继电保护.docx
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继电保护
发电机保护
针动发电机的故障应装设的保护如下：
（1）纵联差动保护:
为定子绕组及其引出线的相间短路保护。
（2）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。
（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。
（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。
（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。
我厂发电机保护如下：
保护名称
整定值
控制连片
信号继电器
动作后果
差动保护
1LP
启动1BCJ跳出口开关及FMK停机
复压过流
2LP
过电压
3LP
跳出口开关及FMK灭磁
失磁
4LP
过励
5LP
跳闸出口
6LP
跳FMK
7LP
LCU停机
8LP
跳出口开关停机灭磁
除以上保护外还设有：
过负荷，转子一点接地，定子接地，失磁信号，保护装置故障等故障信号及转子两点接地保护和水机事故，作用于停机。
一、纵联差动保护
发电机的纵差动保护反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路，是发电机的主保护。
简单的说纵差保护的原理是比较发电机定子绕组首端和尾端的电流是否平衡，对于定子绕组相间短路很灵敏。
现象
a、机组有强烈的冲击声，发出电气事故及差动保护动作信号。
b、机组表计显示为零，出口断路器及FMK跳闸，同时机组事故停机。
处理
a、对差动保护范围内的一次设备进行全面检查，如发现有着火现象，在确认机组所属设备不带电时，进行灭火。
b、如未发现异常，测机组绝缘合格后经总工同意，可对发电机作零起升压试验，升压时，应严密监视发电机电压的变化和定子电流的变化，正常后，可继续投入运行，试验中发现不良情况后立即停机。
二、发电机定子绕组单相接地保护
发电机定子绕组单相接地是易发生的一种故障。
单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。
因此，应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的100%定子绕组单相接地保护。
现象：
a、发电机电气故障和定子一点接地信号。
b、定子三相电压不平衡。
处理：
a、根据接地电压表及三相电压指示数据判断是内部发生接地或是外部接地。
b、对10KV系统进行选择，判明接地机组。
c、如系内部接地，报告调度，转移负荷尽快解列停机。
d、如系外部接地应查明原因，尽快消除故障。
e、检查风洞，如发现有烟雾，焦臭味，应立即停机。
f、检查风洞和检查接地时，均应穿绝缘靴及戴防毒面具
三、发电机转子回路一点接地保护
发电机转子回路一点接地不会形成接地电流的通路，励磁电压仍然正常，对发电机无直接危害。
励磁绕组一端接地时，其另一端对电压将升高为全部电压，即比正常时增大一倍，此时，励磁绕组绝缘薄弱处，可能发生第二点接地。
励磁绕组发生两点接地时，部分励磁绕组被短接，使其铁心气隙磁通畸变，造成机组振动。
故障点的电弧将烧伤转子绕组和铁心。
我厂发电机转子回路一点接地保护动作的现象及处理：
现象：
发出电气故障和转子一点接地信号。
处理：
a、检查转子接地性质，断明是正极或负极接地。
b、迅速转移负荷，汇报调度，停机处理，一般不允许再继续运行。
四、发电机的过电流保护
过电流保护主要用发电机外部故障及内部短路时的后备保护。
根据发电机容量和短路电流大小的不同，实现发电机的过电流保护方式有简单过电流保护；低电压启动（或闭锁）的过电流保护；复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等几种。
其中简单过电流保护和低电压启动的过电流保护只用物小型发电机。
1.复合电压启动的过电流保护
所谓复合电压启动的过电流保护就是除了低电压元件之外，再增加一个负序电压元件作为启动元件。
根据理论分析，在对称短路时，正序电压下降，而在不对称短路时，在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对称短路外，还利用带负序滤过器的电压继电器来反应不对称短路。
其实质是在低电压启动的过电流保护基础上，附加负序电压启动的一种过电流保护。
这种保护不论在对称短路或不对称短路时，其电压元件都有较高的灵敏度。
