华东电网发电机频率异常保护配置和应用原则

1、华东电网200MW及以上容量并网机组频率异常保护配置和应用原则( 征求意见稿试 行 )1. 总则1.1 为加强发电机组的设备保护与电网安全自动装置配合水平，提高电网安全稳定运行水平，防止故障时发电机保护误动给电网带来更大的影响，适应“网厂分开，统一调度”电力改革的发展形势，加强网厂协调，根据国家经济贸易委员会颁发的电力系统安全稳定导则（DL755-2001）、国电调2001368关于印发加强电力系统安全稳定工作若干意见的通知和国家电网生2003237关于印发“发电厂并网运行安全性评价”的通知的有关要求，特制定本规定。1.2 本规定适用于华东电网内发电容量大于200MW及以上、接入220kV20

2、0MW及以上系统的容量发电机组。华东电网内所有发电单位均应执行本规定，有关的运行、设计、制造、试验单位应参照执行本规定。1.3监督职责和监督范围1.3.1 监督职责的划分：按调度管辖范围，华东电力调通度中心负责对 其调度管理范围内200MW及以上容量发电机组的频率异常保护进行监督管理。1.3.2 监督范围和内容：凡并入华东电网的200MW及以上容量发电机组的发电机低频率频率、发电机高频率频率、过励磁、发电机失步保护、发电机失磁保护和调度部门认为有必要列入监督范围的机组其它保护。2. 依据下列条款通过本规定文件的引用而成为本规定文件的条款。2.1 继电保护和安全自动装置技术规程（中华人民共和国行

3、业国家标准，标准号？GB/T14285-2006）中如下条款：4.2.12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：不允许失磁运行的发电机及失磁对电力系统有重大影响的发电机应装设专用的失磁保护。 对汽轮发电机，失磁保护宜瞬时或短延时动作于信号，有条件的机组可进行励磁切换。失磁后母线电压低于系统允许值时，带时限动作于解列。当发电机母线电压低于保证厂用电稳定运行要求的电压时，带时限动作于解列，并切换厂用电源。有条件的机组失磁保护也可动作于自动减出力。当减出力至发电机失磁允许负荷以下，其运行时间接近于失磁允许运行限时时，可动作于程序跳闸。 对水轮发电机，失磁保护应带时限动

4、作于解列。 4.2.13 4.2.13 3300MW及以上发电机，应装设过励磁保护。保护装置可装设由低定值和高定值二部分组成的定时限过励磁保护或反时限过励磁保护，有条件时应优先装设反时限过励磁保护。 定时限过励磁保护： 低定值部分：带时限动作于信号和降低励磁电流。 高定值部分：动作于解列灭磁或程序跳闸。 反时限过励磁保护： 反时限特性曲线由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成。上限定时限、反时限动作于解列灭磁，下限定时限动作于信号。 反时限的保护特性曲线应与发电机的允许过励磁能力相配合。 汽轮发电机装设了过励磁保护可不再装设过电压保护。24.2.15： 对低于额定频率带负载运行的异常运行状

5、态下300MW及以上的汽轮发电机，应装设低频保护。保护装置由灵敏的频率继电器和计时器组成。保护动作于信号，并有累计时间显示。对高于额定频率带负载运行的100MW及以上汽轮发电机或水轮发电机，应装设高频率保护。保护动作于解列灭磁或程序跳闸。4.2.16 300MW及以上发电机宜装设失步保护。在短路故障、系统同步振荡、电压回路断线等情况下，保护不应误动作。 通常保护动作于信号。当振荡中心在发电机变压器组内部，失步运行时间超过整定值或电流振荡次数超过规定值时，保护还动作于解列，并保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流。5.5频率和电压异常紧急控制5.5.1电力系统中应设置限制频率降低的控制装

