发变组保护学习笔记.docx
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发变组保护学习笔记
1.保护定值整定：
点击定值区空白档，自动弹出‘数字键盘’，输入整定值（单
个整定，或多项整定）完成后，输入调试密码8888，确认，再输入执行密码，确认，
最后点击‘写入保护装置’按键，
2.通道显示：
显示通道号、通道名称和各通道模拟量的有效值，通道CH00和通道CH01为0V参考通道，用于孤立通道的相位参考。
3.采样值：
所有通道的瞬时采样值，含2个周波24个采样值。
4.定值整定：
在这个窗口我们可以完成对工程配置的所有保护的定值整定。
它与‘保护监视与定值’处的定值整定功能是一致的，操作也是类似的。
点击定值区空白档，自动弹出‘数字键盘’，输入整定值（单个整定，或多项整定）完成后，输入调试密码8888，确认，再输入执行密码8，确认，最后点击右下角的‘修改定值
’按钮，将修改后的定值参数写入到装置中，从而改变装置内的定值参数。
5.出口联动：
在保护装置不外加信号源的情况下，模拟某个保护发信或跳闸，可方便保护人员平时的检修和维护，简化传动试验。
6.保护投退：
指将工程定义的保护真正投入运行
7.硬件自检：
V1.2版本
1发电机纵差动保护
1.1特性
1.2逻辑
发电机纵差保护的出口方式，有两种设置：
单相出口方式及循环闭锁出口（至少两相动作才有出口）方式。
当采用循环闭锁出口方式时，为提高发电机内部及外部不同相同时接地故障（即两相接地短路）时保护动作的可靠性，采用负序电压解除循环闭锁（即改成单相出口方式）。
对于单相出口方式，设置专门的TA断线判别，并当差电流大于解除TA断线闭锁电流倍数Ict时可解除TA断线判别功能。
1.3两种出口方式的逻辑框图，分别如图6-1-4和图6-1-5所示。
发电机完全纵差动保护推荐使用循环闭锁出口方式。
发电机不完全纵差动保护一般使用单相出口方式。
1.4TA断线判别
循环闭锁出口方式，一相差动动作又无负序电压，即判定为TA断线
1.5整定原则及取值建议
（1）比率制动系数Kz（曲线斜率）
Kz应按躲过区外三相短路时产生的最大暂态不平衡差流来整定（即图6-1-3中的斜线通过出口区外故
障最大差流对应点）。
通常，对发电机完全纵差Kz=0.3～0.5
对于不完全纵差保护，当两侧差动TA型号不同时，取Kz=0.5，以躲过区外故障因两侧TA暂态特性不同及转子偏心而造成的不平衡差流等。
（2）启动电流Iq
按躲过正常工况下最大不平衡差流来整定。
不平衡差流产生的原因：
主要是差动保护两侧TA的变比误差，保护装置中通道回路的调整误差。
对于不完全纵差，尚需考虑发电机每相各分支电流的不平衡。
一般Iq=（0.2～0.3）Ie
（3）拐点电流Ig
Ig的大小，决定保护开始产生制动作用的电流大小，建议按躲过外部故障切除后的暂态过程中产生的最大不平衡差流整定。
不完全纵差取值要大一点。
一般Ig=（0.7～1）Ie。
（4）负序电压U2
解除循环闭锁的负序电压（二次值）。
可取U2=（9～12）V。
（5）差动速断倍数Is
对于发电机的差动速断，其作用相当于差动高定值，应按躲过区外三相短路时产生的最大不平衡差流来整定。
为可靠，建议Is=4～8（倍）。
（6）解除TA断线功能差流倍数Ict：
当差电流大于解除TA断线闭锁电流倍数Ict时可解除TA断线判别功能。
通常Ict=0.8～1.2（倍）
TA二次回路开路会引起高电压的危险，特别是大型发电机组。
为此，建议采用TA断线不闭锁差动保护方案。
2变压器纵差动保护（包括发变组、主变、厂变、励磁变、启备变）
