说明书800说明书820wfb-820wfb820技术说明书0826

1、 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书WFB-820 系列 微机发电机保护装置技术说明书编制：校核：审核：标准审查：审定：200310 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书许继电气保护及自动化事业部 本部保留对此说明书进行修改的权利，产品与此说明书不符者，以实际产品为准。技术支持电话：（0374）-3212246 技术支持传真：（0374）-3212251E-mail: WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书目录1概述 12基本技术参数 33 5主要技术指标 4装置整体说明84.1 结构与安装 84.2 主要插件设计 94.3 软

2、件平台说明 114.4 与电厂自动化系统接口说明 115保护原理及判据说明 125.1发电机比率制动式差动保护 125.2高灵敏零序电流型横差保护 135.3定子接地保护 145.4转子一点接地保护 155.5 16失磁保护 5.6逆功率保护 185.7复合电压(记忆)过流保护 195.8过流保护215.9 21速断保护 5.10负序过流保护215.11定子对称过负荷保护 215.12过电压保护23 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书5.13调相失压保护235.14TV 断线判别 235.15 24非电量保护说明 5.16 24装置故障告警 5.17遥测、遥信、遥控、遥脉功能(W

3、FB-822)245.18 控制回路功能( WFB- 822)256 装置对外接线及定值整定说明277 订货需知 32 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书WFB-820 系列微机发电机保护装置1. 概述 1.1 应用范围 WFB-820 系列微机发电机保护装置主要应用于小型发电机，完成发电机的保护和测控功能。WFB-821 实现发电机差动保护功能，WFB-822 实现发电机除差动以外的其它保护及测量、控制功能，可配合电站自动化系统完成相应的自动化功能。 1.2 功能特点 z高性能的硬件 采用 32 位高性能 DSP 处理器、32 位逻辑处理器和 16 位高速 AD；强弱电彻底分离

4、，具有高度自检功能，保证硬件的高可靠性。z实时多任务的操作平台 采用 Nucleus Plus 公司的实时多任务操作系统，保证软件运行的稳定性。强大的通信功能 z信息和报文可上传，录波数据与 COMTRADE 格式兼容；通口兼容性、开放性 强，支持 IEC60870-5-103 通信规约。硬件存储容量大，可存储不少于 100 次 SOE 记录及 20 次故障波形记录，装置的重要操作，如投退压板等均有记录。 z可靠的差动回路 TA 断线判别功能能够正确判断 TA 单相、两相断线，并根据用户的 需要闭锁差动保护。z友好的人机界面 图形化、全中文显示，也可以通过 PC 机进行操作。具有完善、灵活的件

5、，便于调试和事故分析。 分析软zCPU 采用多层板和表面贴装技术；装置强弱电回路、开入开出回路合理布局；采用总线板，取消背板配线，具有很强的抗干扰能力。 集保护、遥测、遥信、遥控、遥脉、录波功能于一体。保护装置功能配置： WFB-820 系列微机发电机保护装置分 WFB-821 和 WFB-822 两个装置，装置的保护z1.3功能配置如下： WFB-821 装置： 发电机差动保护； TA 断线； 横差保护； 励磁变速断、过流保护； 装置故障告警及故障录波。WFB-822 装置： 速断（过流）； 复压（记忆）过流； 95%定子接地； 转子一点接地； 定子过负荷(定、反时限）；负序过流； 过电压；

6、 失 磁 ； TV 断线； 1 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书逆功率； 调相失压； 非电量类保护（励磁系统消失、系统保护动作等）； 机端断路器的三相操作回路（带压力闭锁跳、合闸，弹簧未储能闭锁合闸功能， 遥控分闸）； 装置故障告警； 遥测(一个功率点)、遥信、遥脉、遥控及故障录波。小型发电机配置方案 本装置适应小型发电机的保护，小型发电机保护配置如图 1.4 所示： 1.4图 1.4 小型发电机保护配置图 组屏方案：本套发电机保护可配置 WFB-821、WFB-822 发电机保护装置，发电机出口断路器操作回路，另外可装设打印机。 2 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术

