继电保护整定计算总论A

1、（大型发电厂继电保护整定计算总论）（大型发电厂继电保护整定计算总论）感谢各位专家学员光临指导感谢各位专家学员光临指导提出宝贵意见提出宝贵意见北京恒瑞定值电力科技公司北京恒瑞定值电力科技公司李红军李红军 联系电话联系电话1360101646313601016463 发电厂继电保护整定计算是继电保护工作重要组成部发电厂继电保护整定计算是继电保护工作重要组成部分，通常高压母线、主变零序及以外设备的继电保护整定计分，通常高压母线、主变零序及以外设备的继电保护整定计算属系统部分；高压母线以内设备的继电保护整定计算属电算属系统部分；高压母线以内设备的继电保护整定计算属电厂部分。两者间有共同之处，都应严格遵

2、循继电保护选择性、厂部分。两者间有共同之处，都应严格遵循继电保护选择性、快速性、灵敏性、安全可靠性要求的原则。两者间更多的是快速性、灵敏性、安全可靠性要求的原则。两者间更多的是要相互配合并构成统一的整体，算例主要围绕着发电厂的发要相互配合并构成统一的整体，算例主要围绕着发电厂的发电机、主变压器及厂用系统、自动装置等电气设备元件继电电机、主变压器及厂用系统、自动装置等电气设备元件继电保护（自动装置）的整定计算。保护（自动装置）的整定计算。 继电保护的整定计算是继电保护运行技术的重要组成继电保护的整定计算是继电保护运行技术的重要组成部分，也是继电保护装置在运行中保证其正确动作的重要环部分，也是继电

3、保护装置在运行中保证其正确动作的重要环节，由于继电保护整定计算不当，造成继电保护拒动或误动节，由于继电保护整定计算不当，造成继电保护拒动或误动而导致电气事故扩大，其后果是非常严重的，有可能造成电而导致电气事故扩大，其后果是非常严重的，有可能造成电气设备的重大损坏，甚至能引起电力系统瓦解，造成大面积气设备的重大损坏，甚至能引起电力系统瓦解，造成大面积停电事故。为此在继电保护整定计算前，计算人员必须十分停电事故。为此在继电保护整定计算前，计算人员必须十分明确继电保护整定计算的目的和任务；明确继电保护整定计算的目的和任务； 通过整定计算，给通过整定计算，给出一套完整和合理的最佳整定方案和整定值。出一

4、套完整和合理的最佳整定方案和整定值。 对所用保护装置予以正确的评价。通过整定计算，对所用保护装置予以正确的评价。通过整定计算，应确定现有保护装置配置是否合理或现有保护装置是应确定现有保护装置配置是否合理或现有保护装置是否能满足一次设备的要求。如有不合理或不符合要求否能满足一次设备的要求。如有不合理或不符合要求时，及时提出保护装置可行的改进方安案，使保护装时，及时提出保护装置可行的改进方安案，使保护装置能满足一次设备和系统的安全运行要求。置能满足一次设备和系统的安全运行要求。 为制定继电保护运行规程提供依据。为制定继电保护运行规程提供依据。掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电掌握发电厂主电气系

5、统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档气设备情况并建立资料档案 绘制标有主要电气设备参数和电流互感器绘制标有主要电气设备参数和电流互感器TA、电压互感器电压互感器TV变比和等级（变比和等级（5P、10P或或TP）的主系统）的主系统接线图。接线图。绘制标有主要电气设备参数和绘制标有主要电气设备参数和TA、TV变比的高、低变比的高、低压厂用系统接线图。压厂用系统接线图。 掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档有电气设备情况并建立资料档案收集全厂电气设备所有电气参数，按发电机、主收集全厂电气设备所有电气参数，按发电机、主变压器、高压厂用变压

6、器、低压厂用变压器、电抗变压器、高压厂用变压器、低压厂用变压器、电抗器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。建立参数表。收集全厂电气设备继电保护用收集全厂电气设备继电保护用TA、TV的型号变的型号变比、容量、饱和倍数、准确等级、二次回路的最大比、容量、饱和倍数、准确等级、二次回路的最大负载，建立负载，建立TA、TV参数表。参数表。 掌握发电厂内所有高、低压电动机在生产过掌握发电厂内所有高、低压电动机在生产过程中机械负荷的性质（过负荷可能性、重要性），程中机械负荷的性质（过负荷可能性、重要性），并分类立表。并分类立表。收集并掌握全厂主设