我厂复压过流保护动作的现象及处理：
现象：
a、发出电气事故，复合过流保护动作信号。
b、机组有、无功负荷，定子电流已降为零，发电机出口开关及FMK跳闸，并停机。
处理：
a、对发电机，主变压器所属一次设备进行全面检查。
b、如判明属线路或母线故障引起，待故障消除后，可投入运行。
c、如差动保护退出应按差动保护动作处理。
d、如属线路事故，断路器拒跳，引起发电机负压过流保护动作，检查线路保护已动作，而断路器未跳闸时，则立即设法人为跳开断路器
2.负序电流保护
当电力系统或发电机发生不对称短路或非全相运行时，将在发电机的定子绕组中流过对发电机有直接危害的负序电流，在50MW及以上的发电机中装设负序电流保护是非常必要的。
它的主要作用是：
（1）可以进一步提高不对称短路时的灵敏度，大容量发电机的额定电流很大，而相邻
元件末端（特别是变压器后面）两相短路时的短路电流较小，以致采用复合电压启动的过电流保护时往往不能满足灵敏度的要求。
（2）为了保护由于定子电流不平衡引起转子的过热，发电机内负序电流的出现，不论是由不对称短路还是不平衡负荷,亦或非全相运行所引起,其结果都将造成发电机转子的过热和运转中的振动.这是因为,定子绕组的负序电流将产生方向相反的旋转磁场,它以两倍于同步转速的速率切割转子,在转子绕组、阻尼绕组及转子铁芯中感应出100Hz的电流，此电流可能引起转子的过热而导致发电机的损坏。
此外，还会产生100Hz的脉动电磁力矩，使发电机产生机械振动。
因此在大型发电机中，必须考虑装设负序过电流保护。
负序过电流保护是在低电压闭锁过电流保护的基础上附加负序电流保护而构成的。
五、发电机过电压保护
发电机过电压保护是一套防止输出端电压升高而使发电机绝缘受到损害的继电保护装置。
当发电机突然甩负荷或距发电机不远处的外部短路被保护动作切除后，由于发电机转速的升高和定子绕组电枢反应的消失（或减小），都可能引起发电机定子绕组过电压。
对于水轮发电机，由于调速系统惯性较大，使制动过程缓慢，因此在突然失去负荷时，转速将超过额定值，必然导致定子绕组过电压，为了防止发电机的绝缘受到损坏，在水轮发电机上一般应装设过电压保护。
其动作电压应根据定子绕组的绝缘状况决定，一般情况下整定为
Uop＝1.5Un，t=0.5s，保护动作后跳开关解列、灭磁、停机。
由于过电压是三相对称出现的，故只需装一只电压继电器作为测量元件。
保护由接在发电机输出端电压互感器上的一个过电压继电器YJ以及时间继电器SJ、信号继电器XJ、保护出口中间继电器BCJ等组成。
保护动作后跳开发电机断路器和灭磁开关，对大型发电机-变压器组则跳开变压器高压侧断路器及灭磁开关。
现象：
a、发出电气事故，过电压保护动作信号。
b、有、无功负荷及定子电流降为零。
c、发电机出口断路器及FMK跳闸。
处理：
a、如判明属系统甩负荷造成，待系统稳定后，可将发电机投入运行。
b、如判明属励磁系统故障或电调故障引起，应立即联系维护人员消除故障。
c、测机组绝缘合格，做零起升压试验，正常后恢复送电。
六、发电机失磁保护
发电机失磁是指发电机励磁异常下降或全部消失的一种故障状态。
发电机失磁的原因有励磁回路断开、短路或励磁机励磁电源消失，采用半导体励磁系统时半导体元件、回路的故障或转子绕组等。
发电机失磁运行的影响
发电机低励或失磁后，由同步运行过渡到导步运行，转子出现转差，转子回路中出现差
频，定子电压下降，电流增大，有功功率下降，无功功率反向而且增大，电力系统的电压下降及某些电源回路过流。
所有这些量的变化，在一定的条件下，将破坏电力系统的稳定运行，影响发电机本身的安全。
1．失磁运行对发电机本身的影响
（1）由于转子出现转差，在转子表面（包括本体、槽楔、转子端部护环等）将出现差频电流。
差频电流在转子回路中产生附加损耗，将使转子发热增大而出现过热。
（2）发电机失磁转入异步运行后，其等值电抗降低，从系统吸取的无功功率增大。
失磁前所带的有功功率越大，异步运行的转差也越大，等值电抗就越小，从系统吸取的无功功率也越大。
因此发电机带大负荷情况下失磁，定子绕组将过电流，使发电机定子过热。
（3）由于上述转子回路差频电流脉动磁场的作用，将引起发电机振动，危及发电机的安全。
2．发电机失磁运行对电力系统的影响
（1）失磁的发电机，将从电力系统中吸取相当于额定容量的无功功率，引起电力系统的电压降低。
如果电力系统的无功功率储备不足，将使失磁发电机邻近的部分系统电压低于允许值，威胁负荷和各电源间的稳定运行，甚至导致系统因电压崩溃而瓦解。
这是发电机失磁引起的最严重的后果。
（2）一台发电机失磁所引起的系统电压下降，将使邻近的发电机励磁调节器动作而增大其无功功率输出。