7、说明书2 基本技术参数2.1 基本数据 2.1.1a.额定交流数据 额定交流电流In：5A或 1A； 额定交流电压Un：100V，100/ 3 V； 额定频率fn：50Hz。额定直流数据 b.c. 2.1.2220V 或 110V，允许变化范围 80%115%。2.1.3打印机辅助交流电源 220V，0.7A，50Hz/60Hz，允许变化范围 80%110%。 .5微机保护采样及录波频率 1 200Hz，系统频率跟踪范围 45Hz55Hz。物理结构 WFB-821 箱重量不大于 5kg，19/3 in 6U 后插拔机箱。 WFB-822 箱重量不大于 10kg，192/3 in

8、 6U 后插拔机箱。2.2 功率消耗 a.b.交流电压回路：不大于 1VA/相(额定电压下)； 交流电流回路：不大于 1VA/相(In=5A)； 不大于 0.5VA/相(In=1A)； 直流回路功率消耗：正常工作时，不大于 12W；保护动作时，不大于 15W。c.2.3 过载能力 交流电流回路： 长期运行2In10s 10In1s 40In交流电压回路： 长期运行-1.2Un10s1.4Un2.4 触点性能 操作回路触点在电压不超过 250V，电流不超过 1A，时间常数为（50.75）ms 的直流有感负荷电路中，装置输出触点的断开容量为 50W，长期允许通过电流不大于 5A。 其它触点在电压不

9、超过 250V，电流不超过 0.5A，时间常数为（50.75）ms 的直流有感负荷电路中，装置输出触点的断开容量为 30W，长期允许通过电流不大于 3A。 2.5 绝缘性能 2.5.1绝缘电阻装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准实验条件下，不小于 100M。 2.5.2介质强度装置的额定绝缘电压小于 60V 的电路与外壳的介质强度能耐受交流 50Hz，电压500V(有效值)，历时 1min 试验，其它电路与外壳的介质强度能耐受交流 50Hz，电压 2kV(有效值)，历时 1min 试验，而无绝缘击穿或闪络现象。 2.6 冲击电压 装置通信回路和 24V 等弱电输入输出端子对地，能承受 1kV

10、(峰值)的标准雷电波冲击检验；其它各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受 5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。 3 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书2.7 寿命 2.7.1 电寿命：装置输出触点电路在电压不超过 250V，电流不超过 0.5A，时间常数为5ms0.75ms 的负荷条件下，装置能可靠动作及返回 1 000 次。 2.7.2机械寿命：装置输出触点不接负荷，能可靠动作和返回 10 000 次。2.8 机械性能 2.8.1 振动响应：装置能承受 GB/T11287-2000 规定的严酷等级为 I 级振动响应检验。2.8.

11、2 冲击响应：装置能承受 GB/T14537-1993 规定的严酷等级为 I 级冲击响应检验。2.8.3 振动耐久：装置能承受 GB/T11287-2000 规定的严酷等级为 I 级振动耐久检验。2.8.4 冲击耐久：装置能承受 GB/T14537-1993 规定的严酷等级为 I 级冲击耐久检验。2.8.5 碰撞：装置能承受 GB/T14537-1993 规定的严酷等级为 I 级碰撞检验。 2.9 环境条件 2.9.1环境温度：工作：-25+55，24h 内平均温度不超过 35； 贮存：-25+70在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后， 装置应能正常工作。

12、.3大气压力：80 kPa 110kPa。 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为 90%，同时该月的月平均最低温度为 25且表面无凝露。最高温度为 40时，平均最大相对湿度不超过 50%。扰。 2.10.2抗干扰能力 辐射电磁场干扰试验：符合 GB/T14598.9-2002 规定的严酷等级的辐射电磁场干快速瞬变干扰试验：符合 GB/T14598.10-1996 规定的严酷等级为 IV 级的快速瞬变干扰。 2.10.3 脉冲群干扰试验：符合 GB/T14598.13-1998 规定的频率为 1MHz 及 100kHz 衰减振荡波（第一个半波为电压幅值共模为 2.5kV，差

13、模为 1kV）脉冲群干扰。 2.10.4 抗静电放电干扰试验：符合 GB/T14598.14-1998 规定的严酷等级为 III 级的抗静电放电干扰。 2.10.5 电磁发射试验：符合 GB/T14598.16-2002 中 4.1 规定的传导发射限值和 4.2 规定的辐射发射限值。 2.10.6 工频磁场抗扰度试验：符合 GB/T17626.8-1998 中第 5 章规定的严酷等级为级的工频磁场干扰。 2.10.7 脉冲磁场抗扰度试验：符合 GB/T17626.9-1998 中第 5 章规定的严酷等级为级的脉冲磁场干扰。 2.10.8 阻尼振荡磁场抗扰度试验：符合 GB/T17626.10-

