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发电机差动保护原理及检验培训讲义
发布时间:发电机差动保护原理及检验培训讲义

  发电机差动保护原理及检验培训讲义_物理_自然科学_专业资料。东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 热电检修三部员工技术培训 培训人:南宽宏 培训时间:2016年03月 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 发电机差动保护原理及检验

  东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 热电检修三部员工技术培训 培训人:南宽宏 培训时间:2016年03月 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 发电机差动保护原理及检验 东方希望 EASTHOPE 1、继电保护 榜样、教师、教练 当电力系统中的电力元件发生故障时,向 运行值班人员及时发出警告信号,或者向 所控制的断路器发出跳闸命令,以终止这 些事件发展的一种自动化措施和设备。实 现这种自动化措施的成套硬件设备,用于 保护电力元件的一般称为继电保护装置。 东方希望 EASTHOPE 2、继电保护系统作用 榜样、教师、教练 1)断开电力故障元件,最大限度地减少对电 力元件本身的损坏。 2)反应电力元件不正常工作状态,如接地、 过负荷等,便于监视与调整。 东方希望 EASTHOPE 2、继电保护系统作用 榜样、教师、教练 3)支持电力系统安全运行。特别是保护 快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作 用,其他稳定措施是不能与其相比拟。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 3、电力系统对继电保护的要求 电力系统对继电保护的要求: 1、可靠性(可信赖性和安全性) 2、选择性 3、快速性 4、灵敏性 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 3、电力系统对继电保护的要求 可靠性(可信赖性和安全性) 可信赖性:要求继电保护在设计要求它动作 的异常或故障状态下,能准确地完成动作, 即要求不拒动。 安全性:要求继电保护在非设计要求它动作 的其他所有情况下,能够可靠不动作,即 要求不误动。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 3、电力系统对继电保护的要求 选择性 M (电源侧) N 侧) K L(负荷 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 3、电力系统对继电保护的要求 快速性 继电保护快速性是指继电保护装置应以 允许的可能最快速度动作切除故障。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 3、电力系统对继电保护的要求 灵敏性 继电保护灵敏性是指继电保护装置对设 计规定要求动作的故障及异常状态能够 可靠地动作能力 。 东方希望 EASTHOPE 4、继电保护有关概念 榜样、教师、教练 1、继电保护分类: 按保护的对象分类:发电机保护、变压器保 护、线路保护、母线保护、电容器(电抗 器)保护等 按保护原理分类:电流差动保护、电流电压 保护、距离保护、零序保护等 东方希望 EASTHOPE 4、继电保护有关概念 2、几个重要的概念 主保护 后备保护 辅助保护 异常运行保护 榜样、教师、教练 东方希望 EASTHOPE 主保护 榜样、教师、教练 主保护——是满足系统稳定和设备安全 要求,能以最快速度有选择地切除被保 护设备和线路故障的保护。 东方希望 EASTHOPE 后备保护 榜样、教师、教练 后备保护——是主保护或断路器拒动 时,用来切除故障的保护。 1、远后备保护 2、近后备保护 东方希望 EASTHOPE 辅助保护 榜样、教师、教练 辅助保护——是为补充主保护和后备保 护的性能或当主保护和后备保护退出运 行而增设的简单保护。 东方希望 EASTHOPE 异常运行保护 榜样、教师、教练 异常运行保护是反应被保护设备或线路 异常运行状态的保护。 东方希望 EASTHOPE 5、发电机主要保护 榜样、教师、教练 对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应 根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 1)、纵联差动保护:为定子绕组及其引出线)、横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。 只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成 两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 3)、单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地 保护。 