7、备及厂用设备继电保护及有关收集并掌握全厂主设备及厂用设备继电保护及有关二次设备技术资料二次设备技术资料 收集并掌握主设备及厂用设备继电保护配置图。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护配置图。 收集并掌握主设备和厂用设备继电保护原理展开图与操收集并掌握主设备和厂用设备继电保护原理展开图与操作控制回路展开图、厂用系统程控联锁图等等。作控制回路展开图、厂用系统程控联锁图等等。 收集并掌握主设备及厂用设备与汽轮机、锅炉、电气保收集并掌握主设备及厂用设备与汽轮机、锅炉、电气保护有关的联锁图。护有关的联锁图。 收集并掌握主设备及厂用设备继电保护及自动装置的技收集并掌握主设备及厂用设备继电保护及自动装置的技术

8、说明书和使用说明书。术说明书和使用说明书。绘制全厂电气设备等效阻抗图绘制全厂电气设备等效阻抗图 计算全厂所有主设备、厂用设备的等效标么阻抗并建表。计算全厂所有主设备、厂用设备的等效标么阻抗并建表。绘制标有么阻抗的等效电路图。绘制标有么阻抗的等效电路图。 绘制并归算至各级母线的电源等综合阻抗图（图中标有绘制并归算至各级母线的电源等综合阻抗图（图中标有等效纵使阻抗）。等效纵使阻抗）。 绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及各绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及各序综合阻抗图。序综合阻抗图。有关的短路电流计算有关的短路电流计算 发电厂继电保护整定计算中所用的短路电流计算，比系发电厂

9、继电保护整定计算中所用的短路电流计算，比系统继电保护整定计算所用短路电流计算要简单得多，发电厂继统继电保护整定计算所用短路电流计算要简单得多，发电厂继电保护整定计算所用的短路计算，工作量最大和最复杂的是电保护整定计算所用的短路计算，工作量最大和最复杂的是YND11接线变压器两侧发生不对称短路时两侧电流和电压的计接线变压器两侧发生不对称短路时两侧电流和电压的计算。算。YND11接线变压器两侧不对称短路时，计算接线变压器两侧不对称短路时，计算YND11接线接线变压器两侧短路电流和电压，并将计算结果列表。变压器两侧短路电流和电压，并将计算结果列表。 计算归算至高压厂用母线的综合阻抗（高压母线三相短计

10、算归算至高压厂用母线的综合阻抗（高压母线三相短路时短路电流和短路容量）。路时短路电流和短路容量）。 简单短路电流计算只须在整定计算过程中用到时计算。简单短路电流计算只须在整定计算过程中用到时计算。 和有在部门（调度部门、值长组、电气运和有在部门（调度部门、值长组、电气运行）确定各种可能的运行方式行）确定各种可能的运行方式正常运行方式。正常运行方式。检修运行方式。检修运行方式。事故运行方式。事故运行方式。特殊运行方式。特殊运行方式。学习有关文件学习有关文件学习有关规程制度。学习有关规程制度。学习有关反事故措施及有关的事故通报。学习有关反事故措施及有关的事故通报。学习有关的继电保护整定计算导则。学

11、习有关的继电保护整定计算导则。了解同类型厂的经验教训。了解同类型厂的经验教训。根据本厂的实际情况，制订不违反规程制度而又符合具根据本厂的实际情况，制订不违反规程制度而又符合具体方针政策的补充技术措施和整定计算原则。体方针政策的补充技术措施和整定计算原则。 大型发电机变压器组保护整定计算本身并无十分复大型发电机变压器组保护整定计算本身并无十分复杂的计算，然而要真正能得到一份非常合理和性能最佳的杂的计算，然而要真正能得到一份非常合理和性能最佳的整定方案或一份最佳的整定值，却不是一件容易的工作。整定方案或一份最佳的整定值，却不是一件容易的工作。单凭继电保护的一般知识，套用书本给定的计算公式，就单凭继

12、电保护的一般知识，套用书本给定的计算公式，就能得到一套完整的继电保护整定值，这样的想法是不现实能得到一套完整的继电保护整定值，这样的想法是不现实的。继电保护整定值是正确计算和合理选择相结合的结果，的。继电保护整定值是正确计算和合理选择相结合的结果，因而必须做到；因而必须做到； 熟知各电气设备（如发电机、变压器、断路器、互感熟知各电气设备（如发电机、变压器、断路器、互感器等等）的性能、参数、结构、特点等。器等等）的性能、参数、结构、特点等。 熟练掌握电气设备的短路电流计算和各种故障分析。熟练掌握电气设备的短路电流计算和各种故障分析。 熟知一次系统的接线图和一次系统的运行方式。熟知一次系统的接线图

