大型发电机变压器组保护配置与整定计算(4)

大型发电机-变压器组保护配置与整定计算

间短路的后备保护。阻抗元件采用0^0接线方式，其动作特性可根据需要整定为全阻抗圆特性或偏移阻抗圆特性，动作的正方向可以指向变压器，也可以指向母线，由保护的控制字控制。 c.TV断线检测元件

TV断线检测元件的作用是防止TV断线时，变压器阻抗保护误动作。当该元件检测

到TV二次回路断线时，将阻抗保护闭锁，并发出告警信号

3.2反映接地故障的保护

3.2.1定子接地保护

根据安全要求，发电机的外壳都是接地的。因此，发电机定子绕组与铁心间的绝缘在某一点上遭到破坏，就有可能发生单相接地故障。当接地电流较大在故障点引起电弧时，将破坏定子绕组的绝缘及烧坏铁心，严重时烧伤发电机。所以把不产生电弧的单相接地电流称为安全电流，其大小与发电机额定电压有关。发电机额定电压越高，其安全电流越小，反之亦然。发电机中性点一般不接地或经消弧线圈接地，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流为发电机与发电机有直接电联系的个元件的对地电容之和。根据规程规定，当发电机的接地电容电流等于或大于其安全电流时，应装设动作于跳闸的接地保护；当接地电流小于安全电流时，一般装设作用于信号的接地保护。 基波零序电压和三次谐波电压构成的100%定子接地保护 保护的原理分析

基波零序电压和三次谐波构成的100%定子接地保护由两部分组成：一部分是极薄电压保护，另一部分是三次谐波电压保护，即基波零序电压保护来反应发电机85%～95%的定子绕组单相接地，由三次谐波电压保护来反应发电机中性点附近定子绕组的单相接地。为提高可靠性，两部分的保护区应重叠。无论发电机中性点有无消弧线圈，正常运行时机端三次谐波电压US3比中性点侧的三次谐波电压UN3；而在距中性点50%范围内接地时，US3?UN3。

基波零序电压和三次谐波构成的100%定子接地保护的动作判据为：

3U0?U0.setUS3/UN3?K3.set (3.15)

第 16 页 共 16 页

华北科技学院毕业设计

式中：3U0为发电机机端零序电压； U0.set 为基波零序电压整定值；US3 和UN3 分别为机端TV和中性点TV开口三角形开口绕组输出的三次谐波分量；K3.set为三次谐波比例整定值。

零序电压判据和三次谐波判据各有独立的出口回路，以满需不同配置的要求。利用三次谐波构成的接地保护，由于反应中性点侧附近定子绕组的单相接地故障，在该保护范围内定子绕组单相接地时，零序电压较小，该保护动作与信号；由于反应机端零序电压的接地保护范围内发生接地故障时，零序电压较大，该保护可动作与跳闸或信号。 3.2.2转子一点接地保护

发电机正常运行时，转子回路对地之间有一定的绝缘电容和分布电阻。当转子回路发生一点接地故障时，由于没有形成电流回路，对发电机运行没有直接影响；一旦发电机发生转子两点接地后，励磁绕组将形成短路，使转子磁场畸变，引起机体强烈震动，严重损坏发电机。因此，有关规程要求发电机必须装有转子回路一点接地保护，动作于信号；装设转子回路两点接地保护，动作于跳闸。 转子回路一点接地保护原理分析 （1）保护原理：

切换采样式转子一点接地保护采用开关切换采样原理，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子接地电阻和接地位置。

当设S1闭合，S2断开时，在R1上测得电压U1；当S2闭合，S1断开时，在R1上测得电压U2。，则： 1U1R2 ??? Rf?a1?R1?R (3.16)

33??U3?U3Rf??；?U?0，正常运行时：4个电阻R对称，转子一点接地时，U1?U2，U1?U2,

当接地电阻小于Rf或等于接地电阻整定值

Rf.set(Rf?Rf.set)时，经延时发信号。

（2）保护的整定计算：

保护的接地电阻整定值取决于正常运行时转子回路的绝缘水平。当接地电阻的高整定值整定为10k?时，延时（4～10 s）东方工作于发信号；当接地电阻低整定值整定为

10k?时，延时（1～4s）动作与跳闸。

17 页 共 17 页 第

大型发电机-变压器组保护配置与整定计算

3.2.3主变压器接地保护

变压器的接地保护（又称变压器的零序保护）用于中性点直接接地系统中的电力变压器，以反应变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相领母线、线路接地故障的后备保护。电力变压器的接地保护通常由主变压器零序电压3U0元件、主变压器零序电流3I0元件、主变压器间隙零序电流3I0元件及时间元件构成，根据变压器中性点的接地方式进行选择配置。 (1)中性点直接接地的变压器接地保护

① 保护原理

中性点直接接地的变压器接地保护，通常采用两段零序电压保护，零序电流均由变压器中性点电流互感器的二次侧获得，每段保护均设置两个动作时限。保护每段动作后，都以较短时限跳开母联络断路器或三绕组变压器中压侧由源断路器，以减小故障范围；以较长时限跳开高压侧断路器。