变压器纵差动保护，是变压器内部及引出线上短路故障的主保护，它能反应变压器内部及引出线上的相间短路、变压器内部匝间短路及大电流系统侧的单相接地短路故障。
另外，尚能躲过变压器空充电及外部故障切除后的励磁涌流。
2.1特性
2.2涌流判别元件
本装置提供两种励磁涌流判别方法：
二次谐波制动原理和波形对称原理。
在装置定义下载时，可以根据用户要求选择其中一种。
（1）二次谐波制动原理
比较各相差流中二次谐波分量对基波分量百分比（即I2ω/I1ω）与整定值的大小。
当其大于整定值时，
认为该相差流为励磁涌流。
闭锁差动元件。
判别方程（制动方程）
（3）涌流制动方式
本装置提供两种谐波制动方式：
“分相”制动式及“或门”制动式。
所谓分相制动式，是指某一相差流中的二次谐波电流，只对本相的差动元件有制动作用，而对其他相无作用。
而“或门”制动方式，是指在三相差流中，只要某一相差流中的二次谐波电流对基波电流之比大于整定值，便将三相差动元件闭锁。
用户可根据变压器的容量、变压器所在系统的特点，选择适宜的制动方式。
（c）差动速断元件
差动速断元件，其动作不受差流波形畸变或差流中谐波的影响，而只反应差电流的有效值。
当某一相差流的有效值大于整定值时，立即作用出口。
2.3定值清单
在DGT801系列装置中，二次谐波制动式变压器差动（或发变组差动）保护的整定值清单，如表6-2-1所示。
其中Iq、Ig及Ie均为基准侧二次有名值。
定值清单中的额定电流是指基准侧的额定电流。
2.4整定原则及取值建议
（1）比率制动系数Kz（曲线斜率）
比率制动系数Kz整定原则，按躲过变压器出口三相短路时产生的最大暂态不平衡差流来整定（即过拐点的斜线通过出口区外故障最大差流对应点的上方）。
标积制动系数与比率制动系数的取值基本相同。
一般
Kz=0.4～0.5
（2）启动电流Iq
整定原则：
能可靠躲过变压器正常运行时的最大不平衡差流。
一般Iq=（0.4～0.5）Ie
（3）拐点电流Ig
变压器各侧差动TA的型号及变比不可能相同。
因此，各侧TA的暂态特性的差异较大。
为躲过区外远处故障或近区故障切除瞬间产生较大不平衡差流的影响，建议拐点电流：
Ig=（0.5～0.7）Ie
（4）二次谐波制动比h
空投变压器时，励磁涌流的大小、二次谐波分量的多少或波形畸变程度，与变压器的容量、结构、所在系统中的位置及合闸角等因素有关。
为了使差动保护能可靠地躲过变压器空投时的励磁涌流，又能确保在变压器内部故障时故障电流波形有畸变（含有二次谐波分量）时，差动保护能可靠动作，应根据被保护变压器的容量、结构及在系统中的位置，整定出适当的二次谐波制动比。
一般h=0.13～0.2
对容量较大的变压器，可取0.16～0.18；对大型发电机变压器组（发电机机端没有断路器），可取0.18～
0.20；对于距主电源较近的中小型变压器（例如启备变等），可取0.13～0.15。
（5）差动速断倍数Is
变压器差动速断动作倍数的整定原则，应按躲过变压器空投时的励磁涌流或外部短路时最大不平衡差流来整定。
而变压器励磁涌流的大小与变压器的容量、结构、所在系统中的位置等均有关。
一般Is=4～10（倍）对于大容量变压器，可取4～6；对于大型发电厂内容量较小的变压器，可取8～10；而对于远离系统的大型变压器及其中间无开关的发电机变压器组，可取4。
（6）解除TA断线功能差流倍数Ict
差流大于Ict整定值时，解除TA断线判别环节。
一般TA断线引起的差流小于最大负荷电流，故Ict=0.8～1.1（倍）TA二次回路开路是危险的，特别是大容量变压器TA二次开路，将会造成TA绝缘损坏、保护装置或二次回路着火，还将危及人身安全。