13、和一次系统的运行方式。 熟知保护配置和保护装置的动作判据（工作原理）及熟知保护配置和保护装置的动作判据（工作原理）及该保护功能、作用等。该保护功能、作用等。 尽可能多了解电力系统中历次典型事故的教训（原因、尽可能多了解电力系统中历次典型事故的教训（原因、对策、措施等）。然后将以上各方面的知识有机地联系起对策、措施等）。然后将以上各方面的知识有机地联系起来，围绕着继电保护的选择性、速动性、灵敏性、安全可来，围绕着继电保护的选择性、速动性、灵敏性、安全可靠性进行全面、系统、综合的考虑，通过反复计算，反复靠性进行全面、系统、综合的考虑，通过反复计算，反复修正，权衡弊，选择最佳整定值，从而收到保护装置

14、功能修正，权衡弊，选择最佳整定值，从而收到保护装置功能的预期效果。所以继电保护整定计算，不只是一项单纯的的预期效果。所以继电保护整定计算，不只是一项单纯的计算工作，而实际上是一项复杂的系统工程。计算工作，而实际上是一项复杂的系统工程。完成整定计算前的一切准备工作完成整定计算前的一切准备工作 整定计算顺序。计算时可先由整定计算顺序。计算时可先由0.4KV低压厂用电气设低压厂用电气设备的整定计算开始，然后逐级从低压厂用变压器、高压电备的整定计算开始，然后逐级从低压厂用变压器、高压电动机、高压厂用变压器向电源侧计算，最后整定计算主设动机、高压厂用变压器向电源侧计算，最后整定计算主设备中发电机变压器组

15、的保护；也可首先计算主设备中发电备中发电机变压器组的保护；也可首先计算主设备中发电机变压器组的保护，然后计算厂用系统的继电保护，最后机变压器组的保护，然后计算厂用系统的继电保护，最后修正主设备的后备保护整定值，并完善套整定方案。修正主设备的后备保护整定值，并完善套整定方案。 每一被保护设备保护装置整定计算顺序。一般先计每一被保护设备保护装置整定计算顺序。一般先计算短路故障主保护，依次计算短路故障后备保护、异常运算短路故障主保护，依次计算短路故障后备保护、异常运行保护、并在整定计算过程中随时调整计算，使其渐趋合行保护、并在整定计算过程中随时调整计算，使其渐趋合理，最后得到一份合理完整的整定计算书

16、，并编制整定方理，最后得到一份合理完整的整定计算书，并编制整定方案和整定值单。案和整定值单。绘制保护一次定值配置图绘制保护一次定值配置图 编制整定方案说明书，应包括编制整定方案的依据编制整定方案说明书，应包括编制整定方案的依据（运行方式说明、运行限额、系统运行数据如振荡周期、最（运行方式说明、运行限额、系统运行数据如振荡周期、最低运行电压，制造厂提供的依据如发电机，主变压器的过励低运行电压，制造厂提供的依据如发电机，主变压器的过励磁能力，发电机及主变压器过负荷能力、暂态和稳态负序电磁能力，发电机及主变压器过负荷能力、暂态和稳态负序电流承受能力等等）。整定方案中对选择性、快速性及灵敏度流承受能力

17、等等）。整定方案中对选择性、快速性及灵敏度等方面有特殊之处，应作明确的说明；整定方案中存在的问等方面有特殊之处，应作明确的说明；整定方案中存在的问题及解决问题的措施应单独说明。特殊运行方式和运行方式题及解决问题的措施应单独说明。特殊运行方式和运行方式有关定值的更改也应单独说明。有关定值的更改也应单独说明。整定的继电保护应作评价说明整定的继电保护应作评价说明 整定方案和整定值执行前的审批手续；最后的整定整定方案和整定值执行前的审批手续；最后的整定计算方案，先组织有关的技术人员讨论，再经主管领导审计算方案，先组织有关的技术人员讨论，再经主管领导审核、批准后才能生效执行，如在执行过程和调试时发现有核

18、、批准后才能生效执行，如在执行过程和调试时发现有问题时，整定计算人员和调试人员应及时商量并修正，对问题时，整定计算人员和调试人员应及时商量并修正，对修正部分应补办审核、批准手续。修正部分应补办审核、批准手续。发电机保护：发电机保护：大型发变组保护典型配置大型发变组保护典型配置1发电机差动、发电机匝间、发电机定子接地、发电机相间后备、发电机对称过负荷、发电机负序过负荷、发电机低励失磁、发电机失步、发电机过激磁、发电机过电压、发电机逆功率及程跳逆功率、发电机频率异常、发电机起停机、发电机误上电、发电机断路器失灵、发电机断水励磁回路保护：励磁回路保护：励磁变差动（或速断）、励磁回路接地、励磁变过流保

