发变组的培训材料

1、发变组的培训材料保护装置简介WFB-800A 系列微机发变组保护装置适用于1000MW-1000KV 及以下各种容量、各种电压等级的发变组保护。WFB-800A 系列微机发变组保护装置由交流变换插件，采保插件，CPU 插件，扩展插件，出口插件，开入插件，信号插件，通讯管理插件及稳压电源插件等构成。我厂发变组保护配置为WFB-801A发电机保护装置和WFB-802A变压器保护装置。装置面板指示灯含义面板指示灯共有6个，分别为保护CPU1、保护CPU2、启动、信号、跳闸、装置故障。CPU1：发跳闸命令驱动出口继电器，正常运行时快速闪动；CPU2：发信号接通出口继电器24V电源，正常运行时快速闪动。

2、启 动：保护启动时点亮；信 号：任一保护动作时点亮；跳 闸：任一跳闸保护动作时点亮；装置故障：装置程序自检出错、AD出错、RAM出错、5V出错、EEPROM出错、定值越线告警、开出自检出错、定值自检出错、装置内部通讯告警等装置有异常情况发生时点亮。装置面板键盘功能操作键盘上“ ”、“ ”、“ ”、“”为方向键，完成所要操作菜单的选择功能；“”、“”为修改键，完成所选菜单的修改功能和液晶屏幕内容的锁定和解锁功能；“退出”、“确认”为命令键，完成操作的确认功能；“复归”键完成各种动作信息、告警信息等的复归。“”键：命令菜单选择，显示换行，或光标上移键；“”键：命令菜单选择，显示换行，或光标下移键；

3、“”键：光标右移键；“”键：光标左移键；“”键：数字增加选择键；“”键：数字减小选择键；“退出”键：命令退出返回上级菜单或取消操作键；“确认”键：菜单执行及数据确认键；“复归”键：复归告警及动作信号。WFB-801A发电机保护装置保护配置发电机差动保护匝间保护误上电保护失步保护发电机相间后备保护逆功率定子接地保护启停机定子接地保护低励失磁保护过电压保护过励磁保护频率异常保护对称过负荷保护励磁后备保护发电机负序过负荷作 用：负序电流会在发电机间隙产生反向旋转磁场，在转子表面产生倍频电流，使转子过热损坏，还可能引起发电机振动。原理概述：与发电机定子过负荷相类似。发电机差动保护作 用：保护发电机定子

4、绕组及其引出线的相间短路故障。原理概述：根据比较被保护元件始端和末端电流的相位和幅值的原理构成。 保护优点：保护采用工频变化量比率制动原理。当区内发生故障时，保护有足够灵敏度动作；当区外发生故障时，保护能躲过暂态不平衡电流，不会误动。比率制动式差动原理差动电流：制动电流：由上图可见正常情况下差流为0，区内故障时有差流，区外故障时差流为0.许继发电机差动保护动作方程许继发电机差动保护逻辑框图发电机差动保护注意事项许继发电机差动保护有三种差动方案：0循环闭锁（加机端负序电压大于6V）、1三取一（单相差流满足动作）、2三取二（两相差流满足动作）。比率制动系数取决于二次电流的分周期分量系数、互感器的同

5、型系数、互感器误差系数、最大外部三相短路电流周期分量二次电流值。发电机匝间保护作 用：保护发电机定子匝间短路、相间相间短路、分支开焊故障。原理概述：利用发电三相发生相间短路、匝间短路、分支开焊等不平衡故障时所产生的负序分量构成负序故障分量来判别发电机是内部故障还是外部故障，然后利用发电机内部故障时机端与中性点之间的不平衡电压（机端电压中性点与发电机中性点直接相连且不接地）构成纵向三相零序电压，当零序电压满足条件保护动作。保护优点：方案二匝间保护不仅能保护发电机内部匝间短路，还可作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。发电机匝间保护发电机内部故障：发电机外部故障：发电机匝间保护保护受TV2异