因此，建议去掉TA断线判别功能，即Ict=0.1～0.2（倍）
2.5平衡系数
设变压器的额定容量为Se,高、中、低三侧的额定或运行抽头实际电压分别为Uh、Um、UL，差动TA的变比分别为nh、nm、nL。
以低压侧为基准侧，求高压侧、中压侧对低压侧的平衡系数。
基准侧一般可选二次额定电流接近TA标称额定电流那侧。
差动计算采用计算电流，并非互感器二次电流。
3纵向零序电压式匝间保护
该保护反映的是发电机纵向零序电压的基波分量，并用其三次谐波增量作为制动量。
为防止专用TV一次断线时保护误动，引入TV断线闭锁；另外，为防止区外故障或其他原因（例如，专用TV回路有问题）产生的纵向零序电压使保护误动，引入负序功率方向闭锁。
负序功率方向判据采用开放式（即允许式）闭锁，其三相电流必须取自发电机机端侧。
谐波增量制动特性
在图一中P2——负序功率方向判据；
t0——短延时；
专用TV断线判别采用电压平衡式原理。
构成框图如图二所示。
图二电压平衡式TV断线逻辑框图
在图二中
——整定压差；
、
、
——专用TV与普通TV二次同名相间电压之差；
——取
、
、
中的最大者；
U2——普通TV负序电压。
2.5定值整定
定值名称
定值符号
定值
单位
次灵敏段电压
3Uoh
8
V
灵敏段电压
3Uo1
3
V
三次谐波电压
3Uo3w
2～5
V
谐波增量制动系数
Kz
0.4～0.5
灵敏段延时
to
0.15～0.2
S
压差
△U
7～10
V
负序功率方向控制字
P2←
3.1保护动作整定值测试
在发电机机端TV加入三相不平衡电压，机端TA加入三相不平衡电流，负序功率的灵敏内角为900。
调整电压和电流的相位关系，满足负序功率计算值大于零。
并接发电机机端TV和专用TV的三相电压输入，以满足专用TV不断线
3.1灵敏段段段值测试
负序功率计算值大于零，在发电机专用TV开口三角电压端子侧加入基波电压，并缓慢升高，直至灵敏段出口灯亮，记录下数据。
3U0l灵敏段整定值（V）
保护动作值（V）
3.2次灵敏段定值测试
负序功率计算值大于零，暂时将灵敏段定值整定大于次灵敏段定值，或拔出灵敏段出口的压板，在发电机专用TV开口三角电压端子侧加入基波电压，并缓慢升高，直至次灵敏段出口灯亮，记录下数据。
3U0h次灵敏段整定值（V）
保护动作值（V）
3.3次灵敏段制动特性测试
动作方程测试
其中3U0――纵向零序电压基波计算值
U03W――纵向零序电压三次谐波计算值
在发电机专用TV开口三角加入基波电压，且叠加三次谐波分量，使基波零序电压超过灵敏段整定值，缓慢改变三次谐波叠加量，直至定子匝间灵敏段出口灯由亮到熄灭，按表记录各电压，连续做六组数据即可。
选U01=V，U3Wn=V，KZ=
3U0（V）
U03W（V）
3.4次灵敏段动作时间定值测试
在发电机专用TV开口三角电压侧，突然加1.5倍定值电压，测试次灵敏段的动作时间，记录动作时间。
测量值（ms）
3.5灵敏段动作时间定值测试
在发电机专用TV开口三角电压侧，突然加1.5倍定值电压，测试灵敏段的动作时间，记录动作时间。
保护整定值（S）
动作时间（S）
四、负序功率方向判据的确认
匝间保护的负序功率方向元件，其作用为开放式，又称之“允许式”。
匝间保护的负序功率方向判据在发电机内部定子绕组匝间或相间故障时，发电机内部出现负序源，它向外面送出负序功率，端部功率流向显然指向机外，计算值为正，方向判据开放动作。
先操作保护装置的界面鼠标，调出保护负序功率的计算值显示界面，负序功率方向控制字整定为1。
试验方法1：
二次模拟发电机内部不对称故障法。