② 保护逻辑框图3-6

图3-6中性点直接接地的变压器接地保护逻辑图

为防止变压器与系统并列前其高压侧发生单相接地时，变压器的接地保护误动作误跳母联断路器，将变压器接地保护动作于母联段路器的跳闸回路经其高压侧断路器的常开触点1QF1闭锁。变压器零序电流Ⅰ段保护的动作电流和动作时限，分别与相邻线路零序过电流保护第Ⅰ段或第Ⅱ段的动作电流及动作时限配合进行整定；其中t1?t0??t，

t2?t1??t。变压器零序电流Ⅱ段保护的动作电流和动作时限，分别与相邻线路零序电

第 18 页 共 18 页

华北科技学院毕业设计

流保护后备段的动作电流及动作时限配合进行整定。其中，t3?t1,max??t，t4?t3??t。 (2)中性点可能接地也可能不接地运行变压器的接地保护

对于中性点可能接地也可能不接地运行的每台变压器，其接地保护需配两套，一套作为中性点接地运行方式时的接地保护，另一套用于中性点不接地运行方式时的接地保护。中性点接地运行方式时的接地保护通常采用两段式零序过电流保护，而中性点不接地运行方式时的接地保护通常采用零序过电压保护。重重保护的整定计算、动作时限等与变压器中性绝缘水平、过电压保护方式及并联运行的变压器台数有关。

① 全绝缘变压器的接地保护

对于中性点可能接地也可能不接地运行的全绝缘变压器，当有数台并列运行时，要求其接地保护的动作行为是，保护动作后应先切除中性点接地运行的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。

当变压器所连接的系统发生单相接地故障时，对中性点接地运行的变压器利用两段式零序过电流保护中的较短时限跳开母线联络断路器，以较长时限跳开高压侧断路器；对于中性点不接地运行的变压器利用零序点过电压保护经预定延时后跳开中性点不接地变压器各侧的断路器。零序过电压保护的动作电压整定值按躲过系统失去中性点且发生单相接地故障时所接TV二次绕组可能出现的最低电压整定时，一般取180V。其动作时限只需躲过暂态过电压的时限考虑，无需与其他保护配合。

② 分级绝缘且中性点不装设放电间隙的变压器

由于分级绝缘变压器中性点处绕组的绝缘水平最低，所以，对于此类变压器接地保护动作行为的要求是，保护动作后应先切除中性点不接地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压器。

为此，对于分级绝缘且中性点不装设放电间隙的变压器，其接地保护的配置为两段式零序过电流保护和零序电流闭锁的零序电压保护。两段式零序过电流保护用于中性点直接接地运行方式，零序电流闭锁的零序电压保护用于中性点不接地运行方式。零序过电压保护的动作时限要求小于零序过电流的长动作时限，大于零序过电流保护的短动作时限。这样保证当系统发生接地故障时，中性点接地运行变压器以零序过电流保护的短时限跳开母线联络断路器，使两台变压器分列运行。解列后若故障消失，则表明故障不在本变压器保护范围内。解列后若故障仍存在，对于中性点不接地变压器可由零序过电压经一动作时限先跳闸切除故障；对于中性点接地变压器，由于仍有零序电流而闭锁零

19 页 共 19 页 第

大型发电机-变压器组保护配置与整定计算

序过电压保护，只能以零序过电流保护的长动作时限跳闸，最终切除故障。

③ 分级绝缘且中性点装设放电间隙的变压器的接地保护

根据分级绝缘变压器接地保护动作行为的要求，对于分级绝缘且中性点装设放电间隙的变压器接地保护的配置为：两段式零序过电流保护用于中性点直接接地运行；放电间隙零序过电流及零序过电压保护，用于变压器中性点经放电间隙接地运行方式。

当系统发生单相接地故障时，中性点经放电间隙接地运行的变压器以无时限的间隙零序过电流跳开母线联络断路器或高压侧断路器；若放电间隙零序过电流保护未动作，则以带时限的零序过电压保护跳开母线联络断路器或高压侧断路器；中性点直接接地变压器仍以较短时限跳开母线联络断路器，以较长时限跳开直接接地变压器高压侧断路器。

3.3反映异常运行的保护

3.3.1发电机定子对称过负荷保护

发电机定子对称过负荷保护原理

发电机对称过负荷保护用于大中型发电机组作为对称过流和对称过负荷保护，接成三相式，取其中的最大相电流判别。主要保护发电机定子绕组的过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，由定时限过负荷和反时限过流两部分组成；定时限部分，经延时动作于信号，有条件时可作用于自动减负荷；反时限部分按反时限特性动作于跳闸。 保护原理:定时限过负荷按发电机长期允许的负荷电流能可靠返回的条件整定。反时限过流按定子绕组允许的过流能力整定。发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为：

t?K (3.17)

I?2?(1?a)式中：K——定子绕组过负荷常数

I?——定子额定电流为基准的标幺值

a——与定子绕组温升特性和温度裕度有关，一般为0.01～0.02。

3.3.2发电机转子表层过负荷保护原理

当发电机三相负荷不对称或系统发生不对称短路时，定子绕组中的负序电流产生旋转磁场，该磁场旋转的方向与转子运动方向相反，以两倍同步速度切割转子，转子中感应出100HZ交变电流，该电流使转子本体、端部、护环内表面等处因电流密度过大而过

第 20 页 共 20 页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库大型发电机变压器组保护配置与整定计算(4)在线全文阅读。