14、1998 中第 5 章规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场干扰。 2.10.9 浪涌抗扰度试验：符合 IEC 60255-22-5：2002 中第 4 章规定的严酷等级为级的浪涌骚扰。 2.10.10 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验：符合 IEC 60255-22-6：2001 中第 4 章的规定。 2.10.11工频抗扰度试验：符合 IEC 60255-22-7：2003 中第 4 章的规定。 4 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书3 主要技术指标 3.1 发电机比率制动式差动保护a.b.c.d.最小动作电流整定范围：0.1 In 1.0In； 最小制动电流整定范围：0.5 In

15、2.0In； 制动特性斜率整定范围：0.30.7，误差不超过5%； 差动动作时间：在 2 倍整定值下，动作时间不大于 25ms。3.2 高灵敏零序电流型横差保护a.b.c.动作电流整定范围：0.1 In 1.0In； 动作延时不大于 40ms（1.5 倍整定值）； 当频率为 150Hz 时，保护动作电流不小于 100 倍基波动作电流。3.3 定子接地保护（95%）a.b.基波零序动作电压整定范围：1V 50V； 基波零序动作延时整定范围：0.1s 10s；3.4 转子一点接地保护接地电阻定值整定范围：1k50k，误差不超过10%或0.5 k； 接地电阻延时整定范围：1.0s 10s。 a.b.

16、3.5 失磁保护a.b.阻抗的最大灵敏角为 2705； 静稳阻抗动作值整定范围： Z1A=120； Z1B=550，误差不超过2.5%或0.1； 静稳阻抗动作延时整定范围：0.1s 20s； 异步阻抗动作值整定范围：Z2A=120，Z2B=550，误差不超过2.5%或 0.1； 启动电流：0.3A。 c.d.e.3.6 逆功率保护a.b.c.d.e.动作区：在 90270之间，不小于 175； 额定电压下的动作功率整定范围：0.5%Pe10%Pe，误差不超过2.5%； 动作延时整定范围： 1s100s； 电流潜动：U=0，I=10In 不误动； 电压潜动：U=Un，I=0 不误动。 3.7 复

17、合电压（记忆）过流保护a.b.c.d.e.f.负序电压整定范围：1V30V； 负序电压可投退 低电压整定范围：0V100V； 动作电流整定范围：0.1In 10In； 过流可带记忆，记忆控制字可投退； 延时时间整定范围：0.1s 10s 。 3.8 速断（过流）保护a.b.c.动作电流整定范围：0.1In 12In； 速断动作延时延时不大于 40ms； 过流整定范围：0.1s 10s 。 3.9 负序过流保护5 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书a.b.c.负序动作电流整定范围：0.1 In 0.8In； 动作延时整定范围：0.1 s 10s； 施加 2 倍正序额定电流应可靠不误

18、动。3.10 定子过负荷保护a.b.c.d.e.g.h.定时限过负荷动作电流整定范围：1 In 2In； 反时限过流动作值整定范围：1.1 In 2In； 定子绕组热容量常数 K 整定范围：1100； 定时限延时整定范围：0.1 s 10s； 反时限延时上限整定范围：0.1 s 10s； 反时限延时下限整定范围：10 s 999s； 散热系数 整定范围：00.1； K反时限延时t =h.。I 2 - (1+ a)*3.11 过电压保护 a. 动作电压整定范围：100V150V；b. 动作延时整定范围：0.1s10s 。 3.12 调相失压保护 a.低电压整定范围：50V100V； b.动作延时

19、整定范围：0.1s10s 。 3.13 TV 断线保护a.b.c.d.接地方式：1 或 0； 启动电流：不大于 0.06In； 闭锁电流：1.1 In 1.5 In动作时间不大于 100ms。 3.14 各元件误差 除特殊说明外，各元件误差均为：a.电流整定值误差：0.1In0.4In(含内不超过2.5%。 0.4In)范围内不超过0.01In，0.4In20In范围b.电压整定值误差：2.0V10V 范围内不超过0.25V，10V150V 范围内不超过整定值的2.5%。 c. 时间元件整定值平均误差为：定时限保护 2s 以下(含 2s)误差不超过40ms，2s 以上误差不超过整定值的2%（对