19、护、励磁绕组过负荷、励磁系统故障主变保护：主变保护：大型发变组保护典型配置大型发变组保护典型配置2主变差动、主变相间后备、主变接地后备、主变过负荷、主变过激磁、主变启动通风、主变非全相、主变断口闪络、主变失灵启动、主变瓦斯、主变压力释放、主变冷却器故障、主变温度、主变油位高厂变保护：高厂变保护：高厂变差动、高厂变高压侧后备、低压分支相间后备、低压分支接地后备高厂变过负荷、高厂变启动通风、高厂变瓦斯、高厂变压力释放规程标准：规程标准：发变组保护整定计算的依据发变组保护整定计算的依据GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T 684-1999 大型发电机变压器继电保护整

20、定计算导则DL/T 559-2007 220kV750kV电网继电保护装置运行整定规程DL/T 684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则华北电科院继电保护反事故措施 差动最小动作电流： 发电机差动保护发电机差动保护1工程经验：如两侧CT特性相同或暂态裕度足够，可取0.20Ign ，否则可适当提高Iop.0 的取值。 外部故障最大不平衡电流式中：Kap非周期分量系数，1.52.0； KccCT同型系数，同型0.5，不同型取1.0； KerCT比误差系数，0.1； m装置通道调整误差引起的不平衡电流系数，可取0.02； Ik.max最大外部三相短路电流周期分量。.max.maxunb

21、apccerkIK K Km I发电机差动保护发电机差动保护2外部故障最大不平衡电流用于确定制动斜线的斜率大小。 比例制动曲线 常见的比例制动曲线：Iop.0IopIresIres.maxIres.00Iop.max动作区制动区1）制动特性的拐点电流Ires.0： 当定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性。故拐点电流宜取Ires.0(0.81.0)Ign 。 2）比率制动特性的斜率S 0 .rmax.r0 .opmax.opIIIISeses 式中Iop.max =(1.31.5) Iunb.max 。 工程经验：一般取S=0.30.4 。发电机差动保护发电机差动保护3 比例制

22、动曲线 变斜率比例制动曲线：1）无拐点 2）起始斜率： Kcc为互感器同型系数，取0.5；Ker为互感器比误差系数，取0.1；Krel为可靠系数，一般取1.02.0； Kbl1一般取0.050.10。IenIeIcdsdIcdqdIdIr0Kbl1Kbl2动作区制动区速断动作区erccrelblKKKK13）最大斜率： 建议：最大斜率定值应参照保护装置的推荐值，并保证大于或等于计算值。22max*.1*max*.2kblcdqdunbblIkIIk发电机差动保护发电机差动保护4 比例制动曲线 G60的比例制动曲线：1）自然拐点无需整定，由pickup值和slope1决定。应使自然拐点的横坐标介

23、于(0.81.0)Ign . 2）slope1：根据G60说明书，斜率1应大于最大允许电流下CT误差产生的不平衡电流，最大误差一般为5%10%倍的CT额定电流。工程经验：如两侧CT的特性不一致，在区外故障切除后，较易因两侧CT二次电流衰减不同步导致差动保护动作。Slope1可选用20%30%. 3）break1：根据G60说明书，拐点1取值略大于发电机最大正常运行电流。因拐点1最小取值为1.0pu， 通常1.0puIgn，故取break1=1.0pu自然拐点发电机差动保护发电机差动保护5 比例制动曲线G60的比例制动曲线：4）break2：根据G60说明书，拐点2取值为CT开始饱和时的电流。B

24、reak2的取值应根据CT的特性计算。应考虑外部短路电流的暂态分量对CT的影响。5）过渡区：介于break1和break2之间，曲线与slope1和slope2相切。将制动系数由slope1迅速、平滑地过渡到slope2，可有效防止在这一区域附近两侧CT特性不一致引起的差动保护误动作。6）slope2：应充分考虑外部故障CT饱和的影响。一般可取3050% 。发电机差动保护发电机差动保护6 TA断线闭锁 大型发电机的保护用电流互感器特点：变比大，容量大，饱和电压很高，约数千伏，甚至上万伏。 TA一旦开路，即便是发电机电流很小，TA也会迅速饱和，断口电压达数千伏上万伏，严重威胁二次回路、二次设备及

