第二节 发变组微机保护20(二)

第二节发电机-变压器组微机保护发电厂微机保护培训内容一、发电机保护二、变压器保护三、断路器保护培训内容二、变压器保护变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护主变压器差动保护用于防御变压器绕组和引出线相间短路、直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。

变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护主变差动保护通常为三处电流差动，即：1）主变高压侧电流引自高压断路器处的电流互感器（3/2接线有两路）；2）主变低压侧一处引自高压厂用变压器高压侧电流互感器；3）主变低压侧另一处引自发电机机端的电流互感器。如发变组保护配置图所示。主变高压侧高压断路器处的电流互感器。主变高压侧高压断路器处的电流互感器。主变低压侧高厂变高压处的电流互感器。主变低压侧高厂变高压处的电流互感器。主变低压侧发电机机端的电流互感器。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护因此，主变差动保护的保护范围为电流互感器所限定的区域（即主变压器本体，发电机至主变和厂用高压变的引线以及主变高压侧至高压断路器的引线）。可以反应在这个区域内的相间短路、主变高压侧接地短路以及主变绕组匝间短路故障。主变差动保护是最重要的保护之一。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护变压器差动保护的基本原理与发电机纵联差动保护相同。但由于变压器内部结构、运行方式、电量特征均有其特点，产生了一系列特有的技术问题，因此其差动保护在构成上与发电机纵差保护有较大的不同。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护例如，需要根据变压器各侧绕组的连接组别的不同来确定多侧差动接线方式；又如必须妥善处理励磁涌流引起差动保护误动的问题等等。主变压器差动保护原理（三组电流互感器）如图所示。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护1）差动接线方式2）折线比率制动特性根据图中假定的正方向，并以a相电流为例分析，差动保护的动作(差动)电流为：三相变压器高、低压侧绕组接线方式(即连接组别)不同，主变高、低压双侧绕组采用Y，d11(即丫／11)型接线方式，因此变压器两侧同名相电流的相位不一致。在正常运行工况下，变压器三角形侧的线电流比星形侧对应的线电流超前30°。另一方面因变压器变比K的影响，高、低压侧额定电流值也不相同。为了保证在变压器差动保护的二次回路中，代表原、副方电流的幅值与相位基本一致，在选取电流互感器的二次接线方式与变比时需考虑进行相位与幅值校正。变压器星形侧的电流互感器副方采用三角形接线。变压器三角形侧的电流互感器副方采用星形接线。这样变压器两侧电流互感器二次回路同名相电流的相位一致，实现了相位校正。由于变压器高压侧(星形侧)电流互感器副方采用三角形接线，使差动保护输入电流比每相电流互感器副方电流幅值扩大√3倍。因此该侧电流互感器变比的选择也需要在副方按额定电流考虑的基础上相应地扩大√3倍(幅值校正)，以保证正常运行时输入差动保护的电流为额定电流。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护1）差动接线方式2）折线比率制动特性差动保护的制动(穿越)电流为：变压器差动保护通常采用与发电机纵差保护类似的折线比率制动特性。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护1）差动接线方式2）折线比率制动特性比例差动启动比例差动斜率1比例差动拐点1和比例差动拐点2比例差动斜率2设置动作所需的最小差动电流值。定值的选择基于正常运行情况下可能产生的最大不平衡电流值。推荐设置范围是0.1到0.3标幺值。设置正常运行情况下的制动电流。此斜率的设置要确保在正常运行情况下发生内部故障时，元件要有足够的灵敏度。拐点2设置要低于故障电流值，由于仅有交流分量存在，该电流可能导致CT饱和。由于DC分量、以及残磁的存在，拐点1应低于使CT饱和的电流值。设置制动电流。此斜率的设置要确保在严重故障情况下（此时CT饱和，导致产生大的差动电流）元件要有足够的稳定度。斜率2的设置应当足够高以应付一台CT饱和而其他CT未饱和的最坏情况。在这种情况下，差动电流与制动电流之比最高可达95%到98%。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护1）差动接线方式2）折线比率制动特性3）最大不平衡电流采用比率制动特性后，最小动作电流只需躲过正常运行时最大不平衡电流，但需注意，变压器差动回路中产生不平衡电流的原因要更复杂一些。不平衡电流主要有：

