发电机组差动保护

1、发电机组差动保护 发电机是电力系统中重要的组成部分，发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分贵重的电气设备，尤其是大型同步发电机组，对电力系统的影响可谓是举足轻重。随着电力系统的不断发展，发电机的单机容量也越来越大。在国内，单机600 MW以上的发电机组已不再少见。发电机的主要故障类型有定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点或两点接地等，对发电机破坏性最大的就是定子绕组相间短路，发电机差动保护作为发电机定子绕组相间短路故障的主保护已广泛在电力系统中应用。发电机单机容量的提高，相应地对完成发电机定子短路主保护的差动保护

2、也提出了更高的要求。自微机在继电保护上应用以后，由于微机保护的智能的特点及高速运算的能力，微机发电机差动保护的新原理大量涌现，给继电保护带来了一片生机。差动保护的性能也得到了前所未有的提高。高。1电机组微机保护装置的发展因为发电机组微机保护技术含量较高，国外只有少数几家著名的电气设备公司有相应产品，如ABB公司的REGZl6型发电机一变压器组(发变组)保护装置，GE公司的GESDGP型发电机保护，GEC一阿尔斯通的LGPG型发电机保护装置，还有西门子公司的7UM7UT等系列产品。与国内的机组保护产品相比，这些保护装置结构紧凑，工艺水平较高，调试软件的功能较完备，人机接口良好，调试方便，运行可靠

3、。国内微机发电机组保护装置的研制经过20多年的发展历史，形成了比较成熟的技术理论体系。早期微机保护的研究工作主要是集中在高压输电线路的距离保护方面，上世纪90年代以来，开始进入到元件保护方面。国内几家主要的电气设备公司与东南大学、清华大学、华中科技大学、华北电力大学等高校合作研制，引用新原理和新的计算机技术发展成果，进一步改善发变组保护装置性能。随着微计算机技术的飞速发展，微控制芯片的速度和精度不断提升。同时，由于数字信号处理器、嵌入式微处理器以及各种功能强大的单片机的推出，开发手段也不断丰富起来，编程语言由原来单一的汇编语言发展到C，PLM等高级语言。在保护理论方面，人们也提出了许多新的保护

4、原理，如将模糊数学、小波分析、人工神经网络以及计算机网络技术和现场控制技术等应用于继电保护中。在这种背景下，微机发电机一变压器组保护装置开始升级换代。新一代的微机发电机一变压器组保护装置在硬件上都普遍采用了功能更为强大单片机或者嵌入式微处理器以及高性能的数字信号处理器。同时由于ASIC，FPGA，FPLA等技术的引入，电路设计变得更加简化合理和灵活科学。在软件开发上，普遍采用了高级语言，相应的开发平台和软件支持界面也更加友好方便。保护配置更加合理灵活，后备保护更加完善合理。经过多年的运行实践，国内的发变组微机继电保护装置积累了许多宝贵的经验，同时也暴露出一些不足，例如：保护应该以简单的设计结构

5、来提高其可靠性，在我国由于电力系统比较薄弱，很多需要由系统解决的问题交由保护来解决，使得继电保护复杂而且脆弱；此外，由于机组容量级别多，电压等级多，主接线类型多更使主设备元件保护复杂化，而且对于同样的一次设备和一次系统，由于保护人员和设计人员对保护理解的差异，保护配置的内容相差也较大。发电机的纵差动保护 发电机相间短路是发电机内部最严重的故障，因此要 定子绕组装设快速动作的保护装置，当发电机的中性点侧有分相引出线时，可装设纵差保护作为发电机相间短路的主保护。总差动保护是根据比较被保护元件始端及末端电流数值和相位的原理而构成，见图3，为了实现次保护在发电机中性点侧和靠近发电机出口断路器处装设同一

6、变比的电流互感器1LH和2LH，两侧的电流互感器按环流法连接，即两侧电流互感器二次侧极相连，并在其差回路中接入电流继电器。 、正常运行时，在发电机的中性点侧与出口侧的电 流数值和相位均相同，即I1=I2，由图4（1）可见， 流进电流继电器的电流为两侧二次电流差， Ij=I1-I2 ,若两边电流互感器的特性完全相同，则Ij=0，继电器不会动。 (2)、 在保护范围外短路时，如图4（2）所示的D1 点发生 短路，情况和正常运行时相似，即Ij=I1-I2 ，当电流互感器的特性完全相同时，Ij=0。但实际上电流互感器的特性不完全相同，因此， Ij=I1-I2 0 ，有电流流过继电器，这个电流叫做不平衡

7、电流，用Ibp 表示，当继电器的动作电流IdIbp 时，保护不会误动作。 （3）、保护范围内短路时，如图4（3）中的D2 点短路时，则电流进电流互感器的电流为两侧电流互感器的二次电流之和，即Ij=I1 +I2 ，这时Ij Id ，保护动作。发电机横差动保护的原理和判据发电机的横差动保护主要用来预防定子绕组匝间短路，定子绕组匝间开焊故障，也可兼顾定子绕组相间短路的故障。一般汽轮发电机大多为每相两并联分支绕组，当三相第一分支的中性点和三相第二分支的中性点可分别引出机外时，可用单元件横差动保护，原理接线如图6所示。在01和02连线上接入横差电流互感器TAO。横 差保护反映具有零序性质的中性点连线上的