25、人身安全。 因此，大型发电机的差动保护不应投因此，大型发电机的差动保护不应投TA断线闭锁。断线闭锁。 有些保护设有电流超整定值后TA断线闭锁退出的功能。对于大型机组，此功能要慎用，二次开路时，一次电流不到10%，二次开口电压就可达到数千伏上万伏。工程经验： 外部故障或异常，如电流中直流分量较大、衰减较慢，较易使两侧CT出现传变差异，差流甚至出现在外部故障切除后。 整定时应特别注意电流在0.81.5Ign范围内的防误动特性。 发电机差动保护整定的经验发电机差动保护发电机差动保护7 差动最小动作电流： 躲过变压器额定负载时的不平衡电流式中：Krel可靠系数，取1.31.5；Ker 电流互感器的比误

26、差，10P型取0.06，TPY或5P型取0.02；U 变压器调压引起的误差； m 由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，对于微机保护，内部算法已作平衡处理的，此项可取0； Iext 采用不完全纵差时，未接入差回路的支路（如励磁变）最大电流标幺值；In 额定电流（发电机出口侧）。.0()OPrelerextnIKKUmII 旧版行标旧版行标： 0.20.5In，一般工程宜不小于0.3In；新版行标新版行标： 0.30.6In；南网导则南网导则：0.30.5In，必要时也可大于0.5 In，但不宜大于0.8 In 。个别工程设计中，一侧用TPY，另一侧用5P，两者在暂态过程中及暂态过程结束后的表

27、现很不一致，遇到此种情况，差动定值应避免过于灵敏。 主变差动保护主变差动保护1励磁变低压侧故障时主变差动不应动作，因此比例差动的启动电流应躲过励磁变低压侧三相短路时在主变差动保护中造成的差流 外部故障最大不平衡电流式中：Kap 非周期分量系数，两侧同为TP级CT取1.0，两侧同为P级 CT取1.52.0；（如两侧TP级不同特性，建议至少取1.5） Kcc 电流互感器的同型系数，取1.0; Ker 电流互感器的比误差，取0.1; Ik.max最大外部短路穿越性电流周期分量； Ik.h.max最大外部短路电流流经主高压侧的电流周期分量； U变压器调压对高压侧电流引起的误差； m由于电流互感器变比未

28、完全匹配产生的误差，对于微机保 护，内部算法已作平衡处理的，此项可取0。 max.max.max.max.khkhkerccapunbImIUIKKKI主变差动保护主变差动保护2 比例制动曲线 计算方法与发电机差动保护类似，但要注意以下几点：发电机差动保护两侧接于同一电压等级，定子绕组首尾为直接电联系，两侧CT可在选型保证同型同性能。变压器各侧电压不同，各侧间不是直接电联系，各侧电流幅值和相位不同，做差流计算时需进行折算。理论上变压器差动保护中，产生不平衡电流的因素要比发电机差动保护多。因此，一般变压器差动保护的制动斜率要比发电机差动大。工程应用中，一般斜率S=30%50% 。主变差动保护主变

29、差动保护3 谐波制动二次谐波制动采用交叉闭锁（即一相满足就闭锁三相）较为可靠。二次谐波制动系数：可整定为15%20% ，按经验现代大型变压器二次谐波含量均偏小，推荐整定15 。主变差动保护主变差动保护4 差动速断按躲过变压器励磁涌流和区外故障最大不平衡电流整定。变压器容量越小，系统电抗越小，励磁涌流倍数越大 。工程经验：对于600MW1000MW变压器，一般取5倍变压器额定电流。 失磁保护常见逻辑发电机静稳或异步边界报警t100t2t30&机端低电压母线低电压减出力或程序跳闸发电机解列或全停t40&发电机解列或全停 辅助判据励磁低电压；逆无功。发电机失磁保护发电机失磁保护1 异

30、步边界Xd 、Xd发电机暂态电抗和同步电抗标么值 (取不饱和值)；jX1 Xc Xa Xb 2 R 阻抗动作特性vgnagndanSnUXX22vgnagndbnSnUXX2 静稳边界vgnagnconcnSnUXX2*vgnagndbnSnUXX2Xcon*发电机与系统间的联系电抗(包括升压变压器阻抗)标么值(以发电机额定值基值)，即最小运行方式下系统归算至发电机母线的等值电抗标么值。火电机组建议选用异步边界判据，必要时辅以逆无功判据，以躲过正常进火电机组建议选用异步边界判据，必要时辅以逆无功判据，以躲过正常进相运行。相运行。发电机失磁保护发电机失磁保护2新标准 低电压判据一般采用系统低电压