6、置，以便在各种可能的扰动下失去部分电源(如切除发电机，系统解列等)而引起频率降低时，将频率降低限制在短时允许范围内，并使频率在允许时间内恢复至长时间允许值。5.5.1.1低频减负荷是限制频率降低的基本措施，电力系统低频减 负荷装置的配置及其所断开负荷的容量，应根据系统最不利运行方式下发生事故时，整个系统或其各部分实际可能发生的最大功率缺额来确定。自动低频减负荷装置的类型和性能如下：a.快速动作的基本段，应按频率分为若干级，动作延时不宜超过0.2s。装置的频率整定值应根据系统的具体条件、大型火电机组的安全运行要求、以及由装置本身的特性等因素决定。提高最高一级的动作频率值，有利于抑制频率下降幅度，

7、但一般不宜超过49.2Hz；b.延时较长的后备段，可按时间分为若干级，起动频率不宜低于基本的最高动作频率。装置最小动作时间可为10s15s，级差不宜小于10s。5.5.1.2为限制频率降低，有条件时应首先将处于抽水状态的蓄能机组切除或改为发电工况，并启动系统中的备用电源，如旋转备用机组增发功率、调相运行机组改为发电运行方式、自动启动水电机组和燃气轮机组等。切除抽水蓄能机组和启动备用电源的动作频率可为49.5Hz左右。5.5.1.3当事故扰动引起地区大量失去电源（如20%以上），低频减负荷不能有效防止频率严重下降时，应采用集中切除某些负荷的措施，以防止频率过度降低。集中切负荷的判据应反应受电联络

8、线跳闸、大机组跳闸等，并按功率分档联切负荷。5.5.1.4为了在系统频率降低时，减轻弱互联系统的相互影响，以及为了保证发电厂厂用电和其他重要用户的供电安全，在系统的适当地点应设置低频解列控制。5.5.2由于某种原因(联络线事故跳闸、失步解列等)有可能与主网解列的有功功率过剩的独立系统，特别是以水电为主并带有火电机组的系统，应设置自动限制频率升高的控制装置，保证电力系统： a.频率升高不致达到汽轮机危急保安器的动作频率； b.频率升高数值及持续时间不应超过汽轮机组(汽轮机叶片)特性允许的范围。限制频率升高控制装置可采用切除发电机或系统解列，例如将火电厂及与其大致平衡的负荷一起与系统其他部分解列。

9、3.5.1：在电力系统中，除应采用本规程有关章节规定的继电保护和安全自动装置之外，还可根据具体情况和一次设备的条件，采取下列自动控制措施，以防止扩大事故，保证系统稳定。其中，对功率过剩现频率上升的一侧可以采取以下措施：a.对发电机快速减出力；b.切除部分发电机；c.短时投入电气制动。2.2 电网运行准则（电力行业电网运行与控制标准化技术委员会，标准号？）中如下条款： 5.4.2.2： 发电机组性能的要求：系统频率在50.5到48.5 Hz变化范围内应连续保持恒定的有功功率输出；系统频率下降到48 Hz时有功功率输出减少不超过5%； 5.4.2.2.2：发电机组非正常运行能力的要求：1) a)

10、发电机频率异常的运行系统的低频减载的配置和整定应保证系统频率动态特性的低频持续时间小于表1所规定的每次允许时间，并有一定裕度。汽轮发电机的低频保护应能记录并指示累计的频率异常运行时间，每个频率分别进行累计。按GB14285DL/T-1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则继电保护和安全稳定控制装置技术规程的规定， 当频率异常保护需要动作于发电机解列时，其低频段的动作频率和延时应注意与电力系统的低频减负荷装置进行协调。一般情况下，应通过低频减负荷装置减负荷，使系统频率及时恢复，以保证机组的安全；仅在低频减负荷装置动作后频率仍未恢复，从而危及机组安全时才进行机组的解列。因此，要求在电力系统减