20、于过量保护施加 1.2 倍动作值进行测试，欠量保护施加 0.8 倍动作值进行测试）；反时限保护 2s 以下(含 2s)误差不超过100ms，2s 以上误差不超过整定值的5%（施加 1.2 倍及/或以上动作值进行测试）。 3.15 测量精度 a测量电流、电压误差不超过额定值的0.2%； b功率测量误差不超过额定值的0.5%； c频率测量误差不超过额定值的0.02Hz； d开关量输入(220V)分辨率不大于 2ms； e脉冲量输入电压 24V，脉冲宽度不小于 10ms。 6 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书3.16 录波 装置可记录 20 次故障波形，每个故障波形包括保护启动前 2

21、 周波、启动后 6 周波的采样数据，该录波数据可上送电厂自动化主站，或者由装置面板的 RS232 口拷贝，用于分析装置的跳闸行为。 3.17 GPS 对时 装置通过与电厂自动化主站通信，得到年月日时分秒的信息，并配置一个 GPS 对时开入，连接到站内 GPS3.18 打印功能 的秒脉冲输出，实现毫秒的对时，对时精度小于 1ms。装置可配置打印机，打印定值及动作报告、自检报告、开入量变化等； 对于连接到电厂自动化系统的装置，通过主站打印，装置不必配置打印功能。 3.19 网络通信 可直接与微机监控或保护管理机通信，通准 DL/T667-1999（IEC60870-5-103）。 口为RS-485

22、，规约采用电力行业标7 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书4. 装置整体说明 4.1 机箱结构 装置采用整面板形式,面板上包括汉化液晶显示器、信号指示器、操作键盘、调试用 RS232 通信口等。 WFB-821 装置采用高 6U，宽 19/3 in 的机箱，WFB-822 装置采用高 6U，宽 192/3 in 的机箱。后插拔方式，CPU 板采用 6 层印制板、元器件采用表面贴装工艺，装置强弱电回路、开入开出回路合理布局，抗干扰能力强。 WFB-821 装置的外形尺寸如图 4.1.1 所示： 图 4.1.1 WFB-821 装置外形尺寸WFB-821 装置的安装开孔尺寸如图 4.

23、1.2 所示： 图 4.1.2 WFB-821 装置安装开孔尺寸WFB-822 装置的外形尺寸如图 4.1.3 所示： 8 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书图 4.1.3WFB-822 装置外形尺寸WFB-822 装置的安装开孔尺寸如图 4.1.4 所示： 图 4.1.4WFB-822 装置安装开孔尺寸4.2 主要插件设计 WFB-821 保护装置由以下插件构成：电源插件、交流插件、CPU 插件、信号插件以及人机对话插件；WFB-822 保护装置除由以上插件构成外增加本体插件和辅助测量插件。 4.2.1 电源插件 电源插件把由外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。输

24、出为+5V、15V 和+24V。+5V 电压用于装置数字回路，15V 电压用于模拟量回路，24V 电压用于继电器驱动及脉冲输入使用。 4.2.2 交流变换插件 交流变换部分包括电流变换器 TA 和电压变换器 TV，用于将系统 TA、TV 的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供保护插件转换，并起强弱电隔离作用。 本插件的 9 个TA分别变换九个电流量，其中WFB-822 装置中有CIA、CIB、CIC 3个TA为测量专用，4 个TV分别变换机端母线电压UA、UB、UC、3U0。 4.2.3 保护插件 9 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书CPU 插件原理示意图如图 4.2.1 所

25、示： 图 4.2.1CPU 插件原理示意图 CPU 插件由以下几部分构成： 1) CPU 系统 32 位浮点 DSP 作为 CPU，运算功能强大；采用大容量的 SRAM、FLASH 及 CPLD， 既简化了硬件，又提高了系统的可靠性。 2) 数据采集系统 装置数据采集系统由滤波回路、多路开关及高可靠的 16 位精度 A/D 转换器组成。装置的采样回路无可调器件，具有很高的可靠性。 3) 开关量输入及输出部分 CPU 插件共 32 路开入量，其中外部输入的 12 路强电开入量（220V/110V）和 4 路。脉冲开入量（24V）直接进入 CPU 板；其他开入量由跳合闸插件和非电量插件从装 置内部

