发变组保护及配置(1)2

1、发变组保护及其配置一、 发电机故障类型发电机是电力系统最重要的设备之一。它的安全运行对电力系统的稳定运行和对用户的不间断供电起着决定性的作用。发电机的故障和不正常运行，不仅使发电机本身遭到严重损坏，而且对整个电力系统的安全与稳定运行带来严重后果。因此，根据发电机的容量及其结构，针对发电机各种不同类型的故障和不正常工作状态，装设完善的保护装置，把故障的发电机从系统中切除，对不正常运行的发电机及时地发出信号，从而为确保系统的安全运行和对用户的连续供电奠定良好的基础。(一) 发电机的故障主要有：(1) 定子绕组的相间短路。由于相间短路电流及故障点的电弧，将损坏定子绕组的绝缘，烧坏绕组和铁心，甚至引发

2、火灾。(2) 定子绕组的匝间短路。被短路的绕组将流过短路电流，引起故障处局部过热，绝缘破坏，并可能发展成单相接地故障和相间故障。(3) 定于绕组的单相接地故障。是最常见的一种故障。发电机是中性点不接地或经消弧线圈接地的小接地电流系统。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁心，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁心局部溶化，给修复工作带来很大困难。(4) 励磁回路的一点或两点接地。励磁回路一点接地短路时，由于没有构成电流通路，所以对发电机并无危害。但若不及时处理，就有可能转化成两点接地，使转子绕组和铁心烧坏，并因转子磁场不对称，使机组产生剧烈的机械振动。(5) 转子回路失去磁励电流。(二) 发

3、电机的不正常工作状态主要有：(1) 外部故障引起的定子绕组过电流和超过额定容量运行的定子过负荷。(2) 外部不对称短路和不对称负荷引起的发电机负序过电流和负序过负荷。(3) 调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷引起的过电压。(4) 由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率。(5) 由于励磁回路故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷。(6) 发电机频率上升或下降。(三) 发电机的保护方式有：1. 纵联差动保护。纵(联)差(动)保护是比较被保护设备各引出端电气量(例如电流)大小和相位的一种保护。用以反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路。2. 过电流保护反应发电机外部短路引起的过电流，并作为发电机内部故

4、障的后备保护。3. 定于绕组匝间短路保护。大容量发电机每相都有两个或者两个以上分支绕组组成，反应匝间短路的故障叫匝间短路保护。4. 定子接地保护。为防止定子绕组接地烧坏铁芯，对于大型机组必须装设定子接地保护。5. 低励失磁保护。1) 低励或失磁的发电机，从电力系统中吸取无功如果电力系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点的电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，使电力系统因电压崩溃而瓦解。2) 当一台发电机发生低励或失磁后，由于电压下降，电力系统中的其他发电机，在自动调整励磁装置的作用下，将增加其无功输出，从而使某些发电机、变压器或线路过电流。3) 由于出现转差，在发电机转子

5、回路中出现差频电流。差频电流在转子回路中产生的损耗，如果超出允许值，将使转子过热。4) 低励或失磁的发电机进入异步运行之后，发电机的等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增加。在重负荷下失磁后，由于过电流，将使发电机定子过热。5) 失磁保护由发电机机端测量阻抗判据、定子过流判据、变压器高压侧低电压判据构成。辅助判据：励磁电压下降、不出现负序分量、用延时躲过振荡。6. 发电机转子一点接地：故障是发电机比较常见的故障。由于正常运行时，励磁回路与地之间有一定的绝缘电阻、转子发生一点接地故障时，不会形成故障电流的通路，对发电机不会产生直接危险。但是，当一点接地之后，又发生第二点接地时，即形成了短路电

6、流的通路，这时，不仅可能把励磁绕组和转子烧坏，还可能引起机组强烈振动。产生严重的后果。7. 反时限负序电流保护。负序电流的大小直接影响到发电机转子过热的程度,测量负序电流的大小来决定是用于发信号或者跳闸。8. 发电机逆功率保护。在汽轮机发电机组上，由于各种原因误将主汽门关闭，则在发电机断路器跳闸之前，发电机将迅速转为电动机运行，即逆功率运行。此时, 为防汽轮机叶片、燃气轮机齿轮损坏, 需配置逆功率保护。发电机逆功率保护主要用于保护汽轮机。程序逆功率，发电机有功负荷小于规定负荷与上主气门关闭发跳闸信号。定子绕组过负荷保护。9. 发电机过负荷不对称过负荷：在外部不对称短路时，定子绕组将流过负序电流