11、负荷过程中频率异常保护不应解列发电机，防止出现频率连锁恶化的情况。汽轮发电机低频保护动作于信号。特殊情况下当低频保护需要跳闸时，保护动作时间可按汽轮发电机制造厂的规定进行整定，但必须符合附表1规定的每次允许时间。核电厂的汽轮发电机也应满足以上要求。水轮发电机频率异常运行能力应优于汽轮发电机并满足系统调度要求。对以前投入系统运行的机组，如果按该机组允许的低频运行能力设置的低频保护动作时间低于上表规定的每次允许时间，则应在发电机低频跳闸时，在对应的频率和时间，对该地区附加切除相应容量的负荷，以避免频率下降的连锁反应。2.3国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试 行）（调继 2005222号文号？

12、）中如下条款： 3.1.3 3.1.3200MW及以上并网机组的高频率、低频率保护，过电压、低电压保护，过励磁保护，失磁保护，失步保护，阻抗保护及振荡解列装置、发电机励磁系统（包括PSS）等设备（保护）定值必须经有关调度部门审定。其中机组低频率保护的定值应低于系统低频减载的最低一级定值，机组低电压保护定值应低于系统(或所在地区)低压减载的最低一级定值。2.4华东电网2006年低频率减负荷配置方案中如下条款：华东电网目前低频减负荷配置方案为：5个基本轮，其中第1轮为49Hz，级差为0.25Hz，延时为0.5秒；1个特殊轮，定值为47.5Hz，延时为0.5秒；2个附件轮分别为49Hz和48.5Hz

13、，延时均为20秒。详见附表2。2.5 大型发电机变压器继电保护整定计算导则。3. 配置原则根据以上标准和文件的要求，结合华东电网的运行要求，华东电网200MW及以上容量发电机组应配置如下频率异常保护：3.1发电机低频率保护对低于额定频率带负载运行的200MW及以上汽轮发电机应装设低频率保护。保护动作于信号并有低频累计时间显示功能。3.2发电机高频率保护对高于额定频率带负载运行的200MW及以上汽轮发电机或水轮发电机应装设高频率保护。（其余的参照执行）3.3发电机失步保护200MW及以上发电机应装设失步保护。发电机失步保护在短路故障、系统同步振荡、电压回路断线等情况下，失步保护均不应误动。并能正

14、确区分短路故障和失步故障，并能准确测量振荡中心的位置和振荡周期（滑极次数）。发电机失步保护在发电机变压器组区外发生振荡时应能可靠发出信号。当振荡中心进入发电机变压器组内，且失步运行时间超过整定值或振荡的滑极次数超过发电机的规定值时，保护应动作于解列，并保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流。3.4发电机失磁保护不允许失磁运行的发电机及失磁对电力系统有重大影响的发电机应装设专用的失磁保护。发电机失磁保护应能正确区分短路故障和失磁故障。当发电机进入失磁工况时，必须保证发电机能可靠跳闸。失磁保护应具备不同测量原理的复合判据的多段式方案。与系统联系紧密的发电厂，以及采用自并励方式的发电机宜将阻

15、抗判据作为失磁保护复合判据之一，优先采用定子阻抗判据与机端三相正序低电压的复合判据。为防止系统振荡时发电机失磁保护不正确动作，宜配置振荡闭锁元件。发电机失磁的各种保护方式应同时满足发电机进相运行的要求。3.5 发电机过励磁保护300MW及以上发电机和增容改造后容量大于200MW的机组都应装设过激磁保护。过激磁保护可配置由低定值和高定值二部分组成的定时限和反时限过激磁保护，过激磁保护的启动元件、反时限和定时限应能分别整定，其返回系数不应低于0.96，并满足以下要求：1) 反时限特性曲线由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成。各类反时限保护特性曲线应能与变压器、发电机和发电机变压器组允许过激磁