6、常闭锁：TA异常方案选择控制字为0，采用比较两组电压互感器二次侧电压线电压是否大于30V。并网前：保护只判纵向零序电压判据。并网后：当正序电流大于0.06In时装置判断处于并网后状态，模拟相间短路状态，故障相电流相反，电压相等，突加满足定值的负序电压和电流，调整电压与电流之间的角度，验证最大灵敏角边界条件。发电机误上电保护作 用：保护发电机停机、盘车时误合断路器或非同期合闸。原理概述：1、当停机、盘车或起动升速但磁场开关未闭合时误合闸，过流元件快速动作于跳闸，同时阻抗元件延时动作于跳闸，构成双重化保护。 2、当并网前，机组启动，断路器断开，而磁场开关闭合时误合闸，阻抗元件动作于跳闸。 发电机误

7、上电保护 发电机并网前在盘车或静止时，发生出口断路器误合闸，或非同期合闸，系统电压突然加在机端，使发电机处于异步启动工况，由系统向发电机定子绕组倒送的电流（正序电流）在气隙中产生旋转磁场，其发热影响与发电机联网运行时定子负序电流相似，从而引起转子过热而损伤，特别是机组容量越大，相对承受过热的能力越弱；还可能由于润滑油油压不足使旋转轴承磨损。特别是发电机非同期合闸时，冲击电流主要为有功电流，发电机合闸并网后，发电机与电网立即交换有功功率，使机组大轴受到突然冲击，对机组及电网的安全运行十分有害。为此大型发电机组须配置误上电保护。机组误上电的暂态特征和危害序号物理性质物 理 特 征影 响误合闸前状态

8、误合闸后特征1全电压异步启动静止或盘车状态，主汽门关闭，DL和LK断开。定子电流大定子过热转子有差频电流转子过热润滑油压较低轴瓦损坏2全电压异步启动盘车状态，主汽门开度小，DL和LK断开。转速及转差随时间剧烈波动。冲击电流大，转子过热，定子过热。3非同期合闸升速升压，主汽门开度大，DL断开，LK断开或闭合。转速较高，励磁较高。经若干周波的波动后拉入同步。转速较低，励磁较低或未投入。发电机与系统间持续振荡。发电机误上电保护当停机、盘车或起动升速但磁场开关未闭合情况：1、励磁开关辅助接点断开状态；2、分别加三相电流直至保护动作。当并网前，机组启动，断路器断开，而磁场开关闭合情况：1、短接灭磁开关辅

9、助接点；2、TV1异常闭锁不动作；3、调整单相过流定值为最大；4、在A、C相通入电压角度与A相电流相差180度验证动作阻抗；5、在A、C相通入电压角度与A相电流同角度验证动作电阻。发电机失步保护作 用：1、振荡中心若在机端，机端电压周期性波动，破坏厂用辅机系统的稳定性；2、振荡电流幅值大且反复出现，使定子绕组遭受热损伤或因震动遭受机械损伤；3、转子大轴上存在周期性的扭矩，可能使大轴严重损伤。 4、也会在转子绕组中引起感应电流，引起转子绕组发热。5、可能导致电力系统解列甚至崩溃事故。技术要求：1、区分短路与振荡、同步振荡和失步振荡，失步保护只反映系统短路故障引起的失步振荡；2、动作行为由系统安全

10、稳定运行的要求决定，在振荡次数或持续时间超过规定时，选择切断电流较小的时刻是发电机跳闸。原理概述：失步保护采用三阻抗元件，采用发电机正序电流、正序电压计算，可靠区分稳定振荡与失步，能正确测量振荡中心位置。 发电机失步保护z1:透镜特性阻抗元件。Z2:阻挡器直线阻抗元件，出现不稳定震荡，Zj终端会穿越过该直线，表明发电机已失步。Z3:电抗线阻抗元件，将保护分成两段跳闸区。上述三个阻抗元件将阻抗平面分为四个区：I，IV 为透镜外区域，II，III 为透镜内区域。发生失步后机端视在阻抗的轨迹会顺时针依次穿过I、II、III、IV 区，并返回I 区。发生失步后阻抗轨迹的变化比短路时慢得多。根据此特征，

11、通过整定透镜内角大小，计及阻抗轨迹穿过透镜所需的时间区分短路与失步，因此只有当机端视在阻抗依次穿过I、II、III、IV 区，并返回I 区且穿越II、III 区的所需的时间大于100ms，才判定为一次滑极。，滑极次数计数过程中，在接收到前一个计数后，如果在一定时间内(20s)，没有新的滑极次数到来或轨迹一直停留在透镜内，计数器将清零。当震荡电流大于断路器的遮断电流时，断路器跳闸有损坏的危险。发电机相间后备保护作 用：主要用作发电机外部相间短路及内部故障时的后备保护。 原理概述：发电机外部故障时，流过发电机的稳态短路电流不大，有时甚至接近发电机的额定负荷电流，所以发电机的过电流保护一般采用低电压