7、，它产生的旋转磁场与转子运动方向相反，以两倍同步转速切割转子，感生倍频电流。危害：倍频电流方向是在转子表层沿轴向流动，可达到极大数值，会在转子表面某些接触部位引起高温，发生严重电灼伤。：由负序磁场产生两倍交变电磁转矩，使机组产生100Hz振动，引起金属疲劳和机械损伤，因此大型发电机要求转子表层过热保护与发电机承受的负序电流能力想适应。发电机对称过负荷：与不对称过负荷类似，发电机对称过负荷也由定时限和反时限两部分组成，主要保护发电机定子绕组的过负荷或外部故障引起的定子绕组过流。10. 过电压保护：测取机端电压作为保护量，保护发电机绝缘。通常发生在甩负荷或振荡过程中。11. 发电机误上电保护。1)

8、 发电机盘车时，未加励磁，断路器误合，造成发电机异步起动。2) 发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于定值，断路器误合。3) 发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于定值，断路器误合或非同期。该保护为防止发电机在盘车或升速过程中（未加励磁）误并网或非同期误操作合闸。该保护在发电机并网后自动退出，解列后自动投入。12. 断路器闪络保护发电机在进行并列过程中，当断路器两侧电压方向为180，断口易发生闪络。断路器断口闪络只考虑一相或两相，不考虑三相闪络。断路器闪络保护取主变高压侧开关TA电流。13. 启停机保护有些情况下，由于操作上的失误或其它原因使发电机在启动或停机过程中有励磁电流，而此时发电机正好

9、存在短路或其它故障，由于此时发电机的频率低，许多保护继电器的动作特性受频率影响较大，在这样低的频率下，不能正确工作，有的灵敏度大大降低，有的则根本不能动作。鉴于上述情况，对于在低转速下可能加励磁电压的发电机通常要装设反应定子接地故障和反应相间短路故障的保护装置。该保护在发电机并网后自动退出，解列后自动投入。二、 变压器的故障(1) 油箱内故障:绕组的相间短路、绕组的匝间短路、绕组的接地短路。(2) 油箱外故障：套管和引出线的相间短路与接地短路。(一) 变压器常见的故障(1) 芯体发生故障：各部分绝缘老化，绕组层间、匝间发生短路。铜线质量不好形成局部过热，绕组绝缘受潮，系统短路使绕组造成机械损伤

10、，冲击电流造成机械损伤等。(2) 变压器油故障：绝缘油因高温运行而氧化，吸收空气中的水分造成电气绝缘性能下降，油泥沉积阻塞油道使散热性能变坏，油绝缘性能降低造成闪路放电等。(3) 磁路故障：芯片间绝缘老化，穿芯螺丝或轭铁夹碰接铁芯，压铁松动引起电磁振动和噪音，芯片叠装不良造成铁损增加等。(4) 结构方面故障：分接头接触不良而局部过热，分接头之间因油泥造成相间短路或表面闪络，油箱漏油，油温指示失灵，防爆管故障使油受潮等。(5) 检查瓦斯继电器中有无气体产生，如有气体，应从颜色、气味及化学成分等方面分析故障和产生部位。(二) 变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路引起的过电流；由于电动机自起

11、动或并联工作的变压器被断开及尖峰负荷等原因引起的过负荷；油箱漏油造成的油面降低；变压器中性点电压升高；由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。(三) 变压器配置的保护装置1. 纵差动保护或电流速断保护：反映变压器绕阻、引出线及套管的故障。2. 瓦斯保护；是防御油箱内部故障的主要保护，重瓦斯保护动作于全停，轻瓦斯保护动作于发信号。1) 轻瓦斯接点动作值用气体容积来定，保护动作于发信。2) 重瓦斯接点动作值用油流速度来定，保护动作于跳闸3. 相间故障的后备保护：防止外部相间短路引起的过电流及作为变压器内部故障的后备保护。4. 变压器零序保护：110KV及以上中性点直接接地电网中，应装设零序保护作为变压器主保护的后备及相邻元件接地保护的后备保护。5. 过励磁保护：大容量变压器，由于额定磁密接近于饱和磁密，过电压或低频率时容易引起过励磁，可采用过励磁保护，动作于信号或断开变压器。6. 主变压器温度保护。主变温度保护就是在冷却系统发生故障或其它原因引起变压器温度超过限值时，发出告警信号(以便采取措施)；或者延时作用于跳闸。7. 冷却器故障保护。当主变冷却器发生故障时，温度升高，超过限值后温度保护首先动作，发出报警的同时开放冷却器故障保护出