频率。
2.发电机中性点CT1:B套发电机差动保护。
频率。
3.发电机中性点CT2:A套发电机差动保护。
4.发电机中性点CT3:电度表(PT3)5.发电机中性点CT4(PT3):DCS-电压、频率、电流、有功、无功、功率因数、电量;DEH-有功6.发电机出口CT1:AVR17.发电机出口CT2:AVR28.发电机出口CT3:A套发电机保护、主变差动保护。
9.发电机出口CT4:B套发电机保护、主变差动保护。
10.主开关CT1:母差111.主开关CT2:母差212.主开关CT3:断路器保护(闪络、非全相、失灵)13.主开关CT4:测量14.主开关CT5:关口表15.主开关CT6:主变保护B(主变差动、过激磁、过流保护)16.主开关CT7:主变保护A (主变差动、过激磁、过流保护)17.主变中性点CT1:主变B套高压侧零序保护18.主变中性点CT2:主变A套高压侧零序保护19.主变高压套管3个CT:暂无20.励磁变两侧隔3个CT:保护A、B套各2个、测量、AVR各1个。
21.发电机出口PT1:发电机保护A、B套22.发电机出口PT2:发电机保护B套、主变B套、频率、同期、AVR23.发电机出口PT3:发电机保护A套、主变A套、频率、AVR、测量(有功、无功、功率因数)高厂变、高公变、励磁变测量(有功、电量)24.高厂变高压侧5个CT:高厂变A、B套,测量,主变A、B套25.高厂变低压侧各4个CT:低压侧速断、过流保护,测量,高厂变A、B套26.高厂变中性点各2个CT:高厂变A、B套(6kV零序保护)27.高公变高压侧5个CT:高公变A、B套,测量,主变A、B套28.高公变低压侧各4个CT:低压侧速断、过流保护,测量,高公变A、B套29.高公变中性点2个CT:高公变A、B套(6kV零序保护)发电机定子接地保护保护范围发电机定子绕组及引出线的单相接地范围100%。
保护的组成零序电压保护(TV1、TV2开口三角侧):由于发电机中性点不接地,三相对地电容不完全相等,有10V 以下的零序电压,因此只能保护90%,即靠近中性点部分不能保护。
三次谐波保护:由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁磁饱和影响,在定子绕组中感应的相电势除基波外,还含有高次谐波。
正常运行时U N3>U S3,U S3≥U N3时保护动作,保护范围靠近中性点侧50%。
具有PT断线闭锁三次谐波保护的功能动作结果全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁、启动快切、启动主开关失灵发电机失磁保护作用:保护发电机在发生失磁或部分失磁时,防止危及发电机安全及电力系统稳定运行的保护装置。
保护原理:失磁保护由发电机机端测量阻抗判据、转子低电压判据、变压器高压侧低电压判据、定子过流判据构成。
阻抗整定边界为静稳边界圆。
阻抗元件电压取自发电机机端TV;电流取自发电机机端或中性点TA 。
高压侧电压取自主变高压侧TV 。
励磁电压取自发电机转子。
能够防止机组正常进相运行时和电力系统振荡时的误动;还能够防止系统故障、故障切除过程中以及电压互感器断线时的误动,当电压互感器回路断线时应发出报警信号。
动作结果程序跳闸全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁、启动快切、启动主开关失灵发电机定子匝间保护作用保护发电机定子绕组同相分支或同相不同分支间的匝间短路故障。
能在一定负荷下反应双Y接线的定子绕组分支开焊故障。
原理发电机出口PT必须是三相五柱式或三个单相式,其中性点与发电机中性点通过高压电缆相联,发生匝间短路时,在机端专用PT的开口三角形绕组必然反映出发电机纵向零序电压的基波分量。
“零序”电压中三次谐波不平衡量由滤波器滤除以防止干扰保护误动。
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,以负序功率方向闭锁匝间短路保护。
为防止专用电压互感器断线时保护误动作,采用可靠的电压平衡继电器作为互感器断线闭锁环节。