即发电机正常带负荷运行后，在保护柜后端子排上把B、C相电流输入互换，B、C相电压互换，此时负序电流的方向与电流IA的方向相同，而负序电压与电压UA方向相同，负序功率由发电机内部流向系统。
观察保护装置界面上显示的负序功率的计算值，若保护的计算功率为正值，功率方向元件动作，保护的方向即为正确的，功率方向控制字整定也是正确的。
否则，把负序功率方向控制字取反，即将其整定为0。
此外，也可以采用另一种故障模拟法，模拟区外单相（A相）一点接地故障。
在发电机正常带负荷运行后，在保护柜后去除B相和C相电流输入，以及A相的电压输入，此时，负序电流的方向与电流IA的方向相同，而负序电压与电压UA反方向，因此，若计算功率为负值，则说明方向元件的动作方向正确。
否则应通过改变控制字为0来改变功率方向。
4三次谐波电压式定子接地保护
三次谐波电压式定子接地保护范围是：
反映发电机中性点向机内20%左右定子绕组或机端附近定子绕组单相接地故障,与零序基波电压式定子接地保护联合构成100%的定子接地保护。
在DGT801系列装置中，可提供两种原理的三次谐波定子接地保护，即矢量比较式（大小和相位）接地保护和绝对值比较式接地保护。
4.1特性：
矢量比较式w3定子接地保护的动作方程为
绝对值比较式w3定子接地保护的动作方程为
4.2保护校验
通道精度校核
校核通道测量精度，要求外加三次谐波电压时，相应的三次谐波电压通道显示的电压值应等于外加电压，最大误差小于5％；外加基波电压时，相应的三次谐波电压通道显示的电压值应很小，三次谐波电压计算值应等于零，与外加基波电压的比值应小于0.1%
输入电气量
三次谐波电压
100V的基波电压
1V
5V
10V
通道测量值（V）
机端侧
中性点侧
保护动作特性测试
模拟发电机运行工况，在机端三次谐波电压通道和中性点谐波电压通道分别加入三次谐波电压，机端的三次谐波电压（1V）小于中性点的三次谐波电压（1.2V），整定K1、K2，并写入到装置中，此时保护动作值应几近为零。
然后模拟接地故障工况，在机端和中性点分别加入三次谐波电压，中性点的三次谐波电压（1V）小于机端的三次谐波电压（1.2V），整定K3，使保护动作值略大于制动值，把K3写入装置，记录定值如下：
定值名称
定值符号
定值
单位
CPUO
CPUE
调整系数
K1
*
调整系数
K2
*
调整系数
K3
*
注意：
正常情况下，双CPU的K1、K2和K3应该大致相等；
如果采用绝对值比较原理，只需整定K3。
动作时间定值测试
在发电机机端TV开口三角电压侧突然加1.5倍三次谐波定值电压，记录动作时间。
保护整定值（S）
动作时间ts（S）
TV断线闭锁逻辑测试
在发电机机端TV开口三角电压端子侧加入三次谐波电压，并超过整定值，定子接地3W信号亮（一般只发信不跳闸）；在发电机机端TV加三相不平衡电压，使发TV断线信号，定子接地3W信号可复归，TV断线信号灯亮。
保护逻辑是否正确（打“√”表示）：
正确□错误□
保护出口方式是否正确（打“√”表示）：
正确□错误□
保护信号方式是否正确（打“√”表示）：
正确□错误□
5发电机转子两点接地保护
5.1保护原理
当转子绕组两点接地时，其气隙磁场将发生畸变，在定子绕组中将产生二次谐波负序分量电势。
转子两点接地保护即反映定子电压中二次谐波“负序”分量。
在转子一点接地保护动作后，自动投入转子两点接地保护。
转子两点接地保护的逻辑框图如图一所示：
在图中Rg＜——转子一点接地保护动作条件。
5.2定值整定
二次谐波电压动作值可按下式整定
式中Krel——可靠系数，取8～10；
——发电机额定工况下测得最大的二次谐波负序电压，一般为0.1～0.2。