26、引入 CPU 板。开出共有 12 路，分为两类，一类是用于驱动出口及信号继电器， 此种开出的+24V 的电源都经起动继电器闭锁；另一种用于驱动告警、启动及信号复归等继电器，其+24V 电源不经闭锁。 4) 通信部分 本插件配置了四个通信口： a)一个标准的 RS-232 串行接口，用于连接 PC 机，可以用随产品提供的 PC 机专用调试软件对装置进行测试。 b)c)5)两个标准的 RS-485 通信口，用于连接微机监控或保护管理机。一个标准的 RS-232 串行接口，用于打印。 时钟回路 插件内设置了硬件时钟回路。装置断电不影响时钟的运行。 4.2.4 信号插件 信号部分主要包括跳闸信号继电器

27、（TXJ）、本体跳闸（合闸）信号继电器（HXJ）、告警继电器（GXJ）。 跳合闸部分主要包括 4 个跳闸继电器（TJ14）、遥跳继电器（YTJ）、遥合继电器 （YHJ）、跳闸保持继电器（TBJ）、合闸保持继电器(HBJ)、压力异常继电器（YLYC）、合后继电器（HHJ）。 还包括反映断路器位置的跳闸位置继电器（TWJ1、TWJ2）、合闸位置继电器（HWJ）。10 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书4.2.5 人机对话插件 人机对话插件安装于装置面板上。采用全汉化液晶显示。主要功能为：键盘操作、液晶显示、信号灯指示。 4.2.6 本体插件 水机事故、励磁消失、励磁变温度非电量跳闸出

28、口由本插件硬件直跳，CPU 仅执行信号及遥信功能。 4.2.7 辅助测量插件 由隔离变压器、测量组件、直流隔离滤波三部分组成。 隔离变压器把交流 220V 变换为 40V 的交流电源，为测量回路提供测量电源；测量组件完成测量信号变换；隔离滤波部分实现对转子电压的隔离并消除相关干扰。 4.3 软件平台说明 软件平台采用 ATI 公司的 RTOS 系统 Nucleus Plus。Nucleus Plus 是一个经过测试的内核，保证软件运行的稳定性。 4.4 与电厂自动化系统接口说明 装置以串行通信或网络通信方式与电厂监控系统相联，可对电厂监控系统上送报告、告警信息、测量信息等，并可通过电厂监控系统

29、对保护系统所具有的各种功能实施全遥控操作。 单元管理机设有两组独立的通口 RS-485（可配置成光纤），还可转换为两个独立的 Ethernet，支持 IEC60870-5-103 通讯规约，满足电厂自动化系统的要求。 11 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书5 保护原理及判据说明 5.1 发电机比率制动式差动保护 比率制动式差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护。5.1.1 保护原理 比率差动原理 差动动作方程如下： Iop Iop.0Iop Iop.0 + S(Ires Ires.0)( Ires Ires.0 ( Ires Ires.0时)时)式中：Iop为

30、差动电流，Iop.0为差动最小动作电流整定值，Ires为制动电流，Ires.0为最小制动电流整定值，S为比率制动特性的斜率。各侧电流的方向都以指向发电机为正方向， 见图 5.1.1。 =I T + I NI op差动电流： I T - I N制动电流： I=res2式中：IT，IN分别为机端、中性点电流互感器(TA)二次侧的电流，TA的极性见图 5.1.1。保护采用三取二出口方式。 图 5.1.1 电流极性接线示意图 （根据工程需要，也可将 TA 极性端均定义为靠近发电机侧） TA 断线判别 当任一相差动电流大于 0.2 倍的额定电流时启动 TA 断线判别程序，满足下列条件认为

31、TA 断线： a.b.c. 本侧三相电流中至少一相电流为零； 本侧三相电流中至少一相电流不变； 最大相电流小于 1.2 倍的额定电流。保护逻辑框图见图 注：所有保护逻辑图中保护硬压板、各段软压板均未画出，实际逻辑中，保护各段软压板均存在，保护硬压板以实际工程为准。 12 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书图 5.1.2 发电机差动保护逻辑框图 5.1.2 定值整定 定值整定计算a.b.c.最小动作电流一般取发电机额定电流(In)的 0.10.3 倍； 比例制动特性斜率一般可取 0.30.5； 电流回路断线的整定： TA 断线闭锁差动整定为“1”时，闭