16、特性曲线相配合。发电机其它保护的配置原则应满足各类国标、行标的相关要求。4. 整定要求同一电厂的机组保护在跳闸策略上应协调配合，避免发生系统发生扰动引起所有机组同时跳闸的可能发生。4.1以下定值设定依据上述有关技术规定制定，兼顾电网安全稳定运行需要和设备需求。4.2 过励磁保护整定应依据厂家提供的发电机、升压变过励磁曲线，选择其中过励磁能力低者进行。4.2.1过激励磁保护按反时限动作特性应与发电机自动励磁调节装置（简称AVR）保护配合。4.2.2为保证发电机、主变压器的安全运行并应比发电机、升压变压器过激励磁能力较低的允许过激磁曲线低有足够的充分余量整定。原则上过励磁保护跳闸定值V/F不低于1

17、.2倍、动作时限不低于3秒。4.2.3当发电机变压器组过励时，首先由励磁系统调节器的“过励限制”先动作，其次再由发电机变压器组的过激磁保护动作。在整定时还应兼顾厂用系统的运行条件。应校核发电机定子过电压保护与过激磁保护的配合关系。a.定时限过激磁保护的低定值部分带时限动作于信号和降低励磁电流。高定值部分动作于解列灭磁或程控跳闸。b.反时限过激磁保护的上限定时限、反时限动作于解列灭磁或程控跳闸，下限定时限动作于信号。4.3发电机组低频保护定值应注意与电力系统的低频减负荷装置进行协调。仅在低频减负荷装置动作后频率仍未恢复，才通过低频保护进行机组的解列。具体可按汽轮机和发电机制造厂有关规定进行整定，

18、但不得低于表1所列的每次允许时间。发电机低频率保护解列机组的动作定值不高于47.5Hz时动作时限不低于20秒，动作定值不高于47.0Hz时动作时限不低于5秒。4.4汽轮发电机的高频率保护应与系统侧高频率切机装置配合。同时还应满足机组允许高频运行的技术条件（即与发电机调速系统的电超速保护OPT配合，宜作为OPT的后备）。该保护宜动作于信号，必要时动作于解列、灭磁或程控跳闸。 发电机高频率定值高于51.5Hz时动作时限不低于15秒。4.5发电机失步、失磁保护原则上应投入跳闸。4.65失磁保护的延时整定应防止系统振荡时可能导致保护误动作的现象。与系统联系较紧密的机组宜将定子阻抗判据整定为异步阻抗圆，

19、经较短时限动作出口，为确保各种失磁故障均能够切除，宜使用不经低电压闭锁的、稍长延时的机端低电压判据或定子阻抗判据经第二时限出口。 发电机失磁保护应具备三相同时低电压判据。4.65.1对于无功缺额较大或无功储备不足的局部地区系统，200MW及以上发电机的失磁保护应设置“高压侧三相同时低电压判据（Uop0.90Ue）”，该判据不应与失磁保护中的阻抗元件组成“与”门出口，动作时限0.5秒。对引入500kV系统电压信号时，其低电压判据一次值不低于490kV；当引入220kV系统电压信号时，其低电压判据一次值不低于209kV。4.65.2对于无功储备充足的系统，失磁保护的“高压侧三相同时低电压判据“一般

20、不必采用，改用”机端三相同时低电压判据（Uop0.85Ue）”。失磁保护为阻抗圆者，宜具备异步边界阻抗圆整定，动作时限段一般不大于0.5秒，如失磁保护由阻抗元件与低电压元件构成，低电压信号应采用机端电压；发电机失磁各种保护方式应同时满足进相运行的要求，动作时限2段一般不大于1.0秒。系统有特殊要求者，按系统要求。4.65.3各单位对失磁保护定值整定必须保证发电机失磁时可靠跳闸。同时失磁保护应与励磁系统“低励限制线”配合，保证后者先于失磁保护动作。4.5.4有条件的机组的失磁保护宜动作于自动减出力。当减出力至发电机失磁允许负荷以下，且运行时间接近于失磁允许运行时限时，可动作于程控跳闸。4.5.5