12、启动或复合电压启动。在发电机发生过负荷时，过电流继电器可能动作，但因这时低电压继电器不动作，保护被闭锁。 发电机相间后备保护保护具有复合电压闭锁保护功能，当负序或低电压有一个满足条件开放保护。（低电压取三个线电压中最小的一个）TV 异常后复压元件为“0”机端TV 异常后该侧复压元件不满足，闭锁过流； TV 异常后复压元件为“1”机端TV 异常后则复压元件开放，保护变为纯过流保护。过流记忆功能控制字整定为1，退去电流后，经过10s 后保护返回，保护带过流记忆功能。 过流记忆功能控制字整定为0，退去电流后，保护迅速返回，保护不带过流记忆功能。发电机逆功率保护汽轮发电机由于机炉保护动作或调速系统故障

13、，可能会出现主汽门突然关闭的情况，此后随着汽轮机动能的消失，发电机将迅速转变为电动机运行，即由向系统输出有功功率转变为从系统吸取有功功率，此即为逆功率。逆功率的大小取决于发电机及汽轮机的损耗，发电机损耗所占比例较小，其主要为铁损，一般约占额定功率的1%1.5%；汽轮机损耗则与真空度等因素有关，一般为额定功率的3%4%，逆功率运行，对发电机并无危害，但对汽轮机则由于尾部叶片与残留蒸汽急速摩擦而可能产生过热现象。 逆功率分为两个部分：一是作为保护装置程序跳闸的起动元件；另一个是作为逆功率保护元件。发电机有功根据电压、电流正序量计算，与无功大小无关，当功率小于逆功率定值时，保护动作。发电机在过负荷、

14、过励磁、失磁等各种异常运行保护动作后，需要程序跳闸时，保护先关闭主汽门，由程序逆功率保护经主汽门接点闭锁，延时动作于跳闸。当主汽门接点闭锁投退控制字为“1”时即为程跳逆功率保护。发电机逆功率保护动作判据：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。发电机定子接地保护作 用：保护发电机定子绕组及其引线的单相接地保护。 原理概述：保护装置共有两套，其一为反映基波的零序过电压保护，保护范围在发电机机端85%95%绕组的接地故障，采用机端、中性点零序电压双重判据。其二为反映三次谐波电压来保护定子绕组余下的15%,从而构成对定

15、子绕组的100%保护.三次谐波比率判据，其利用比较机端及中性点三次谐波电压的绝对值原理构成。作为制动量的中性点三次谐波电压取自中性点接地变压器，作为动作量的机端三次谐波电压则与零序电压元件相同，也是取自机端电压互感器的开口三角形绕组。发电机定子接地保护定子接地保护的必要性：1、单相接地引起非故障相及中性点电位升高。2、中性点附近经过渡电阻接地若保护灵敏度不够而未动作，经过长期运行，在机端侧再发生第二点接地，中性点电位升高，第一个接地点接地电流增大，而过渡电阻减小，结果发生相间或匝间严重短路。3、其次单相接地引起铁心的损伤。机组越大分布电容越大，接地容性电流越大。接地电流较大引起电弧，引起绕组绝

16、缘及定子铁心损坏。发电机定子接地保护只要接地发生在距中性点50%的定子绕组区域内，机端三次谐波电压总是大于中性点三次谐波电压，并且接地点愈近中性点，其差值也愈大，如以机端三次谐波电压作为动作量，而以中性点三次谐波电压为制动量，即可覆盖零序电压元件的死区，发生定子接地时,判据能可靠灵敏地动作。发电机定子接地保护发电机定子接地保护电压选择控制字为0时，基波零序电压取自中性点；电压选择控制字为1时，基波零序电压取自机端；我厂采用中性点基波零序电压。原因：当机端 TV一次断线时，虽然不是发电机定子回路单相接地故障，但开口三角有零序电压产生，有可能造成定子接地保护误动作，因此加入TV断线闭锁功能，防止定