32、锁差动； TA 断线闭锁差动整定为“0”时，不闭锁差动。 定值5.1.3 工程应用 机端和中性点电流互感器必须同型号、同变比。5.2 高灵敏零序电流型横差保护 高灵敏零序电流型横差保护，作为发电机内部匝间、相间短路及定子绕组开焊的主保护。 5.2.1 保护原理 本保护检测发电机定子多分支绕组的不同中性点连线电流(即零序电流) 成分，保护判据为： Iop Iop.0式中：Iop为横差电流，Iop.0为动作电流的整定值。 I0中的基波发电机正常运行时，接于两中性点之间的横差保护，不平衡电流主要是基波，在外部短路时，不平衡电流主要是三次谐波成分，为降低保护定值和提高灵敏度，保护中还增

33、加有三次谐波阻波功能。横差保护瞬时动作于出口。 5.2.2 定值整定计算 定值整定计算 a.高灵敏零序电流型横差保护动作电流设计值可初选为 0.05Ign/NTA(Ign为发电机额13定 值 名 称 整定范围 备注 发电机比率制动式差动保护 最小动作电流 0.1In1.0InIop.0最小制动电流 0.5In2.0InIres.0制动特性斜率 0.30.7STA 断线闭锁差动 0-11：闭锁 0：不闭锁 以下为保护软压板 比率制动式差动软压板 ：投入：退出 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书定电流，NTA为横差保护用互感器变比)； b.高灵敏零序电流型横差保护动作

34、电流运行值应如下整定：I= K K+ (II 2)2/ Ksetrelaperunb.1. maxunb.3. max3Krel为可靠系数，取 1.31.5； Kaper为暂态系数取 2； Iunb.1.max为最大外部短路电流时横差TA二次侧输出端的基波零序不平衡电流； Iunb.3.max为最大外部短路电流时横差TA二次侧输出端（未经过三次谐波阻波器过滤的）三次谐波不平衡电流； Iunb.1.max及Iunb.3.max都可通过机端常规短路试验（IIn）曲线的延伸而获得； K3为三次谐波滤过比，K3100。 Iset为横差保护TA二次侧（即保护端子）动作电流的整定值。 定值

35、 5.2.3 工程应用 横差保护定值整定一般在保护投运前做升流实验时，由管理机测取不平衡电流，用线性外推法求出对应外部短路电流最大值(等于 1/X”d，X”d取饱和值)时的Iunb.1.max和Iunb.3.max。 5.3 定子接地保护（95%） 作为发电机定子回路单相接地故障保护，当发电机定子绕组任一点发生单相接地时，该保护按要求的时限动作于跳闸或信号。 5.3.1 保护原理 基波零序电压保护发电机从机端算起的 85%95%的定子绕组单相接地。基波零序电压动作判据为： 3U0Uop其中 3U0取机端零序电压， Uop为基波零序电压整定值。 5.3.2 定值整定 定值整定计算

36、 基波零序过电压保护 该保护的动作电压应按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压Uunb.max整定，即： U op = K relU unb. max式中，Krel为可靠系数，取 1.21.3。 Uunb.max为实测不平衡电压，其中含有大量三次谐波。为了减小Uop，可以增设三次谐波阻波环节，使Uunb.max主要是很小的基波零序电压，大大提高灵敏度，此时Uop5V， 保护死区5%。当Uop 10V时，应校验高压系统和高厂变低压侧发生接地短路时传递到 14定 值 名 称 整定范围 备注 横差保护 动作电流 0.1In1.0InIop.0以下为保护软

37、压板 横差保护软压板 ：投入：退出 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书机端的基波零序电压，以免误动。 定值整定 附注：95定子接地保护若不能满足灵敏度的要求，可以采用零序电压闭锁零序电流的 逻辑判据，零序电压动作于发信号，零序电压和零序电流与门动作于跳闸 5.4 转子接地保护 该保护主要反映转子回路一点接地故障。 5.4.1 保护原理 主要通过采用测量有功功率消除测量回路中电感、电容对测量的影响，从而达到测出回路对地的实际电阻。等效电路见图 5.4： 图 5.4 转子一点接地等效电路 R0外加电阻实际值确定； C0外加隔离电容实际值确定； Cy转子回路对地感应的电容