因此，这些发电机、有关变压器和线路将发生过电流，造成后备保护动作，导致系统大面积停电，扩大故障波及的范围。
（3）一台发电机失磁后，由于该发电机的有功功率摆动，以及系统电压下降，可能造成相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统的各部分之间失步，使系统产生振荡，甩掉部分负荷。
发电机的额定容量越大，失磁后引起的无功功率缺额越大，电力系统的容量越小，则补偿因失磁引起的无功缺额的能力越小。
因此发电机的单机容量与电力系统容量的比值越大，对电力系统的影响越严重。
为发维护发电机和电力系统的安全，在发电机上，应装设失磁保护。
失磁保护的动作后果及处理方式
失磁保护作为发电机的后备保护，其动作后果是发电机停机、灭磁、跳开关。
对运行人员而言，如果保护动作后，应尽快查明事故原因，如系误操作引起，则应果断保持发电机转速，产立即手动升压并网；如系保护误动引起，则应立即保持发电机转速，将保护出口连片断开，升压并网，并通知检修人员检查处理。
另外，如发电机失磁后，发电机出口开关拒动（或保护拒动），则发电机转为异步运行，从系统吸收有功功率，导致系统电压频率下降。
此时，运行人员应迅速增加其他机组的有功功率和无功功率，并联系调度协同处理，对失磁运行的发电机，应立即手动解列停机。
变压器继电保护
变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障两种。
油箱内部故障有绕组的相间短路，同相绕组的匝间短路以及大接地电流系统侧绕组的接地短路。
油箱外部故障主要是套管及引出线上发生的相间短路和接地短路。
变压器不正常工作状态主要有过负荷，外部短路引起的过电流，外部接地引起的中性点过电压，油面降低及过电压或频率降低引起的过励磁等。
应装设的继电保护装置
1．瓦斯保护：
防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低
重瓦斯：
跳开变压器各侧断路器轻瓦斯：
发信号
2.纵差动保护和电流速断保护
防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路
3．相间短路的后备保护：
瓦斯保护和纵差动保护的后备
过电流保护
复合电压起动的过电流保护
负序过流保护
4．零序电流保护：
用以反应大接地电流系统中变压器外部接地短路引起的过电流，同时作为变压器内部接地短路的后备保护。
5．过负荷保护：
用以反应变压器对称过负荷引起的过电流，作用于发信号。
我厂主变1B保护
保护名称
整定值
控制联片
动作后果
差动保护
1LP
跳1B高压侧DL101
跳1F出口DL1
跳1CB高压侧DLC1
跳1B中压侧DL301
差动速断
2LP
零序过流Ⅰ段
3LP
零序过流Ⅱ段
4LP
零序电流电压
5LP
高压侧复压过流
6LP
中压侧复压方向过流
7LP
重瓦斯
8LP
冷却Ⅰ段
9LP
冷却Ⅱ段
10LP
跳1#F出口DL1
11LP
跳1B高压侧DL101
12LP
跳1CB、DLC1
13LP
跳35KV侧、DL301
14LP
除以上保护外还有：
轻瓦斯、冷却器故障、高压侧过负荷、中压侧过负荷、高压侧PT断线、中压侧PT断线、保护装置异常等辅助信号。
我厂主变2B保护
保护名称
整定值
控制联片
动作后果
差动保护
1LP
跳2B高压侧DL102
跳2#F出口DL2
跳3#F出口DL3
跳2CB高压DLC2
差动速断
2LP
零序电流电压
3LP
零序过流
4LP
复压过流
5LP
重瓦斯
6LP
冷却Ⅰ段
7LP
冷却Ⅱ段
8LP
跳3F出口DL3
9LP
跳2F出口DL2
10LP
跳2B高压侧
11LP
跳2CB高压DLC2
12LP
负荷启动风机
13LP
启动冷却器风机
一、变压器瓦斯保护
变压器油箱内发生故障时，由于故障点电弧的作用，变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体，利用这种气体实现的保护称为瓦斯保护。
瓦斯保护的测量元件是气体继电器。
气体继电器安装在变压器的油箱与油枕的连接管道上。
变压器瓦斯保护工作原理如下图所示：
气体继电器触头KG-1由开口杯控制，构成轻瓦斯保护，其动作后发出预告信号。
气体继电器的另一触头KG-2由挡板控制，构成重瓦斯保护，其动作后经信号继电器KS的线圈起动中间继电器KPO，KPO的两对触头分别使断路器QF1、QF2跳闸。
为了防止变压器内严重故障时因油流不稳，造成重瓦斯触头时断时通的不可靠动作，必须选用具有自保持电流线圈的出口中间继电器KPO。