变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护1）差动接线方式2）折线比率制动特性3）最大不平衡电流由于变压器高、低压侧电流互感器变比不能完全满足要求而产生的不平衡电流。带负荷调压而产生的不平衡电流。变压器两侧电流互感器误差不同产生的不平衡电流。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施变压器在正常运行工况下的励磁电流很小，一般不超过额定电流的3％～6％。当变压器外部发生短路故障时，由于系统电压降低，致使励磁电流减小。当变压器空载投入或者外部故障切除后电压恢复时，励磁电流突然大大增加，其值可达变压器额定电流的6～8倍，该电流称为励磁涌流。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施由于励磁涌流是单侧注入性电流，其幅值又很大，因此会造成比率制动判据误判，变压器差动保护需要解决的突出问题就是既能可靠地躲过励磁涌流，又能正确反应内部故障。对于原方三角形接线并由三个单相变压器构成的三相变压器励磁涌流的特点是：变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施二次谐波分量：变压器每相绕组励磁涌流中含有较大的二次谐波分量，其含量大小与铁心饱和磁通、剩磁大小及电压突变初相角等因素直接相关，对于三角形接法侧的线电流所代表的两相涌流之差来说，有的二次谐波分量可能很小，但总有一个两相涌流之差中的二次谐波分量占基波分量的比值超过20％。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施每相涌流及二相涌流差的波形均会出现所谓间断角。在变压器内、外部故障的短路电流中，二次谐波分量所占比例较小，一般不会出现波形间断。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施利用二次谐波的特点可以构成二次谐波制动的变压器差动保护，使之有效地躲过励磁涌流的影响。为了在发生涌流时可靠制动，通常对各相差电流分别求取二次谐波对基波的比值，只要其中有一相超过预先整定的二次谐波制动比，即可闭锁差动保护总出口(或闭锁三相差动元件)。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施涌流抑制功能是设置在励磁涌流情况下提供二次谐波差动保护闭锁。该功能可提供两种选择：“二次适应”及“传统二次谐波”。涌流抑制模式规定了励磁涌流情况下的闭锁方式。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施现代变压器可以在励磁涌流情况下产生较小的二次谐波比率，这有可能会导致被保护的变压器误跳闸。降低二次谐波制动门槛值可能会危及保护速度和可靠性。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施如果设置在“每相”，继电器将分别对每一相执行涌流制动功能。如果应用在现代变压器上，该设置应当同自适应二次谐波功能一起使用。如果设置在“3选2”，继电器将分别对A、B、C三相的二次谐波值进行检查。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施如果其中任何两相处于闭锁条件，剩余的另外一相则被自动制动。如果设置在“平均”，继电器将首先计算二次谐波平均比率，然后将涌流门槛值应用到计算出的平均值。该模式只能与传统的二次谐波功能配合使用。变压器保护1、主变压器保护（1）主变压器差动保护4）励磁涌流及其制动措施利用间断角的特点还可以构成间断角原理的变压器差动保护，克服励磁涌流的不利影响。变压器保护1、主变压器保护（2）主变高压侧零序过流主变压器高压侧连接500kV电压的电力系统均为直接接地系统。实践表明，电力系统各种短路故障中单相接地故障机率最高。在变压器高压侧所配置的零序保护用于反应单相接地故障，作为变压器及相邻元件的后备保护。变压器保护1、主变压器保护（2）主变高压侧零序过流中性点直接接地运行的变压器零序保护由零序电流保护组成，电流元件接到变压器中性点电流互感器的二次侧，为提高可靠性和满足选择性，变压器中性点均配置两段式零序电流保护，每段均设置两个延时。变压器保护1、主变压器保护（2）主变高压侧零序过流零序保护I段的动作电流延时t1和t2与相邻元件单相接地保护I段相配合。一般取t1＝0.5～1.0s，而取t2＝t1+△t为时限阶段。零序保护I段以t1延时动作于母线解列，以缩小故障影响范围；动作后仍不能消除故障，再以t2延时动作于发变组解列灭磁。变压器保护1、主变压器保护（2）主变高压侧零序过流设置I段的目的主要是对付母线及其附近的短路，因这类故障对电力系统影响特别严重，应尽快切除。零序保护II段的动作电流及相应的延时t3和t4与相邻元件零序保护的后备段相配合，而取t4＝t3+△t。t3作用于母线解列，t4作用于解列灭磁。