31、判据，当多台发电机并联运行时，或系统无功储备足够大，一台发电机失磁，系统（高压母线）电压降不下来时，则采用机端低电压判据。 系统低电压判据按躲过高压系统母线允许最低正常运行电压整定Uop.3ph(0.850.95)Uh.minnv (0.95是新标准 ) 式中：Uop.3ph三相同时低电压继电器动作电压； Uh.min 高压系统母线允许最低正常运行电压。 机端低电压判据以保证厂用电的安全为原则整定Uop.3ph(0.80.85)Ugnnv发电机失磁保护发电机失磁保护3 失磁判据组合及动作时间 低电压判据&定子阻抗判据&转子电压判据： 按躲过振荡过程中短时的电压降低整定，且为防止

32、系统电压崩溃，一般取：top0.5 s（异步边界阻抗圆），或 top1.0 s（静稳极限阻抗圆）。定子阻抗判据&转子电压判据按躲系统振荡整定，一般取top1.0 s。若机组条件许可，可先按机组技术要求减负荷，并在低负荷状态在维持失磁运行一段时间。如机组不具备快速减负荷能力 ，则宜在机组允许的失磁限时前程序跳闸。 单独取定子阻抗判据时按躲系统振荡整定，因动作逻辑简单，故以较长动作时间出口，根据机组允许的失磁限时整定，可取top1.5s。发电机失磁保护发电机失磁保护4 失步振荡时，由于现在系统等值阻抗远小于机组阻抗，振荡中心常会位于发电机机端附近，厂用电电压将周期性严重下降，厂用机械稳定运

33、行受到严重威胁，可能导致停机停炉；振荡电流的反复出现使大型机组遭受力和热的损伤，扭转力矩周期性作用于机组轴系，使大轴扭伤。因此对300MW及以上的机组宜装设失步保护。 机组失步保护动作后行为应根据系统安全稳定运行的要求决定，一般不应立即动作于跳闸。当失步保护动作跳闸情况下，应在两侧电动势相位差小于90的条件下使断路器跳开，以免断开容量过大导致断路器爆炸。 目前应用的失步保护装置以测量机端正序阻抗的多阻抗元件原理较常见，常用透镜原理或遮挡器原理。 发电机失步保护发电机失步保护1发电机失步保护发电机失步保护2Rjx0ZcZaZbOLUORIRIL3211DLR 透镜原理透镜原理阻抗平面分成四个区O

34、L、IL、IR、OR，阻抗轨迹顺序穿过四个区(OLILIR OR 或ORIRILOL)，并在每个区停留时间大于一定时限，则保护判为发电机失步振荡。每顺序穿过一次，保护的滑极计数加1，到达整定次数，保护动作。正向阻抗()FWDSTZXX反向阻抗REVdZX主变电抗线0.9cTZX保证发电机组正常运行时的最小负荷阻抗位于透镜外.一般整定为90120 。透镜内角(角)遮挡器原理遮挡器原理发电机失步后，当机端测量阻抗较缓慢地从+R向-R方向变化，且依次由0区I区II区III区IV区穿过时，判断为加速失步；而当测量阻抗由-R方向向+R方向变化，且依次穿过各区时，就判断为减速失步。如上所述，测量阻抗依次穿

35、过五个区后记录一次滑极。当滑极次数累计达到整定值时，便发出跳闸命令。()aSTXXX1.8 2.6bdXX各区停留时间：发电机失步保护发电机失步保护3360nstTnXc 1 R1 3 4 Xb R2 R3 R4 2 Xa R jX1区 3区 4区 2区 1=120 4=240 1160222ababXXXXRctgctg1221RR 3=2 4=1 系统最小振荡周期，一般为0.5秒至1.5秒。sT阻抗平面分为外、中、内三个环。机端测量阻抗将先进入外环并在外环滞留时间大于T1，然后进入中环与内环之间并滞留时间 大于T2，再然后进入内环并滞留时间 大于T3，最后离开内环，则判为失稳振荡。G60的

36、Power Swing Detect发电机失步保护发电机失步保护41）外环限制角（ADC）：考虑最大负荷情况，并留有大于20的裕度，一般可取为120130。2）内环限制角：用于失步判别，（180-内环限制角）就是动稳极限角，一般可取为4060。3）中环限制角：为方便计算，可取(外环限制角+内环限制角)/2。 各区域滞留时间确定系统最小振荡周期Tus： 按整定导则，Tus取0.51.5s ，本例取0.5s 。 根据上页，如外环限制角取130，内环限制角取40，中环限制角取90，则延时T1应小于在最小振荡周期下，阻抗轨迹停留在外环与中环之 间的时间，即T10.5S40/3600.055s，实取0.

