继电保护 重点(4)

18-20 300-600 1 在发电机正常运行和外部发生故障情况下，发电机中性点的三次谐波电压

U3N总是大于极端的三次谐波电压U?3S（中性点经配电变压器高阻接地的发电机除外），极限情况下，当发电机出线断开时，外部电容C即两者相等。

U3SU3N????=0,则U?3S/U?=1，3N 当发电机内部发生故障时，可得如下近似关系式即=

1???

利用极端三次谐波电压U?3S作为动作量，U?作为制动量，其动作条件为3NU3S?>U?，它的最大保护范围可达离中性点50%的地方，这样与零序电压保护3N共同组成了定子100%的接地保护。

（1）利用三次谐波电压构成的定子接地保护的动作判据1为

U3SU3N?? >?

实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为?0，则取阀值?=（1.05-1.15）?0，该判据实现简单，但灵敏度较低。

（2）利用三次谐波电压构成的定子接地保护的动作判据2为

US3?KPUN3???

?UN3 式中分子为动作量，调整系数Kp，使发电机正常运行时动作量最小，然后调整系数?，使制动量

?UN3??>1

?在正常运行时恒大于动作量，一般取??0.2-0.3，

该判据较复杂，但灵敏度更高。

5.1.6励磁回路接地保护

发电机正常运行时，励磁回路对地之间有一定的绝缘电阻和分布电容，它

15

们的大小与发电机转子的结构，冷却方式等因素有关。当转子绝缘损坏时，就可能引起励磁回路接地，常见的是一点接地故障，如不及时处理，还可能接着发生两点接地故障，一点接地保护带时限动作于停机。

为反应励磁回路一点接地故障，常采用切换式一点接地保护，如图所示

在一点接地保护装置动作发出信号后，投入两点接地保护装置，此时保护继续测量接地电阻和接地位置，此后若再发生励磁绕组另一点接地故障，则接地电阻和接地位置会发生变化，当其变化值超过整定值时转子两点接地保护动作于停机。为了使转子绕组在瞬时发生两点接地时保护不误动作，保护应带0.5S-1.0S的延时。

5.1.7发电机失磁保护

发电机失磁是指，励磁电流突然消失或者下降到静稳极限所对应的励磁电流以下（即部分失磁）。失磁后对系统和几组来说都有较大影响。因此，对励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障，应按下列规定装设失磁保护装置：

（1）100MW以下，不允许失磁运行的发电机，当采用半导体励磁系统时，宜装设专用的失磁保护。

（2）100MW以下但失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上发电机，应装设专用的失磁保护。对600MW的发电机可装设双重化的失磁保护。

对汽轮发电机，失磁后母线电压低于允许值时，带时限动作于解列或程序跳闸，失磁后当母线电压未低于允许值时，动作于信号，切换厂用电源，在有条件时也可动作于自动减出力。对于水轮发电机，失磁保护宜带时限动作于解列。

发电机从诗词开始到稳定异步运行，其机端测量阻抗沿着等有功阻抗圆由1象限向第4象限变化。

失磁原因主要有三种：（1）励磁回路开路，励磁绕组断线，灭磁开关误动作，励磁调节装置的自动开关勿动，可控硅励磁装置中部分原件损坏（2）励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路（3）运行人员调整等

失磁保护有三点：（1）发单机虽然失磁，但对失磁发电机和电力系统尚未形成危害时，应能及时发出信号（2）发电机失磁后威胁到发电机及电力系统安全运行时，失磁保护应能即时动作，切除励磁发电机（3）在发电机外部故障，电力系统震荡，发电机自同期并列等非正常运行状态下，失磁保护不应误动作。

失磁保护由阻抗元件，母线低压元件和闭锁元件组成，阻抗元件用于失磁

16

故障，母线低压元件用于监视母线电压，以保证系统安全，闭锁原件用于保护装置在外部短路，系统震荡，自同步及电压回路断线等情况下不误动作，当失磁后母线电压低于允许值时，失磁保护带时限动作于断路器跳闸，当母线电压未低于允许值时，保护带时限动作于信号，同时动作于切换励磁回路和自动减出力。

失磁保护的原理如图所示

正常运行时，若用阻抗复平面表示机端复阻抗，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圆进入异步边界圆内，整定原则及取值建议如下：

（1）系统低电压动作定值Uhl，按发电机失磁后不破坏系统稳定来整定。通常为

Uhl=（0.58-0.9）Uhe

式中： Uhe为系统母线额定电压（TV二次值）

（2）极端低电压动作定值Ugl ,按照以下条件来整定：躲过强行励磁启动电压及破坏厂用电的安全，一般为

Ugl=0.8Ue

式中：Ue为发电机额定电压（TV二次值）

（3）阻抗圆圆心Xe，Xe一般为负值，当阻抗圆为过坐标原点的下抛圆时，通常取： Xe=-0.6Xd

（4）阻抗圆半径Xr，当阻抗圆为过坐标原点的下抛圆时，通常取： Xr=0.6Xd

Krel125*Se（5）转子低电压特性曲线系数Kfd=Xd?Ufd0*866 式中Krel—可靠系数，取1.1-1.4； Se—发电机额定视在功率； Ufd0--发电机空载转子电压