在保护动作后，借助于断路器的辅助触头QF1-1QF2-1来解除出口回路的自保持。
在变压器的加油或换油后、气体继电器试验时、变压器新安装或大修后投入运行之初，为防止重瓦房斯误动作跳闸，可利用连接片XB，将保护换接于电阻R回路，使重瓦斯暂时改接到信号位置。
瓦斯保护动作后，应从气体继电器上部排气口收集气体，进行分析。
根据气体的数量、颜色、化学成分、可燃性等，判断保护动作的原因和故障的性质。
二、变压器的纵差动保护
纵联差动保护是反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。
对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。
变压器差动作保护动作处理：
进行差动保护范围内的一次设备外部检查有无明显故障点。
查明是否由于保护误动，或二次回路故障所引起。
测量变压器及母排的绝缘电阻。
如未发现任何故障，取得总工同意后进行零起升压试验良好后，投入运行。
如变压器差动保护有缺陷而又不能很快处理时，经总工同意后，方可将变压器投入运行，变压器差动保护停用，但重瓦斯保护必须投入使用，而且运行时间不得超过24小时。
三、变压器相间短路的后备保护
变压器相间短路的后备保护主要有过电流保护和低阻抗保护。
1．过电流保护
其工作原理和接线方式与发电机过电流保护类同，其单相原理接线如下图所示
保护的动作时限应比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限△t。
2．低阻抗保护
当电流、电压保护不能满足灵敏要求或根据网络保护间配合的要求时，发电机和变压器的相间故障后备保护可采用阻抗保护。
阻抗保护通常用于330~550KV大型升压及降压变压器，作为变压器引线、母线、相邻线路相间故障后备保护。
四、变压器的过负荷保护
变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。
保护用一个电流继电器接于一相电流，通常经延时动作于信号。
过负荷保护的安装侧，应根据保护能反映变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择。
（1）对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。
（2）对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。
（3）对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设。
（4）对于双绕组降压变压器，装于高压侧。
（5）仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组的容量相等，只装于电源侧；若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。
（6）对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。
装于保侧的过负荷保护，均经过同一时间继电器作用于信号。
过负荷保护的动作电流，应按躲开变压器的额定电流整定。
为了防止过负荷保护在外部短路时误动作，其时限应比变压器的后备保护动作时限大一个△t。
一般取5－10秒。
五、变压器的单相接地保护
对l10kV以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一般应装设零序电流（接地）保护，作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护。
大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关。
（一）、中性点直接接地的普通变压器接地后备保护
中性点直接接地的普通变压器接地后备保护由两段式零序过电流保护构成，零序过电流继电器接在变压器中性点接地引出线的电流互感器二次侧上，其原理接线如图所示。
保护动作后切除变压器两侧的断路器。
零序电流保护I段作为变压器及母线的接地故障后备保护，其起动电流和延时t1应与相邻元件单相接地保护I段相配合，通常以较短延时t1=0.5～1.0S动作于母线解列；以较长的延时t2=t1+Δt有选择地动作于断开变压器高压侧断路器。
零序电流保护II段作为引出线接地故障的后备保护，其动作电流和延时t3应与相邻元件接地后备段相配合。