37、06s。延时T1复位时间阻抗轨迹离开外圆后，振荡闭锁的复归时间。取 出厂设置值0.05s 。延时T2应小于在最小振荡周期下，阻抗轨迹停留在中环与内环之 间的时间，即T20.5S40/3600.055s，实取0.06s。延时T3失步保护跳闸前，阻抗轨迹停留在内环之内的最小时间， 按约80变化计算，实取T30.12s。延时T4在“延迟”（DELAY）模式下，T4为阻抗轨迹离开在内环之 后仍在外环之内的最小时间，实取T40.06s。发电机失步保护发电机失步保护4G60的Power Swing Detect失步跳闸脉冲保持时间： 用于扩展振荡或失步时的跳闸脉冲，考虑到回路连带开关的整体动作时间，可取0

38、.3s。失步跳闸模式： 有“Early”和“Delay”两种跳闸模式。 “Early”为阻抗轨迹缓慢进入内圆并满足延时3后立即发跳闸令。 “Delay”为阻抗轨迹进入内圆，并从内圆出来，经过外圆（满足规定的延时4）出来后才发跳闸令。 为减小跳闸瞬间发电机与系统的电势相位差，减小断路器断开容量，同时提高保护动作可靠性，应选择“Delay”跳闸模式。发电机失步保护发电机失步保护5G60的Power Swing Detect 系统最小振荡周期Tus：旧版整定导则： 根据系统实际情况整定，由调度部门提供 。发电机失步保护发电机失步保护6各种原理的共性问题新行标：具体值由调度所给出，一般为0.5秒至1.

39、5秒。南网导则：一般为0.5秒至1.5秒。 滑极次数限制：旧版整定导则： 没有提及 。新行标：振荡中心在发变组区外时，滑极次数整定215次，动作于信号；振荡中心在发变组区内时，滑极次数整定12次，动作于跳闸或发信。 南网导则：振荡中心在发变组外时，滑极次数整定215次，一般取4次，动作于信号；振荡中心在发变组内时，滑极次数整定12次，一般取2次，动作于跳闸；为防止全部机组同时跳闸，建议多台机的滑极次数整定为不同。42 定时限过负荷保护： 按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定式中：Krel可靠系数，取1.05； Kr返回系数，取0.90.95。gnoprelrIIKK动作时间：按躲过

40、后备保护的最大延时整定。出口方式：动作于信号或自动减负荷。定子绕组对称过负荷保护定子绕组对称过负荷保护143 反时限过负荷保护： “汽轮发电机通用技术条件”规定：发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为式中：Ktc定子绕组热容量系数，由制造厂家提供，一般机组容 量Sn1200MVA时，Ktc37.5； I*以定子额定电流为基准的标幺值； Ksr为散热系数，一般取1.021.05。22*tcsrKtIK 反时限跳闸下限：按与定时限过负荷保护配合的条件整定。 取1.05倍定时限过负荷保护电流。定子绕组对称过负荷保护定子绕组对称过负荷保护2 反时限跳闸上限：反时限跳闸特性上限电流式中

41、： Xd” 发电机次暂态电抗（饱和值），标幺值。.maxgnopdIIX反时限跳闸特性上限延时： 与出线快速保护（线路纵联保护）配合 ，不宜小于0.5s 。 如无上限延时定值如无上限延时定值，则需核算主变高三相短路时，反时限元件的动作时间不应小于0.5 s 。 保护动作于解列或程序跳闸。 反时限出口方式：定子绕组对称过负荷保护定子绕组对称过负荷保护3旧版导则中提出此保护“不考虑在灵敏度和动作时限方面与其他相间短路保护的配合”。此提法不完全合理。应该在不超出发电机承受能力的前提下，按新导则的要求整定。 定时限：按发电机长期允许的负序电流下能可靠返回的条件整定式中：Krel可靠系数，取1.05；

42、Kr返回系数，取0.90.95； I*2发电机长期允许负序电流标幺值 ，由制造厂家提供，一般I*2 10%，机组越大该值越小。2*oprelrIIKK动作时间： 新行标：躲过发变组后备保护最长动作时限，动作于信号。 南网： 与线路相间及接地保护最长动作时间配合，动作于信号。 讨论： 建议同时与高厂变后备保护的延时配合。因为负序电流保护很灵敏，高厂变低压侧故障时可能会动作。发电机负序过负荷保护发电机负序过负荷保护1新行标和南网导则中均取1.2 反时限负序过负荷保护：“汽轮发电机通用技术条件”规定：发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为式中：A转子表层承受负序电流能力的常数，由制