17 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 4)、励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保 护。 5)、低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁 电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁 (励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而 对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机 都装设这种保护。 6)、过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行 时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过 负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励 磁绕组过负荷保护。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 7)、定子绕组过电流保护:当发电机纵差保 护范围外发生短路,而短路元件的保护或断 路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后 备,也兼作纵差保护的后备保护。 8)、定子绕组过电压保护:用于防止突然甩 去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发 电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护, 中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 9)、负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者 三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的 比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密 度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应 装设负序电流保护。 10)、失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的 失步保护。 11)、逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉 保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时, 从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大 型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护, 用于保护汽轮机。 东方希望 EASTHOPE 6、发电机纵联差动保护 榜样、教师、教练 东方希望 EASTHOPE 6、发电机纵联差动保护 榜样、教师、教练 保护构成原理,按比较发电机中性点TA与极 端TA二次同名相电流的大小及相位构成。以 一相差动为例,并设两侧电流的正方向指向 发电机内部。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 7、CSC-300保护原理 发电机纵差保护作为发电机内部相间短路故障的主 保护,采用两段比率制动特性(见图2)。纵差保 护有两种方案可选,即比率制动系数的纵差保护和 比率制动斜率的纵差保护方案。 方案一:比率制动系数的纵差保护,动作方程为: IdzICD IdzKresXIzd (1) 式中:I dz、I zd 分别为差动电流和制动电流,对 应的计算公式见式(2),ICD 为差动电流起始值, Kres为制动系数。 东方希望 EASTHOPE 7、CSC-300保护原理 榜样、教师、教练 Idz=iT-iN Izd=1/2iT+iN (2) 式中:iT iN分别为发电机机端和中性点 的电流相量,均以指图向系统为正。 东方希望 EASTHOPE 7、CSC-300保护原理 榜样、教师、教练 方案二:比率制动斜率的纵差保护,动作方 程为: Idz Icd 如果IzdIB Idz KID(Izd-IB)+Icd 如果Izd≥IB (3) 式中:KID为比率制动斜率,I B 为拐点电流 值,其它量意义与方案一相同。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 7、CSC-300保护原理 TA 断线后发告警信号,TA 断线是否闭锁 差动保护可通过整定定值单中的功能位实 现。