通常t3应比相邻元件零序保护后备段最大延时大一个Δt，以断开母联断路器或分段断路器，t4=t3+Δt动作于断开变压器高压侧断路器。
（二）、中性点可能接地或不接地运行时变压器的接地后备保护
对中性点可能接地或不接地运行的变压器，应配置两种接地后备保护。
一种接地用于变压器中性点接地运行状态，通常采用二段或零序过电流保护，另一种接地保护用于变压器中性点不接地运行状态，这种保护的配置、整定值计算、动作时间等与变压器的中性点绝缘水平、过电压保护方式以及并联运行的变压器台数有关。
1、中性点全绝缘变压器
这种变压器的接地保护，除了两段零序过电流保护外，还应增设零序过电压保护。
用于变压器中性点不接地时，所连接的系统发生单相接地故障同时又失去接地中性点情况。
发生此种故障对中性点全绝缘的变压器，虽然不致造成危害，但对中性点直接接地的其他电气设备的绝缘将构成威胁。
因此，靠零序过电压保护切除故障。
保护原理接线如图所示：
在电网发生单相地，中性点接地的变压器已全部断开的情况下，零序过电压保护不需再与其他接地保护相配合，故其动作时间只需躲过暂态过电压的时间，通常小于0.3s
2、分级绝缘且中性点装放电间隙的变压器
此类变压器除了装设两段零序过电流保护用于变压器中性点直接接地运行情况外，还应增设反应零序电压和间隙放电电流的零序电压电流保护，用于变压器中性点经放电间隙接地时的接地保护。
用于中性点经放电间隙接地的零序电流、零序电压保护动作后经一较短延时（躲过暂态过电压时间）断开变压器各侧断路器，这一延时一般不超过0.3s。
当系统发生一点接地，中性点接地运行的变压器由其零序电流保护动作于切除。
若高压母线上已没有中性点接地运行的变压器，而故障仍然存在时，中性点电位将升高，发生过电压而导致放电间隙击穿，此时中性点不接地运行的变压器将由反应间隙放电电流的零序电流保护瞬时动作于切除。
如果中性点过电压值不足以使放电间隙击穿，则可由零序电压保护带0.3～0.5S的延时将中性点不接地运行的变压器切除。
六、变压器温度保护
变压器温度保护就是在冷却系统发生故障或其他原因引起变压器温度超过限值时，发出告警信号，以便采取措施，或者延时作用于跳闸。
运行人员，当遇到变压器温度越限报警时，应适当降低变压器负荷，同时检查冷却装置运行是否正常。
如果冷却装置正常，必须进行下列检查：
1、三相负荷是否平衡。
2、温度调节仪显示是否正常。
3、潜油泵运行效率是否低，油泵过滤器是否堵塞。
4、变压器间通风是否良好等。
如以上检查均未发现问题，应立即联系调度，将该变压器退出运行，联系检修人员对变压器内部进行检查。
七、冷却器故障保护
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，通常允许其适时运行一段时间，以便处理冷却器故障。
这期间可以降低变压器负荷运行，以使变压器温度恢复正常。
若在规定时间内温度不能降至正常，才切除发变组。
冷却器故障保护一般由反应变压器绕组电流的过流继电器与时间继电器构成，并与温度保护配合使用，构成两段时限保护。
当变压器冷却器发生故障时，温度升高，超过限值后温度保护首先动作，发出报警的同时开放冷却器故障保护出口。
这时变压器电流若超过Ⅰ段整定值，先按继电器固有延时t动作于减出力，使发变组负荷降低，促使变压器温度下降，若温度保护返回，则发变组维持在较低负荷下运行，以减少停运机会；若温度保护仍不返回，即说明减出力无效，为保证变压器的安全，冷却器将以Ⅱ段延时t动作于跳闸。
发电机、变压器单元的公用继电保护
一、发变组纵差保护
发变组纵差保护通常采用三侧电流差动，输入电流分别取自发电机中性点处电流互感器、厂用变高压侧电流互感器以及主变高压侧断路器处的电流互感器。
保护区为发电机、主变压器及其连线以及变压器至高压断路器与发电机至厂用变压器高压侧间的引线。
保护出口动作于全停。
二、反时限过激磁保护
过激磁现象：
1） 发变组与系统并列之前，由于误操作，加大励磁电流引起过激磁。
2） 发电机启动过程中，转子在低速下预热时，若误将电压升至额定值，则因发电机和变压器低频运行造成过激磁。
3） 切除发电机过程中，发电机解列减速，若灭磁开关拒动，使发变组遭受低频引起过激磁。
4） 发变组出口断路器跳闸后，若自动励磁调节装置退出或失灵，则电压与频率均会升高，但因频率升高较慢而引起发变组过激磁。
5） 运行中，当系统过电压及频率降低时也会发生过激磁。
过激磁将使发电机和变压器的温度升高，若过激磁倍数高，持续时间长，可能使发电机和变压器因过热而遭受破坏。
发电机允许过激磁倍数一般低于变压器的
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