38、实际值不确定； Rf为转子回路发生接地故障时刻引发故障的电阻； Ry为转子回路未发生接地故障时对地电阻（几千欧到兆欧级）。保护原理分析： 令 Rg = Rf / Ry； Rg为实际测量的转子回路对地电阻值，测量范围（0200k）。 根据上面电路回路，根据叠加原理，忽略直流回路影响，对 50Hz 交流测量回路有： PRg = URg*IRg = |URg|2 / Rg = |U2|2 / Rg Rg = |U2|2 / PRg根据电容电感不消耗有功，即可测量出PRgPRg = URg*IRg = |URg|2 / Rg =U2 * I 0 = U2 * I0 * cos(U2I0)15定值名称

39、整定范围 备注 定子接地保护 基波电压 1V50VUop基波延时时间 0.1s10s以下为保护软压板 定子接地保护软压板 ：投入：退出 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书测出U 2, I 0 即可求出Rg动作方程RgRSET，延时动作于信号。 外加的交流电源消失发告警信号，实时显示转子回路对地电阻。5.4.2 定值整定 定值整定计算 a.接地电阻整定值取决于正常运行时转子回路的绝缘水平； b.接地电阻值可整定为 150k，延时动作于发信号。 定值整定 5.4.3 工程应用 转子一点接地保护采用外加交流电压，需要电刷和滑环接触可靠，防止外加保护回路与

40、励磁回路接触不良影响保护运行。 5.5 失磁保护 发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，从而导致发电机与系统间失步，对机组本身及电力系统的安全造成重大。对机端有单路器，较小容量的机组，失磁保护采用静稳阻抗发信号，异步阻抗出口跳机端断路器的保护方案，直接针对发电机运行情况减少异常运行时对外部系统的影响，保护带 TV 断线闭锁。 5.5.1保护原理 失磁保护的主判据可由下述判据组成 a.静稳边界阻抗主判据.阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆，采用 0接线方式(U ab 、I ab )，动作特 性见图 5.5.1 所示，发电机失磁后，机端测量阻抗轨迹由图中第 I 象限随时间进入第 象限，达静稳

41、边界附近进入圆内。 静稳边界阻抗判据满足后，至少延时1s1.5s 发失磁信号、压出力或跳闸，延时1s1.5s 的原因是躲开系统振荡。扇形与 R 轴的夹角 1015为了躲开发电机出口经过渡电阻的相间短路，以及躲开发电机正常进相运行。 16定值名称 整定范围 备注 转子接地保护 接地电阻定值 1.0k50.0k电阻修正系数 0.901.20校正采样电阻采样精度 延时时间 0.1s10s以下为保护软压板 转子接地保护软压板 ：投入：退出 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书图 5.5.1 静稳边界阻抗判据动作特性 需指出，发电机产品说明书中所刊载的xd值是铭牌值，用“xd(铭牌)”符号表

42、示，它是非饱和值，它是发电机制造厂家以机端三相短路但短路电流小于额定电流的情况下试验取得的，误差大。 为了防止失磁保护误动，在静稳扇形失磁保护判据的整定计算中采用的xd值为：xd=xd(铭牌)/1.3。 b.稳态异步边界阻抗判据 发电机发生凡是能导致失步的失磁后，总是先到达静稳边界，然后转入异步运行，进而稳态异步运行。该判据的动作圆为下抛圆，它匹配发电机的稳态异步边界圆。特性曲线见图 5.5.2。 图 5.5.2 异步阻抗特性曲线 考虑发电机失磁故障对机组本身和系统造成的影响，根据机组在系统中的作用和地位以及系统结构，本装置提供的失磁保护方案见图 5.5.3。 17 WFB-820 系列微机发

43、电机保护装置技术说明书 图 5.5.3 失磁保护逻辑框图稳态异步边界圆的动作区远小于静稳边界扇形动作区。 保护方案的特点是：全失磁或部分失磁失步，Z1动作，经t1=1s1.5s延时发失磁信号，尚不跳闸，允许失磁发电机较长时间运行继续向系统输出一定有功， 动作后经长延时t2=1s300s跳闸。框图中，虽然经t2 延时单独跳闸，但不会发生因整定误差而 在正常进相运行时误跳，因Z2动作圆小，启动电流取 0.3A。t1 出口发失磁信号，t2 动作后作用于跳闸。 5.5.2定值5.6 逆功率保护 逆功率保护作为汽轮发电机出现有功功率倒送，发电保护，保护带 TV 断线闭锁。 5.6.1 保护原理 为电动机