变压器保护1、主变压器保护（2）主变高压侧零序过流为防止变压器与系统并列之前，在变压器高压侧发生单相接地而误跳母联断路器，零序保护动作于母线解列的出口回路应经主变高压侧断路器的辅助触点闭锁。变压器保护1、主变压器保护（3）主变高压侧复压过流保护复压过流保护是低电压启动的过电流保护的一种发展，是主变压器的一种后备保护。在对称短路时，正序电压下降；而在不对称短路时，正序电压下降的同时还出现负序电压分量。复合电压启动的过电流保护就是除了利用低电压继电器反应短路外，还利用带负序滤过器的电压继电器来反应不对称短路。变压器保护1、主变压器保护（3）主变高压侧复压过流保护低电压和负序电压元件是或的关系，再加上过电流就开始动作。这种保护不论在对称短路还是不对称短路，其电压元件都有比较高的灵敏度，且在变压器后发生不对称短路时，其灵敏度与变压器绕组的接线方式无关。变压器保护1、主变压器保护（4）主变启动通风保护主要用于防止主变温度过高所装设的保护。动作情况：1）按主变高压侧电流启动，6秒启动辅助冷却器。2）按温度启动，65℃时启动辅助冷却器，60℃时返回。变压器保护1、主变压器保护（4）主变启动通风保护主要用于防止主变温度过高所装设的保护。动作情况：3）油温高全停：按主变上层油温75℃时启动跳闸，15分钟动作于“解列灭磁”。4）通风全停跳闸：两路通风电源开关都掉闸时启动，50分钟动作于“解列灭磁”。5）备用冷却器启动：工作冷却器掉闸，经16秒延时启动备用冷却器。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护励磁变压器以电流速断作为主保护。按励磁变压器低压侧短路时流过保护的最大短路电流来整定。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护过流保护作为励磁变压器的后备保护。按最大负荷电流值来整定动作。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护励磁绕组过负荷保护设在变压器管理继电器内。发电机励磁回路过负荷保护反映励磁电流变化时励磁绕组的热积累过程。汽轮发电机励磁系统由励磁变压器经可控整流装置对励磁绕组提供励磁电流构成。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护当励磁机或者整流装置发生故障时，或者励磁绕组内部发生部分绕组短路故障时以及在强励过程中，都会发生励磁绕组过负荷（过电流）。励磁绕组过负荷同样会引起过热，损伤励磁绕组。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护另外，励磁主回路的其它部分也可能发生异常或故障。因此大型机组规定装设完善的过励磁保护，并希望能对整个励磁主回路提供后备保护。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护发电机励磁回路过负荷保护可以配置在直流侧，也可配置在交流侧，但前者往往需要比较复杂的直流变换设备（直流电流互感器或分流器）。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护发电机励磁回路过负荷保护作为励磁系统故障或强励时间过长引起励磁绕组过负荷情况下的保护。由定时限和反时限两部分组成。

变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护定时限部分动作电流按正常运行最大励磁电流下能可靠返回的条件整定，带时限动作于信号或减励磁；反时限部分动作特性按发电机励磁绕组的过负荷能力确定，动作于程序跳闸。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护1）励磁绕组定时限过负荷保护励磁绕组定时限过负荷保护配置一段跳闸、一段信号。其出口逻辑如图所示。