17、子接地保护误动。不足之处在于TV一次断线时，上述的单TV断线原理可能判断不出TV断线，有可能引起定子接地保护的误动作。故多建议用户发电机定子接地取机尾电压。发电机定子接地保护许继发电机定子接地保护85%：基波零序电压定值为机端零序，机端零序变比为（20/1.732）/（100/3），中性点零序变比为20/100，机端零序/中性点零序=1.732，所以当电压控制字选择0时，中性点零序*1.732=基波零序定值，保护装置自动乘以1.732。根据逻辑框图，要引入断路器辅助接地。发电机定子接地保护基波零序电压原理保护发电机85%95%的定子绕组单相接地，三次谐波电压原理保护发电机中性点附近定子绕组的单

18、相接地。当中性点附近发生接地故障时，根据断路器辅助接点判断并网前还是并网后，然后利用保护动作方程U3g的绝对值大于K*KpU3n的绝对值判断动作。其中K为并网前后谐波比系数，Kp为机端零序电压互感器与中性点零序电压互感器变比的比。起停机定子接地保护作 用：起停机定子接地保护作为发电机升速升励磁尚未并网前的定子接地短路故障的保护。原理概述：发电机启动或停机过程中，配置反应定子接地故障的保护。保护由电压元件取自发电机中性点零序电压，保护经断路器位置接点标志闭锁，即经断路器三相常开接点串联。动作于跳灭磁开关。发电机变压器组断路器合闸后，该保护退出运行。动作方程：KP*U0n大于定值，同定子接地保护中

19、的基波零序电压保护动作方程。低励失磁保护作 用：低励失磁保护反应发电机励磁回路故障引起的发电机异常运行。 原理概述：低励失磁时一般不瞬时动作，这是因为低励失磁故障的危害毕竟不像内部短路表现那样迅速，而且突然跳闸不仅对于大型机组（特别是大型汽轮机组）会造成巨大冲击，而且对系统还会加重扰动，因此对于大型汽轮机组比较合理的方法是增加辅助鉴别措施，如监视母线电压，只要其不低于允许安全运行电压（一般为85%90%额定电压），即表明失磁尚不致严重危及系统稳定运行，此时可考虑采取自动迅速降低出力，切换厂用电系统及励磁电源等措施，在进一步缩小机组失磁危害的基础上，维持机组稳定异步运行，以便于运行人员消除失磁故

20、障，减少不必要的事故停机。只是在母线电压严重下降已低于允许限度，系统稳定运行受到威胁时，方立即切除机组。 低励失磁保护保护主判据： 1、机端阻抗越过静稳边界。 2、机端阻抗进入异步阻抗范围。 保护辅助判据： 以静稳边界或异步边界作为判据，虽能有效鉴别正常运行和失磁故障，但是它们均不能确切判断系统受损程度，而且在其它非正常运行方式下（如系统振荡，外部短路及电压回路断线等），也不能保证动作选择性，因此必须增设辅助判据，以确保装置正确动作。可以作为辅助判据的特征量如下： 1、机端或高压母线电压下降。这是利用失磁过程中，机端或高压母线下降的特征，用以判断失磁故障对系统危害程度的辅助判据。当机端或高压母

21、线下降至临界电压时，意味着失磁已危及系统稳定运行，应迅速将失磁机组从系统中切除。 2、无负序分量产生 。这是利用发电机在失磁时无负序分量，而外部短路或由短路引起的振荡过程中，总是有负序分量出现的特征用以鉴别失磁故障与外部短路或伴随短路的系统振荡的辅助判据。 3、励磁电压和电流下降 。这是利用发电机在失磁时，励磁电压和电流下降，而在短路和系统振荡过程中，励磁电压和电流反因强励而上升的特征，用以鉴别失磁与短路及系统振荡的辅助判据。 4、压变回路三相平衡 。这是利用失磁时，压变回路三相电压保持平衡，而在压变回路断线时，三相电压平衡被破坏的特征用以鉴别失磁故障与压变回路断线的辅助判据。 发电机过电压保