44、运行异常工况的逆功率保护反应发电机从系统吸收有功功率的大小。电压取自发电机机端 TV，电流取自发电机机端(或中性点)TA。保护按三相接线，有功功率为： P = Uc a I c a cosfc af为电压超前电流的角度，动作判据为： 18定值名称 整定范围 备注 失磁静稳阻抗保护 静稳动作阻抗Z1A120XSt静稳动作阻抗Z1B550Xd静稳阻抗延时时间 0.1s20s失磁异步阻抗保护 异步动作阻抗Z2A120Xd /2异步动作阻抗Z2B550Xd异步阻抗延时时间 0.1s300s以下为保护软压板 静稳阻抗软压板 ：投入：退出 异步阻抗软压板 ：投入：退出 Z2Z2 PsetPset为逆功率保

45、护动作整定值。保护经延时 (1s600s)可用于发信号，也可用于跳闸。5.6.2 保护动作特性见图 5.6.1，保护逻辑框图见图 5.6.2。 图 5.6.2 发电机逆功率保护逻辑图图 5.6.1 保护动作特性5.6.3 定值整定 定值整定计算 a.动作功率Pset的计算 Pset=Krel ( P1 + P2 )式中：Krel可靠系数，取 0.50.8； P1 P2汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的 3%4%； 发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的 1%1.5%。 定值5.7 复合电压（记忆）过流保护 复合电压（记忆）过流保护作为变压

46、器或相邻元件的后备保护，电流记忆功能主要用于自并励发电机的后备保护。 5.7.1 保护原理 由复合电压元件及三相过流元件“与”构成。其中，电流的记忆功能可由软件控制字选择“投入”或“退出”，当退出时为复合电压启动过流保护；负序电压元件也可由软件控制字选择“投入”或“退出”，选择退出时，为低压记忆过流或低压过流保护。 5.7.2 判 据 说 明a.复合电压元件 复合电压元件由负序过电压和低电压判据组成，负序电压反映系统的不对称故障， 低电压反映系统对称故障及不对称相间故障。 下列两个条件中任一条件满足时，复合电压元件动作。 U 2opU2op为负序电压整定值；U 2U Iop5.7.4 保护逻辑

47、框图Iop为动作电流整定值； 图 5.7 保护逻辑框图5.7.5 整定计算 （1）低电压元件动作电压Uop的整定躲过电动机自起动时的电压整定： 当低电压元件接在变压器低压侧电压互感器时：Uop= (0.5 0.6)U n ； 当低电压元件接在变压器高压侧电压互感器时：Uop= 0.7U n ； 低电压元件的灵敏系数Ksen按下式校验： U opK=；senUr. max式中： Ur.max为对Ksen最不利的运行方式下，灵敏系数校验点发生金属性相间短路时， 保护安装处的最高残压。 要求Ksen1.3（近后备）或Ksen1.2（远后备）。 （2） 负序电压元件动作电压Uop.2的整定 负序电压元

48、件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压通过实测确定，当无实测值时，根据现行规程的规定取： Uop.2= (0.06 0.08)U n ； 负序电压元件的灵敏系数按下式校验： Ksen= U k.2. min；U op.2Uk.2.min为后备保护区末端两相金属短路时，保护安装处的最小负序电压。 要求Ksen1.3（近后备）或Ksen1.2（远后备）。 （3） 过电流元件动作电流Iop的整定 20 WFB-820 系列微机发电机保护装置技术说明书Iop应按躲过变压器的额定电流整定：Iop= K relI ； nKr式中：Krel为可靠系数，取 1.2； Kr为返回系数，取 0.90

49、.95； In为变压器的额定二次电流。 5.7.6 定值 （1） 复压（记忆）过流保护定值说明： 负序电压投退控制： 1： 复压（记忆）过流保护 0： 低压（记忆）过流保护电流记忆功能投退控制： 1： 复压/低压（记忆）过流保护 0： 复压/低压过流保护 5.8 过流保护 过流保护可作为发电机故障或过负荷的灵敏启动及延时元件。保护判断三相电流中最大值大于整定值时动作(用于励磁变过流保护时判断 A、C 相电流中最大值)。 5.8.1 定值整定 5.9 速断保护 速断保护可作为消除差动保护死区或作为发电机机端相间短路的辅助保护。保护判断三相电流中最大值大于整定值时动作(用于励磁变速断保护时判断 A、C 相电流中最大值)。 5.9.1 定值整定 21定值名称 整定范围 备注 速断保护 动作电流 0.1In12In以下为保护软压板 定值名