为了防止一点在区内、一点区外的两 点接地故障,还设有机端负序电压元件。 在差动保护仅有一相满足动作条件时,除 增加计算次数和TA 异常判断次数外,同时 机端负序电压大时,保护才发跳闸命令。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 为了提高保护的可靠性,在稳态量差动判别的 基础上,增加采样值差动作为辅助判据。装置 具有完善的抗TA 饱和能力以及故障恢复过程中 不平衡电流对差动保护的影响。当采用完全纵 差保护时,机端和中性点侧应选用同型号、同 变比的TA,两侧电流互感器的二次负载宜匹配 一致,以最大减轻不平衡电流,降低定值,提 高灵敏度。当中性点侧引入部分分支时,发电 机完全纵差保护就构成了不完全差动保护,此 时采用单相出口方式,并选用比率制动斜率的 纵差保护方案。当采用不完全差动时,机端和 中性点侧仍可采用同型号、同变比的TA,由装 置自动调整平衡。 东方希望 EASTHOPE Idz 榜样、教师、教练 动作区 Icd 制动区 IB Izd 图 2 带比率制动特性的发电机纵联差动保护动作特性 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 8、发电机完全纵差保护逻辑框图 1)两相及三相比率制动差动 A相比率差动动作 & B相比率差动动作 C相比率差动动作 & ≥1 & 纵差保护出口 & 纵差保护投入 东方希望 榜样、教师、教练 EASTHOPE 2) 只有一相差动动作且有负序电压大或三相电压低(一点区内一点区外单 相比率制动差动) A相比率差动动作 B相比率差动动作 C相比率差动动作 负序电压8V 最大线V 只 有 一 相 动 作 & 纵差保护出口 ≥1 纵差保护投入 东方希望 EASTHOPE 3)只有一相差动动作且发生TA异常 A相比率差动动作 B相比率差动动作 C相比率差动动作 TA异常 最大相差流大于1.2Ie TA异常闭锁单相差动保 护控制字投入 TA异常 纵差保护投入 只 有 一 相 动 作 & ≥1 & 榜样、教师、教练 & 纵差保护出口 东方希望 EASTHOPE 4)差流越限 A相差流越限 B相差流越限 C相差流越限 纵差保护投入 榜样、教师、教练 ≥1 & 纵差保护出口 5s 东方希望 EASTHOPE 9、CSC-300方案一整定计算: 榜样、教师、教练 比率制动系数方案只设两个定值。 a) 最小动作电流定值Icd: 最小动作电流Icd按躲过发电机额定工况下差动保护差动回路 中的最大不平衡电流 整定。一般地,Icd = (0.2 ~ 0.3)IGe ,通常整定为0.3 IGe, IGe为发电机二次额定电流。 东方希望 EASTHOPE 9、CSC-300方案一整定计算: 榜样、教师、教练 b) 差动特性比率制动系数Kres: Kres=krel.kap.kcc.ker 其中,Krel为可靠系数取 1.5,Kap为非周期分量 系数取2.0,Kcc为同型系数取 1.0,Ker为电流互 感器比误差取 0.1,通常为安全可靠Kres =0.3。 按照上述原则整定的比率制动系数特性的差动保 护,当发电机机端两相金属性短路时,差动保护 的灵敏系数一定满足要求,不必进行灵敏度校验。 东方希望 EASTHOPE 9、CSC-300方案二整定计算: 榜样、教师、教练 a) 最小动作电流定值ICD: Icd= Krel.Ker.IGe 其中,Krel为可靠系数,通常取 1.5;Ker为电流互 感器比误差,与所采用电流互感器的型号有关,通 常10P级电流互感器取0.06,5P级电流互感器取 0.02。 Icd建议整定为0.3IGe。如果为不完全纵差,或两 侧TA特性不一致时整定为0.4IGe。 b) 拐点电流定值IB: 完全纵差保护通常可整定IB = (0.8 ~ 1.0)IGe 不完 全纵差保护通常可整定IB = (0.5 ~ 0.8)IGe 。 东方希望 EASTHOPE 9、CSC-300方案二整定计算: 榜样、教师、教练 c) 差动特性比率制动斜率KID: 对于比率制动的纵差保护差动特性斜率KID的整定 及灵敏度校验参考《大型发电机变压器组继电保护 整定计算导则》。对于不完全差动保护,其灵敏度 须经过专用的内部故障分析软件进行校验。 通常对于发电机完全纵差,KID整定为 0.3~0.5; 不完全纵差或两侧 TA特性不一致时KID整定为 0.5。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练 10、发电机保护检验前的准备 1)、检验前的准备要求 在进行检验之前,工作(试验)人员应认 真学习相关规程和CSC-300 系列发变 组保护的技术说明书和检验说明书, 理解和熟悉检验内容和要求。 东方希望 榜样、教师、教练 EASTHOPE 10、发电机保护检验前的准备 2)、试验设备及试验接线的基本要求 a) 为了保证检验质量,应使用继电保护微机型试验装 置,其技术性能应符合部颁 DL/T624—1997《继 电保护微机型试验装置技术条件》的规定。 b) 试验仪表应经检验合格,其精度应不低于 0.5 级。 