22、护作 用：保护发电机并网过程中发生电压升高而损坏发电机绝缘的事故。原理概述：发电机电压保护所用电压量的计算不受频率变化影响，过电压保护反应机端三相相间电压，当任一相间电压大于定值时保护动作。过励磁保护作 用：发电机过激磁保护保护发电机和变压器过激磁，即当电压升高或频率降低时工作磁通密度过高引起绝缘过热老化的保护装置。发电机的工作磁密很接近饱和磁密。过激磁的危害之一是铁芯饱和，谐波磁密增强，使附加损耗加大，引起局部过热；另一个危害是铁芯漏磁通增强，使定位筋和铁芯中的电流急剧增加，导致定位筋附近部位的电流密度很大，引起局部过热，在极端情况下，能使局部矽钢片很快熔化。 原理概述：过激磁保护的动作值应

23、按发电机与变主压器的过激磁特性低值的磁密整定，对发电机和变压器都能起到保护作用。保护装置设低定值和高定值两个时限，低定值定时限动作于信号，低定值反时限及带延时的高定值动作于跳闸。 过励磁保护过励磁原因:1）发电机启动和停止过程中，当转速偏低而电压维持额定时，将由低频引发过励磁。2）甩负荷时，发电机不能及时减励磁，将产生过电压。3）事故时随着故障切除将补偿设备同时切除，使充电功率过剩导致过电压；补偿设备故障被切除时也引发过电压。4）超高压设备突然丢失负荷，引起过电压。5）如丢失负荷发生在变电所内，一次电压太高，通过调压手段不能控制电压的发生时。6）事故解列后的局部分割区域中，为了维持电压稳定，由

24、于功率缺额造成频率大幅降低时。7）电磁谐振或L-C引起谐振过电压。8）电网解，合环考虑不周或操作不当，造成局部区域过压或低频。9）变压器分接头连接的不正确。10）发电机与系统并列时由于操作上的过失，误加了较大的励磁电流。11）发电机启动过程种，机组在低转速的条件下预热，由于操作上的过失，误将电压加到额定值。12）出口断路器跳闸，由于自动励磁调节装置的失灵，则电压迅速升高。过励磁保护过励磁倍数:电压和频率取自机端；判据只判AC线电压。频率异常保护危 害：汽轮机叶片，都有一自振频率，机组运行时，如频率升高或降低，以致接近或等于叶片自振频率时，就将产生共振，使材料疲劳，当其超过允许限度时，叶片或拉金

25、就要断裂，酿成严重事故。一般情况下，低频多一点，过频在轻负荷或空载情况下发生，此时汽机叶片和拉金所承受的应力要比低频满载时危险性要小得多， 300MW及以上的汽轮机，运行中允许其频率变化的范围为48.550.5Hz。原 因：频率过高说明系统中有功过剩，可以通过调速器或功频调节装置降低原动机的出力，必要时从系统切除一些机组，使频率恢复正常。频率过低时，说明系统中有功缺额，对于满负荷机组来说已经不能通过增加出力来恢复频率，只能在本机组之外采取措施，如增加调频机组的出力或开启一些备用机组。对于频率异常虽然采取了以上措施，但在功率扰动过程中，频率总会出现偏离额定值的情况，而使材料疲劳，为了保证机组的运

26、行安全，仍需配置频率异常保护。频率异常保护注意事项低频保护中设有低电压闭锁 。低频保护经断路器辅助接点闭锁。 频率值采自发电机机端PT电压。对称过负荷保护作 用：大型机组定、转子绕组的热容量和铜损的比值都较小，因而承受过负荷的能力比较差，容易遭致过负荷的损害。而装于定子绕组内的热偶元件则由于与铜导线隔着绝缘和本身具有一定的热时间常数，又不能迅速反应负荷变化，因此往往发生过负荷损害已经形成，而表计却未反应的情况，为此需要专门配置过负荷保护予以防护。 原理概述：保护动作量同时取发电机机端、中性点定子电流。过负荷保护由定时限和反时限两部分组成，定时限部分用于起动报警信号，反时限部分应具有与发电机定子绕组的过载容量相匹配的特性，可以模拟定子绕组的热积累过程。对称过负荷保护WFB-802A变压器保护装置保护配置变压器差动保护断路器闪络保护变压器差动保护比率制动式差动保护能反映变压器（发-变组、高厂变、励磁变）内部相间短路故障、高（中）压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，既要考虑励磁涌流和过激磁运行工况，同时也要考虑TA异常、TA饱和、TA暂态特性不一致的情况。由于变压器联结组不同和各侧TA变比的不同，变压器各侧电流幅值相位也不同，差动保