Xd=Xd+Xs（标幺值） （6）转子低电压初始动作定值Ufd1，一般取发电机空载励磁电压的0.6-0.8倍，即 Ufd1=（0.6-0.8）Ufd0

（7）发电机反应功率Pt（也称凸极功率），即

17

Pt=0.5（

1Xq?-1Xd?）Se

Xq? =Xd+Xs Xd? =Xd+Xs

式中Xq、Xd—发电机d轴和q轴的电抗标幺值。

(8)发电机过功率定值pg。按发电机过载异步功率整定，一般取0.4-0.5倍的额定功率（二次值），即

Pg=（0.4-0.5）Pe

(9) 动作时延t,t,根据汽轮机和水轮机失磁异步运行能力，及失磁对机组过流，

12极端电压及系统电压的影响而定

5.2变压器保护装置及整定计算

电力变压器保护是电力系统重要的电力设备，在发电、输电、配电环节中起着提高电压以便于远距离输电以及降低电压负荷供电等关键作用，其故障对供电可靠性和系统安全运行带来严重影响，同时大容量的变压器也是十分昂贵的电力设备，因此应根据变压器容量和电压等级及其重要程度装设性能良好，动作可靠的继电保护装置。

5.2.1变压器的故障和不正常运行状态

1.变压器的故障

变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障两类。 油箱内部故障包括各相绕组之间发生的相间短路、单相绕组通过外壳发生的单相接地短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路以及铁芯烧损等故障。变压器油箱内部故障产生的电弧将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起油箱的爆炸，因此这些故障应尽快甲乙切除；油箱外部故障指的是绝缘套管及其引出线上发生的相间短路和接地短路等故障 2.变压器的不正常运行状态

变压器的不正常运行状态主要包括系统发生相件短路引起的过电流、中性点直接接地短路引起的过电流、中性点非直接接地故障引起的中性点过电压、过负荷、以及漏油引起的油面降低。

5.2.2 变压器的保护类型

1.瓦斯保护

瓦斯保护反应于邮箱内部所产生的气体或油流而动作，它可防御变压器油箱内的各种短路和油面降低，并且具有很高的灵敏度。少量气体和油流速较小时，轻瓦斯保护动作于信号；当故障严重、气体量较大、油流速较高时，重瓦斯动作于跳闸。

容量在800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器应装设瓦斯保护。

2.纵联差动保护和电流保护

纵联差动保护和电流保护可用于防御变压器绕组和引出线的各种相间短路

18

故障、绕组的匝间短路故障以及中性点直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路。

容量为1000KVA及以上的单独运行变压器、容量在6300KVA及以上的并列运行变压器以及工业企业中的重要变压器都应装设纵联差动保护。电流保护用于容量为10000KVA及以下的电力变压器，当以电流保护作为主保护时，如果主保护（限时电流速断或过电流保护）的工作时限大于0.5s时，也应装设瞬时电流速断保护。对2000KVA及以上的变压器，当电流保护的灵敏或动作时间不满足要求时，应装设纵联差动保护。 3．复合电压闭锁过电流保护

反应外部相间短路引起的变压器过电流的保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流不符合灵敏性要求的降压变压器。保护动作后，应带时限动作于跳闸。

4.零序过电流保护

反应于外部接地短路故障的保护，110Kv及以上中性点直接接地电网中，如 果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为其他元件的后备保护。

5.过负荷保护

对于400KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。保护接于一相电流上，延时作用于信号。

5.2.3瓦斯保护

1.保护原理

当在变压器内部发生故障时，由于故障点电流和电弧作用，将使变压器油及其绝缘材料因局部受热分解而产生气体，因气体比较轻，他们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，称为瓦斯保护。保护装置由排出气体的数量和速度直接反应变压器故障的性质和严重程度，分重瓦斯和轻瓦斯。保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成，变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量的气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器，因重瓦斯继电器触点有可能瞬时接通，故跳闸回路中一般要加自保持回路，变压器严重漏油使油面降低时，继电器动作，同样发出“轻瓦斯动作”信号。 2.瓦斯保护的整定

一般瓦斯气体容积整定范围为250~300cm3，变压器容量在1000KVA以上时，一般正常整定值为250cm3,气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。 3.重瓦斯保护油流速度

重瓦斯保护动作的油流速度整定范围是0.6~1.5m/s，在整定流速时均以导油管的流速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中的油流速度整定为0.6~1m/s，保护反应变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中的流速为准约为0.4~0.5m/s，因此，为防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定为1m/s。

19

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库继电保护 重点(4)在线全文阅读。