21、失磁后的机组与厂用系统连接的母线电压在不能保证厂用电稳定运行要求的电压时，应带时限动作于解列并切换厂用电源。4.5.6对水轮发电机，失磁保护应带时限动作于解列。4.76发电机失步保护应根据调度部门制定的运行方式并与系统安全稳定装置的整定进行配合。4.6.1发电机失步保护在机组或系统发生失步故障时应能发出信号。4.6.2当失步振荡中心在发电机变压器组区内(0.9（xd+xt）)时或振荡周期（滑极次数）超过规定值时，或振荡电流达到发电机三相短路电流的6070时，保护动作于解列或程控跳闸（并根据一次接线方式合理切换厂用电），同时还应保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流，其相位应小于90。4

22、.6.2.1发电机失步保护的失步次数定值一般为1次，失步保护范围不超出升压变。4.76.12.2若全厂共有N台机组（单机容量300MW）与系统并联，每台机组应均装设失步保护，但只有N/2台失步保护出口跳闸，其余出口发信。跳闸机组与发信机组每半年或一年调换一次。4.7.2失步保护出口跳闸应由（270）或电流（0.7Ie）监视控制。5. 频率异常保护运行管理5.1为防止机网协调事故，并网电厂的继电保护装置的技术性能和参数应满足所接入系统要求，并应达到安全性评价和技术监督的要求。 5.2并网电厂的涉网继电保护装置的配置和选型应符合继电保护和安全自动装置技术规程及国家、行业技术标准。应优先采用取得成功

23、运行经验的保护装置，未按规定的要求和程序进行检测或鉴定的保护装置不允许入网运行。5.3并网电厂的涉网继电保护新产品、（含软件修改、升级软件版本的微机保护装置）进入系统运行前，必须经动、静模试验认证和运行现场的全面检验，同时还应经所在单位领导同意，报相关调度部门批准，并做好事故预想。5.4并网电厂在做好本厂的继电保护技术监督管理工作的同时，还应向调度（技术监督）部门及时整理上报以下资料：5.4.1新投产机组于并网前一个月内应上报有关机组频率特性、机组参数等给调度部门审核，已投产电厂未上报的应及时整理上报。5.4.2 200MW及以上并网机组的发电机变压器组的发电机低频率、高频率保护中解列机组的动

24、作定值和时限、发电机失步保护的失步次数和失步范围定值、发电机失磁保护动作定值和时限等与系统相关的异常保护定值，应于试运后一个月内报调度（技术监督）部门审核备案。已投产电厂未上报的也应按以上要求整理上报。5.4.3新投产机组应于试运后一个月内制订完善的关于处理带励磁的同步振荡和异步振荡规程和相应的识别、应急措施，制订关于机组失磁异步运行规程和相应的识别、应急措施，并上报调度（技术监督）部门审核备案，已投产电厂未上报的也应按以上要求整理上报。5.4.4发电机在进相运行前，应仔细检查和校核发电机失步、失磁保护的测量原理、整定范围和动作特性。在发电机进相运行的上限工况时，防止发电机的失步、失磁保护装置不正确跳闸。新投产机组应于试运后一个月内将机组进相试验报告，进相运行PQ图、进相运行规程上报调度（技术监督）部门审核备案，已投产电厂无报告的应重新安排试验并及时整理上报。5.4.5并网电厂应根据大型发电机变压器继电保护整定计算导则DL/T684-1999的规定、系统运行情况和主设备的技术条件，认真校核涉网保护与系统保护的整定配合关系，并根据调度（技术监督）部门的要求，做好每年度对所辖设备的整定值进行全面复算和校核工作。5.4.5当系统结构、线路参数和短路电流水平发生变化时，应及时校核相关涉网保护的配置与整定。新建或改造200MW及以上容量发电机组的频率等异常保护定值须经调度部门审