动作延时t，可取0.5～1.0秒，以防外部故障暂态过程中保护误动。
3.1二次谐波负序电压定值测试
短接端子排处转子的负极与大轴，转子一点接地保护动作；在电压端子中输入二次谐波负序电压，缓
慢改变电压量，保护动作，出口灯亮，记录数据。
3.2动作时间定值测试
突加1.5倍定值电压，使保护动作，记录动作时间。
6发电机失磁保护（阻抗原理）
6.1构成原理
阻抗型失磁保护，通常由阻抗判据（Zg＜）、转子低电压判据（Vfd＜）、机端低电压判据（Ug＜）、系统低电压判据（Un＜）及过功率判据（P＞）构成。
保护输入量有：
机端三相电压、发电机三相电流、主变高压侧三相电压（或某一相间电压）、转子直流电压。
（a）阻抗判据
在DGT801系列装置中，阻抗判据动作特性见图6-12-1。
可知，根据需要整定不同的阻抗园园心和半径可以获得静稳边界阻抗园（图中1边界），或异步边界阻抗园（图中3边界），或过原点的下抛阻抗园（图中2边界），或用过原点的两根切线切去一部分阻抗以满足进相运行，或用进相无功切线切去一部分阻抗以满足进相要求。
（b）转子低电压判据
转子低电压判据中动作电压与发电机有功有关，故又称Vfd-P判据。
其动作方程为
6.2阻抗型失磁保护的逻辑框图
7发电机失步保护
DGT801系列装置中提供的失步保护，反应电机机端测量阻抗的变化轨迹，动作特性为双遮挡器.
测量阻抗依次穿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。
引入保护的电压为机端TV三相电压，电流为发电机TA三相电流。
7.1躲不正常工况的原理
当机端测量阻抗依次穿过5个区后，才记录一次滑极，而当测量阻抗轨迹穿越几个区之后以相反的方向返回，则不计滑极。
这样，可将发电机失步与可恢复性的摇摆区分开来。
当振荡中心落在线路上时，由于机端测量阻抗轨迹在图6-14-1中的电抗Xt之上变化，故保护装置不计滑极数。
7.2定值整定
定值名称
定值符号
定值
单位
电抗定值
Xt
1.94
Ω
阻抗区边界
R1
2.17
Ω
阻抗区边界
R2
1.09
Ω
阻抗区边界
R3
-1.09
Ω
阻抗区边界
R4
-2.17
Ω
1区停留时间
T1
0.0192
S
2区停留时间
T2
0.045
S
3区停留时间
T3
0.0192
S
4区停留时间
T4
0.015
S
滑极次数
N
2
（1）电抗定值tX（二次有名值）
电抗tX定值，应使系统振荡时（即振荡中心落在发电厂系统母线之外）保护能可靠不动。
因此
（2）阻抗边界R1（二次有名值）
（4）阻抗边界R3（负值）
（7）开断电流bI
所谓开断电流，系指断路器断开时，流过开关触点的电流。
该电流不能大于开关允许的额定遮断电流。
实际上，在对各阻抗区边界R1、R2、R3及R4的定值整定时已经避开了在d=1800跳开关的可能性。
故
在保护的逻辑框图中，可以省去此闭锁条件。
（8）失步启动电流Ig
对于需进相运行的水轮机，设置一个启动电流，一般Ig=（0.1～0.3）Ie（Ie——发电机二次额定电流）
7.3加速失步、减速失步测试
一般保护定义失磁保护动作，即刻闭锁失步保护；那么在测试失步特性前，请暂时修改失磁保护阻抗特性圆定值，确保测试失步特性时不会进入失磁阻抗圆。
模拟发电机由正常运行转为失步工况：
外加三相对称电压和三相对称电流，初始电抗应大于Xt，初始阻抗在第一象限，改变电压和电流的夹角，由第一象限滑落于第四象限，依次通过0区－I区－II区－III区－IV区，发加速失步信号，如果滑极次数为1，发失步跳闸信号且出口跳闸；如果滑极次数大于1，则需快速返回0区，再由0区－I区－II区－III区－IV区。