43、造厂家提供； I2*发电机负序电流标幺值； I2*发电机长期允许负序电流标幺值 。222*2 *AtII 反时限启动电流（跳闸下限电流）：与定时限动作电流配合整定I2s.op1.05I2.OP . 反时限最大延时：小于装置可整定的最大延时，或小于I2s.op对应的反时限延时。发电机负序过负荷保护发电机负序过负荷保护2 反时限跳闸上限：反时限跳闸特性上限电流：按主变高压侧两相短路计算式中：Xd”，X2 发电机次暂态电抗(饱和值)及负序电抗标幺值； Xt 主变电抗标幺值。.max2(2)gnopdtIIXXX反时限跳闸特性上限延时： 与快速保护（线路纵联保护）配合 ，不宜小于0.5s 。 如无上限

44、延时定值，则需核算主变高两相短路时，反时限元件的动作时间不应小于0.5 s 。 保护动作于解列或程序跳闸。 反时限出口方式：发电机负序过负荷保护发电机负序过负荷保护3新行标附录A：发电机发电机定子接地定子接地保护保护1 发电机中性点接地方式：发电机发电机定子接地定子接地保护保护2 中性点不接地或经PT接地： 单相接地电流仅为定子对地电容电流，如该电流小于上表的允许值，则定子接地保护可延时动作于信号。该方式常用于中、小机组。 中性点经消弧线圈接地： 能部分补偿电容电流，如补偿后单相接地电流小于上表的允许值，保护可延时动作于信号。 中性点经配电变压器高阻接地： 采用经配电变压器带电阻接地的目的不是

45、限制接地电流，反而会增大接地电流，其目的是限制过电压。 单相接地电流为定子对地电容电流和电阻性电流的相量和，一般该电流会大于允许值，故定子接地保护应短延时动作于停机。该方式常用于200MW以上机组。 定子接地判断元件：基波零序过电压发电机发电机定子接地定子接地保护保护3 基波零序电压可取自发电机中性点配电变压器(或PT)二次电压，也可取自机端三相电压互感器的开口三角绕组，注意应先经三次谐波滤波器。 机端开口三角绕组测得的是3U0，中性点测得的是U0 。 发电机机端单相接地时，基波零序电压最大。 对于电压取自机端开口三角Udz=（510）%* 3U0.MAX 对于电压取自中性点 Udz=（510

46、）%* U0.MAX 死区：靠近中性点510绕组为保护死区。 定子接地判断元件：基波零序过电压发电机发电机定子接地定子接地保护保护3-1 低定值段：躲不平衡电压 对于电压取自机端开口三角对于电压取自中性点Udz=（510）%* 3U0.MAX Udz=（510）%* U0.MAX死区：靠近中性点510绕组为保护死区。 高定值段：躲过系统高压侧接地短路时传递到发电机侧的零序电压 对于电压取自机端开口三角对于电压取自中性点Udz=（1525）%* 3U0.MAX Udz=（1525）%* U0.MAX 定子接地判断元件：基波零序过电压发电机发电机定子接地定子接地保护保护4校核主变高压侧接地短路时，

47、通过变压器高低压绕组间的每相耦合电容CM传递到发电机侧的零序电压Ug0的大小，以免保护误动作。对于中性点接地的变压器：原理接线图三相等效电路 单相等效电路 定子接地判断元件：基波零序过电压发电机发电机定子接地定子接地保护保护5对于中性点不接地的变压器：单相等效电路 三相等效电路 E0为系统侧接地短路时产生的基波零序电动势，由系统实际情况确定，一般可取 ， 为系统额定线电压。 3/6 . 00HnUE HnU 动作于停机的延时：发电机发电机定子接地定子接地保护保护6发电机可能出现的三种误上电情况： 发电机在静止状态或盘车时，在未加励磁时突然并入电网的误上电。 发电机在并网前或解列后，此时断路器在分闸状态，励磁开关在合闸状态，当系统电压和主变高压侧电压相位相差180时，可能在断路器端口出现单相或两相闪络，也属于一种误上电。 发电机在并网前或解列后，由于某种原因非同期合闸的误上电。误上电保护在发电机并网前或解列后自动投入运行，并网后自动退出运行。误上电保护（含断路器闪络保护）误上电保护（含断路器闪络保护）11 误合闸电流误合闸电流作为第种误上电情况的保护，又称突加电压保护（Accidental Energization Protection