变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护1）励磁绕组定时限过负荷保护2）励磁绕组反时限过负荷保护反时限保护由三部分组成:下限启动、反时限部分、上限定时限部分。上限定时限部分设最小动作时间定值。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护1）励磁绕组定时限过负荷保护2）励磁绕组反时限过负荷保护当励磁回路电流超过下限整定值时,反时限保护起动，开始累积，反时限保护热积累值大于热积累定值保护发出跳闸信号。变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护1）励磁绕组定时限过负荷保护2）励磁绕组反时限过负荷保护反时限保护能模拟励磁绕组过负荷的热积累过程及散热过程。

反时限动作曲线如图所示。tmin为反时限上限延时定值。tmax为反时限下限延时

。Ilszd为反时限起动定值。

Ilh为上限电流值。

变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护1）励磁绕组定时限过负荷保护2）励磁绕组反时限过负荷保护反时限保护动作方程为变压器保护2、励磁变压器保护（1）励磁变压器电流速断保护（2）励磁变压器过流保护（3）励磁绕组过负荷保护1）励磁绕组定时限过负荷保护2）励磁绕组反时限过负荷保护式中Il为励磁回路电流；Ijzzd为励磁回路反时限基准电流；KLzd为励磁绕组热容量系数定值。其出口逻辑框图如图所示。变压器保护3、高厂变保护高厂变保护包括（见发变组保护配置图）：（1）A高厂变差动、A高厂变高压侧复合电压过流（单相低电压过流和负序电流）、A高厂变A、B分支过流、A高厂变低压A、B侧中性点零序过流。变压器保护3、高厂变保护高厂变保护包括（见发变组保护配置图）：（2）B高厂变差动、B高厂变高压侧复合电压过流、B高厂变低压侧过流、B高厂变低压侧中性点零序过流。变压器保护4、起备变保护起备变保护包括（见起备变保护配置图）：（1）#01起备变差动（高压1侧，低压8侧）、#01起备变高压侧复合电压过流、#01起备变高压侧零序过流、#01起备变低压A侧中性点零序过流、#01起备变低压B侧中性点零序过流、#01起备变低压A侧分支过流、#01起备变低压B侧分支过流。变压器保护4、起备变保护起备变保护包括（见起备变保护配置图）：（2）#02起备变差动（高压1侧，低压4侧）、#02起备变高压侧复合电压过流、#02起备变高压侧零序过流、#02起备变低压侧中性点零序过流、#02起备变低压侧过流。变压器保护5、变压器非电量保护变压器（主变、高厂变、起备变）非电量保护主要包括：瓦斯1STG、2STG；压力释放1STG、2STG；突发压力；绕组温度1STG、2STG；油面温度1STG、2STG；油位低、高；冷却器全停；变压器保护5、变压器非电量保护（1）瓦斯保护变压器的差动保护虽能保护匝间短路，但是，若短路的匝数不多时，该绕组的电流变化不大，保护可能不动作。因此，通常在容量大于800kVA的变压器上均装设有瓦斯保护。变压器的铁芯和绕组一般都放在油箱内，利用油作为绝缘和冷却介质。变压器保护5、变压器非电量保护（1）瓦斯保护在油箱内发生各种故障（包括轻微的匝间短路）时，在短路电流所产生的电弧作用下，会使油和其他绝缘材料受热而分解，产生气体（即所谓瓦斯）。由于气体比较轻，它要从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，将产生大量气体，会有剧烈的油流和气流涌向油枕上部。利用这一特点，可构成反应气体流动的保护，通常称为瓦斯保护，又称为气体保护。变压器保护5、变压器非电量保护（1）瓦斯保护瓦斯保护有轻、重瓦斯保护之分。当变压器严重漏油或轻微故障时，在所产生的气体压力作用下，使变压器外壳内油面降低，引起轻瓦斯保护动作，延时作用于信号。轻瓦斯保护动作值采用气体容积大小表示，整定范围通常为250～300cm3。变压器保护5、变压器非电量保护（1）瓦斯保护若变压器内部发生严重故障，变压器油和绝缘材料分解产生大量气体，迫使油从油箱经导管冲向油枕，冲动重瓦斯保护动作，瞬时作用于跳闸。重瓦斯保护动作值采用油流速度大小表示，整定范围通常为0.6～1.5m/s。变压器保护5、变压器非电量保护（1）瓦斯保护重瓦斯保护应瞬时动作于全停和向DCS传送信号。轻瓦斯保护动作于在集中控制室发出警报信号。瓦斯保护的原理接线如图所示。瓦斯继电器WSJ的轻瓦斯触点动作于信号。重瓦斯触点经信号继电器XJ及切换片QP作用于保护出口继电器BCJ，跳开变压器各侧断路器。