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最大基波不平衡量,并利用“零序”电压中三次谐波不平衡量的变化来进行制动。
动作结果全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁、启动快切、启动主开关失灵发电机负序电流保护作用:不对称短路或三相负荷不平衡时,发电机绕组中将出现负序电流,建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速,因此在转子绕组、阻尼绕组及转子铁心等部件上感应出100Hz的倍频电流,使转子转子端部、护环内表面等可能出现局部灼伤,甚至可能使护环受热松脱,导致发电机的重大事故。
此外负序磁场与正序旋转磁场之间产生的100Hz交变电磁转矩,使大轴和机座产生100Hz的振动。
保护反映发电机定子的负序电流大小。
保护发电机转子以防表面过热。
保护组成:负序定时限过负荷和负序反时限过流。
定时限部分应具有灵敏的报警单元反时限部分动作电流按照发电机承受负序电流的能力确定,保护应能反应负序电流变化时发电机转子的热积累过程。
反时限整个特性应由信号起动段、反时限段、速断段等三部分组成。
动作结果全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁启动快切、启动主开关失灵发电机失步保护保护作用保护发电机在发生失步时,造成机组受力和热的损伤及厂用电压急剧下降,使厂用机械受到严重威胁,导致停机、停炉严重事故。
保护原理失步保护反映发电机机端测量阻抗的变化轨迹。
失步保护只反映发电机的失步情况,能可靠躲过系统短路和稳定振荡,并能在失步开始的摇摆过程中区分加速失步和减速失步。
当电压互感器回路断线时闭锁装置并发出报警信号。
动作结果全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁、启动快切、启动主开关失灵过激磁保护过激磁保护的作用保护发电机和变压器过激磁,即当电压升高和频率降低时工作磁通密度过高引起绝缘过热老化的保护装置。
过激磁保护原理发电机(变压器)会由于电压升高或者频率降低而出现过励磁,发电机的过励磁能力比变压器的能力要低一些,因此发变组保护的过励磁特性一般应按发电机的特性整定。
保护装置设低定值和高定值两个时限,低定值定时限动作于信号,低定值反时限及带延时的高定值动作于跳闸。
反时限曲线特性由三部分组成:a)上限定时限;b)反时限;c)下限定时限。
当发电机(变压器)过激磁倍数大于上限整定值时,则按上限定时限动作;如果倍数超过下限整定值,但不足以使反时限部分动作时,则按下限定时限动作;倍数在此之间则按反时限规律动作。
在变压器出现励磁涌流时保护不应发生误动作。
当电压互感器回路断线时应闭锁装置并发出报警信号。
动作结果全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁、启动快切、启动主开关失灵发电机差动保护保护范围保护发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障(发电机差动保护用的两组CT(最外侧)之间)。
防止(区外故障、过激磁、充电)保护误动:谐波制动、比例制动。
CT断线时闭锁差动,当电流大于额定电流的1.2~1.5倍时应自动解除闭锁。
动作结果全停1:跳开发变组、关闭主汽门、逆变灭磁、启动快切、启动主开关失灵突加电压保护作用600MW及以上发电机组,都要求装设突加电压保护,以防止发电机启停机时的误操作。
当发电机盘车或转子静止时发生误合闸操作,定子的电流在气隙产生的旋转磁场会在转子本体中感应工频或接近工频的电流,会引起转子过热而损伤。
功能突加电压保护分成两个阶段。
以开机为例,第一阶段:在开机→合磁场开关期间,由于无励磁,发电机不可能进行并网操作,因此只要发电机断路器合闸和定子有电流,则必然为误上电,瞬时跳闸;第二阶段:在合磁场开关→并网期间,用阻抗元件来区分并网和误上电,误上电一般可做到0.5s内跳闸,并且误上电情况越严重,跳闸也越快。