改变角度的速度不宜过快，也不宜过慢，滑动过程中停留5秒保护将重新计算滑极。
减速失步则从IV区开始，试验方法类前。
失步特性测试完毕，请恢复定值
加速失步信号正确发出时打√
减速失步信号正确发出时打√
滑极失步正确时打√
8发电机逆功率保护和程跳逆功率保护
8.1逆功率保护
8.2程控跳闸
目前，对于大型汽轮发电机，发电机的逆功率保护，除了作为汽轮机的保护之外，尚作为发电机组的程控跳闸启动元件，称为程跳逆功率保护。
保护的构成框图如图6-15-2所示。
图中K——主汽门辅助接点，主汽门关闭后开放保护出口；
程跳逆功率保护引入了K接点。
当主汽门关闭后且发电机吸收的有功功率大于整定值时，经短延时去启动机组程序跳闸。
（1）功率动作整定值lP
应保证汽轮机主汽门关闭后逆功率保护能可靠动作，因此
（2）动作延时1t
逆功率保护动作后，应尽快发出信号。
考虑到发电机并网时可能短时出现逆功率，故t1取（1～1.5）秒是合理的。
（3）动作延时t2
逆功率保护作用于出口延时，应按汽轮机叶片允许过热时间的条件来整定。
对于有旁路管的汽轮发电机，可取10分钟左右。
通常t2取（1～3）分钟.
（4）程跳逆功率动作延时t1
为逆功率保护启动程控跳闸的时间，一般取1～2秒。
8.3逆功率定值测试
外加三相对称电压和三相对称电流，缓慢改变三相电压的相位直至发电机逆功率出口动作，记录数据：
计算功率
整定值（W）
－10
－5
电压测量值（V）
电流测量值（A）
功角Φ（度）
有功计算值（W）
注：
为相电压和相电流之间的夹角，而Uab与Ia之间有300关系。
如果机端二次CT额定电流为5A，测试电流应设置为0.2A；如果机端二次CT额定电流为1A，考虑到测试仪的性能，测试电流设置为0.1A。
8.4发电机频率异常保护
汽轮机叶片有自己的自振频率。
并网运行的发电机，当系统频率异常时，汽轮机叶片可能产生共振，
从而使叶片发生疲劳，长久下去可能损坏汽轮机的叶片。
发电机频率异常保护，是保护汽轮机安全的。
频率定值测试
闭合断路器辅助接点，逐步改变发电机机端Uab的频率，直至保护出口，记录数据
9过激磁保护（包括发电机、变压器）
9.1原理
式中
——过激磁倍数；
、
、
、
——电压（线电压）、频率及其以额定电压及额定频率为基准的标么值。
发电机的过激磁能力比变压器的能力要低一些，因此发变组保护的过激磁特性一般按照发电机的特性整定。
9.2动作特性及逻辑框图
DGT801系列保护装置所提供的过激磁保护由定时限段和反时限段组成。
其动作特性如图6-17-1所示。
通常，定时限用于发信号，或发信号并减励磁，反时限用于切除发电机或变压器。
10发电机过电压保护
保护反映发电机定子电压。
其输入电压为机端TV二次相间电压（例如
），动作后经延时切除发电机。
其逻辑框图见图一：
图一发电机过电压保护逻辑图
11发电机负序过负荷及负序过流保护（定时限）
构成原理及逻辑框图
保护接入发电机三相电流（TA二次值）。
当其负序电流大于负序过负荷定值时，经延时发出告警信号；大于负序过流定值时，负序电流保护动作，经延时切除发电机。
11.1保护的逻辑框
12发电机反时限对称过负荷保护
发电机反时限过负荷（过流）保护，是发电机的定子过热保护，主要用于内冷式大型汽轮发电机。
保护反应发电机定子绕组的电流大小，作为发电机定子绕组的后备保护。
保护引入发电机三相电流（TA二次值），最好取自发电机中性点侧。
该保护由定时限和反时限两部分构成。
保护的反时限特性曲线由三部分构成：
上限短延时
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