当进行保护校验和变压器刚充油后，为防止重瓦斯保护误动作于跳闸，可将QP切换至信号位置。

因为瓦斯继电器的重瓦斯触点是由于瓦斯伴随油流冲动而动作，考虑到油流的不稳定性，为保证可靠跳闸，保护出口继电器BCJ具有自保持线圈。在重瓦斯触点闭合瞬间，出口中间继电器由电压线圈接通而动作,并由电流线圈使其触点自保持。

变压器保护5、变压器非电量保护（1）瓦斯保护瓦斯保护灵敏、快速、接线简单，可以有效地反应变压器的多种内部故障。但动作速度较慢，且不能反应变压器油箱外套管及其引出线故障，因此，不能完全代替差动保护的作用。而变压器差动保护对匝间短路有死区，因此差动保护也不能代替瓦斯保护，通常由瓦斯保护和差动保护共同构成变压器的主保护。变压器保护5、变压器非电量保护（2）压力释放保护释压装置用来防止变压器内部压力过高导致的内部故障。释压装置配有指示标志，当释压装置动作时指示标志指向垂直位置，同时释放开关操动机构闭合触点，动作于变压器报警装置上报警。变压器保护5、变压器非电量保护（3）突发压力保护该保护由变压器制造厂提供，仅当由于压力突然变化或油流速度改变和瓦斯气体积累过多时。例如变压器发生内部短路故障时就会发生这些变化，该保护的触点动作于发电机出口继电器跳闸，给DCS系统传送信号记录事故结果，并在集中控制室内发出警报信号。变压器保护5、变压器非电量保护（3）突发压力保护该保护应提供辅助继电保护装置，保护变压器内部短路故障。该保护装置的触点应能瞬时动作于全停，给DCS系统传送信号记录事故结果，并在集中控制室内发出警报信号。变压器保护5、变压器非电量保护（4）绕组温度保护绕组温度保护采用绕组温度指示继电器。该继电器用来提供变压器绕组最热点温度的模拟量读数。该继电器能反映槽内温度的变化，变压器负荷电流(通过电流互感器)使槽内温度升高，变压器顶部绝缘油使槽内温度降低。因此，绕组热点温度可由槽内温度测定，该指示器有一个报警触点，并可用来通过DCS向集中控制室发出警报信号。

变压器保护5、变压器非电量保护（5）油面温度保护油面温度保护采用油温指示器。油温指示器用来测量变压器顶部油温，配有报警触点。当顶部油温到达90℃时，触点闭合，在变压器报警装置上发出警报信号，并通过变送器由DCS在集中控制室发出警报信号。变压器保护5、变压器非电量保护（6）油位低、高油位计用来显示油枕中的油位。当油枕中油位低于正常运行油位时，油位触点在变压器报警装置上发出低油位警报信号，并通过变送器由DCS在集中控制室发出警报信号。变压器保护5、变压器非电量保护（7）冷却器全停该保护应根据变压器油表面温度首先动作于发信号，其次带时限动作于程序跳闸。当冷却器故障引起变压器超过安全限值时，并不是立即将变压器退出运行，常常允许其短时运行一段时间，以便处理冷却器故障。这期间可以降低变