8、基频电流，因此可以称为零序横差保护。当发电机正常运行时，流过TAO的电流很小（仅为不平衡电流），而当定 子绕组发生短路和匝间短路时，TAO上会流过较大的基频零序短路流过电流大于动作门槛电压时，横差保护出口， 即Id Id.set(Id 为横差电流的基波分量， Id.set为横差保护电流定值）。2比率制动式微机 HYPERLINK /keyword.asp?keyword=差动保护 差动保护比率差动保护为了防止差动保护在外部短路时，发电机有很大穿越电流使CT误差增大时误动作，采用比率差动原理。该保护采用机端电流If作为制动电流，而不采用中性点侧电流或两侧电流的综和电流作为制动电流。这样既能在外部

9、短路时取得足够的制动电流，又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用，特别是发电机尚未与系统并联运行而发生内部短路时，机端三相没有电流，中性点侧电流只作为动作电流，因此提高了内部短路的灵敏度。为防止因CT断线引起比率差动保护误动该保护带有CT断线闭锁功能。该保护采用分相式，即A、B、C任一相保护动作均出口，以下判据均以一相为例。当满足以下条件时比率差动保护动作IfIfK=0.4K=0.5K=0.3IcdIcdqddIgd动作区If：机端电流，Icd：差动电流，Igd：制动拐点电流Icdqd：差动保护门坎定值，K：比率差动制动系数4.1.2 CT断线闭锁功能正常运行时，发电机机端CT或中性点CT均

10、无负序电流，无论是机端侧还是中性点侧出现CT断线，只要不是三相断线，均会产生负序电流，故可用负序电流作为CT断线的判据。当单侧负序电流大于0.1A时，则认为CT断线，并闭锁比率差动保护。由于CT断线闭锁功能是比率差动保护的辅助功能，必须是比率差动保护投入，该功能才起作用。4.2 差流告警 Icd: 差动电流； Icdset：差动电流告警整定值4.3 过负荷告警ISET：过负荷电流整定值， Tset：动作延时发电机差动保护动作后的处理若差动保护动作，发电机跳闸，应测量静子电阻绝缘，并对发电机及其保护区内一切设备回路状况进行全面检查，检查发电机内部有无烟火，焦糊气味或局部过热现象。同时，还要检查实

11、验保护装置，是否是保护装置误动作，并询问调度电网系统有无故障结束语： 发电机纵差保护是电力系统中发电机最常用的主保护，微机保护大量在现场运用，为保护不同的动作特性和出口方式提供了有利条件，我们可根据自己的实际情况，以及对灵敏度要求的侧重点进行选择。在现场维护过程中，我们除了对保护功能及整定关注的同时，应注意二次回路的维护，提高其可靠性。1）当发电机定子三相电流不平衡度超过10%或负序电流超过8%时，应汇报值长降低无功负荷，同时立即向调度汇报，要求降低机组有功负荷，使不平衡度降到允许值以内。若无法降低定子电流三相电流的不平衡程度，应设法将机组解列。2）核对发电机、主变三相电流表，以判断是否由表计

12、失常引起。3）若不平衡电流是由于机组内部故障引起的，则应立即将故障的机组解列。4）若由于系统原因引起不平衡时，应立即汇报调度设法消除，拉开非全相运行的线路，以保证发电机继续运行。5）发电机在带不平衡电流期间，应加强对发电机温度巡测仪及机组振动的监视。附录资料：不需要的可以自行删除火电厂工艺流程火力发电厂。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂1、火电厂的分类（1）按燃料分类：燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；邹县、石横青岛等电厂燃油发电厂，即以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；辛电电厂燃气发电厂，即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；余热发电厂，即用工业企

13、业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。（2）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃汽轮机发电厂等。（3）按供出能源分类：凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂；热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂。（ 4）按发电厂总装机容量的多少分类：容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；中容量发电厂，其装机总容量在100250MW范围内的发电厂；大中容量发电厂，其装机总容量在250600MW范围内的发电厂；大容量发电厂，其装机总容量在6001000MW范围内的发电厂；特大容量发电厂，其装机容量在1000MW及以上的发电厂。（5）

14、按蒸汽压力和温度分类：中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgfcm2）、温度为450的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgfcm2）、温度为540的发电厂，单机功率小于100MW；超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率小于200MW；亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa（171 kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率为30OMW直至1O00MW不等；超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、温度为

15、550550的发电厂，机组功率为600MW及以上，德国的施瓦茨电厂;超超临界压力发电厂, 其蒸汽压力不低于31 MPa、温度为593.水的临界压力：22.12兆帕；临界温度：374.15（6）按供电范围分类：区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性供电的大中型发电厂；孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电厂；自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般也与电网相连）。2、火力发电厂工艺流程。燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型 HYPERLINK /view/145622.htm t _blank 火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨

16、成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。火力发电厂在除氧器

17、水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入 HYPERLINK /view/33757.htm t _blank 汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动 HYPERLINK /v

18、iew/3824255.htm t _blank 汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与 HYPERLINK /view/54769.htm t _blank 发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动 HYPERLINK /view/3824654.htm t _blank 发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 电流。这样，发

19、电机便把汽轮机的机械能转变为 HYPERLINK /view/48797.htm t _blank 电能。电能经变压器将 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 电压升压后，由输电线送至电用户。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在 HYPERLINK /view/1090375.htm t _blank 凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，重新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、

20、低压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。大致工艺流程如下图：3、火力发电厂的三大系统。燃烧系统燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过 HYPERLINK /view/974489.htm t _blank 给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过 HYPERLINK /view/1337753.htm t _blank 电除尘脱出粉尘再将烟气送至 HYPERLINK /view/566699.htm t _blank 脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体经过吸风机送到烟筒排入天空。燃烧系统还可细分为：风烟系统、制粉系统、灰渣系统。我公司运行参