c) 在保证检验质量的前提下,为加快检验速度,说明 书中的部分检验项目可以采用专用自动调试设备进 行检验。 d) 试验回路的接线原则,应使加入保护装置的电气量 与实际情况相符合。模拟故障的试验回路,应具备 对保护装置进行整组试验的条件。 东方希望 榜样、教师、教练 EASTHOPE 10、发电机保护检验前的准备 3)、试验条件和要求 a) 交、直流试验电源质量和接线方式等要求参照部 颁《继电保护及电网安全自动装置检验条例》有 关规定执行。 b) 试验时如无特殊说明,所加直流电源均为额定值 (即装置上标示的电源电压等级)。 c) 加入装置的试验电流和电压,如无特殊说明,均 指从保护屏端子上加入。 东方希望 榜样、教师、教练 EASTHOPE 10、发电机保护检验前的准备 4)、试验过程中应注意的事项 a) 熟悉工程图纸及检验说明书。 b) 在试验前应先检查为防止TA 二次回路开路的短接线是否正 确、牢固地短接好,TV二次回路确实不存在短路现象。 c) 断开直流电源后才允许插、拔插件,插、拔交流插件时应防 止交流电流回路开路。 d) 打印机及每块插件应保持清洁,注意防尘。 e) 应采用人体防静电接地措施,以确保不会因人体静电而损坏 装置。 f) 原则上在现场不能使用电烙铁,试验过程中如需使用电烙铁 进行焊接时,应电烙铁断电后再焊接或采用带接地线的电烙 铁。 g) 试验过程中,应注意不要将插件插错位置;在拔、插插件时 用力适中,不要过于用力,防止插件的针脚弯曲或损坏插件 的紧固件。 东方希望 榜样、教师、教练 EASTHOPE 10、发电机保护检验前的准备 h) 因检验需要临时短接或断开的端子,应逐个记录,并在 试验结束后及时恢复。 i) 使用交流电源的电子仪器(如示波器、毫秒计等)进行 电路参数测量时,仪器外壳应与保护屏(柜)在同一点接 地。 j) 试验过程中须考虑本设备与其它运行设备的安全措施及 外部运行设备与本装置有联系的相关回路的安全措施。 k) 当试验过程中加入电流幅值大于 3 倍额定电流时,应注 意通电时间不能过长。 l) 在初次给装置上电时,应注意用万用表检查屏柜的电源、 电压、电流回路是否正常,防止短路或开路。 m) 对新建工程将屏柜所有端子排的螺丝紧固一遍,防治 虚接,并将装置内所有插件重新拔、插一次防治运输、安 装过程造成插件松动。 东方希望 EASTHOPE 11、发电机纵差保护测试 榜样、教师、教练 1)、差动最小动作电流及差动动作时间测试: 投入发电机差动保护压板,从发电机机端或 中性点分别加入单相电流,实测并记录保 护动作电流值;从发电机机端或中性点加 入2 倍动作值的电流,实测差动保护动作时 间,要求其动作时间不大于30ms。 东方希望 EASTHOPE 11、发电机纵差保护测试 榜样、教师、教练 2)、比率制动特性测试 投入发电机差动保护压板,根据所要校验的曲线段 选择对应的动作方程,首先给定2 I ,由 此计算出1 I ,再将其转化为有名值之后,即可进行 检验。 实验在两侧进行,称为电流I1 (标么值)、I 2 (标么 值),且I1 I 2,I1、I 2电流相角相差 0°。 根据所加电流条件、比率制动差动特性定义,保护 的动作方程变形为: 东方希望 EASTHOPE 11、发电机纵差保护测试 榜样、教师、教练 I1I2+Icd I12.IB-I2 2+KID 2KIDxIB-2Icd I1 xI2- 2-KID 2-KID I1≥2.IB-I2 说明:I cd为差动最小动作电流,KID为比率制动系数,I B为拐点电流值,I1为机端(或中性点)电流标么 值,I 2为中性点(或机端)电流标么值。 如果测试仪有自动测试功能,则可选择自动测试。 东方希望 EASTHOPE 11、发电机纵差保护测试 榜样、教师、教练 3)、发电机机端和中性点TA 断线检测 TA 断线的检测在现场为选作项目,根据现场试验条 件选作。 投入发电机差动保护压板。 当试验仪有3 个电流输出时(以模拟中性点A 相TA 异常为例):从测试仪A 相输出幅值为IGe角度为 0°的电流至发电机机端侧A相,中性点的A相不 加电流,从测试仪B相输出幅值为IGe角度为120°的电流至发电机机端侧B 相,然后同极性串 联到中性点的B 相,从测试仪C 相输出幅值为IGe 角度为120°的电流至发电机机端侧C 相,然后 同极性串联到中性点的C 相;其它侧TA 异常的方 法可参考上述方法;IGe为发电机额定电流。 东方希望 EASTHOPE 11、发电机纵差保护测试 榜样、教师、教练 – 当试验仪有6 个电流输出时(以模拟中性点A 相TA 异常为例): 测试仪的两组输出电流A、B、C 相分别接入机端和中性点A、B、 C 相,机端和中性点加入同幅值为IGe且同相位的电流,状态稳 定后(保护运行灯不闪时),将其中某一相电流突然降为0A,检 查TA 断线的告警情况。 – TA 断线对差动保护的影响测试(此项试验时需将差动保护投 入): – 整定为TA 断线不闭锁单相纵差保护,模拟TA 断线检查差动保 护是否动作; – 整定为TA 断线闭锁单相纵差保护,模拟TA 断线检查差动保护 是否动作; – 整定为TA 断线闭锁单相纵差保护,改变测试仪输出电流,使 电流幅值满足大于1.2IGe,模拟TA 断线,检查差动保护是否动 作。 东方希望 EASTHOPE 榜样、教师、教练