水电机组保护介绍

RCS-985 水轮发电机、 变压器保护

开发水电机组保护程序必要性 大型水轮发电机和汽轮发电机在机械结构、电气特性、运行方式上存 在着差别，相应的带来保护配置方面的不同要求 。 大型水轮发电机多做成多分支绕组，为灵敏反应各种匝间、相间故障， 需配置多套不完全纵差保护、单元件横差保护； 水轮发电机是凸极机，失磁时其机端测量阻抗特性为水滴状，静稳阻 抗圆一般采用苹果圆； 水轮发电机的厂高变保护配置简单，不像汽轮发电机复杂，可以简化 水电机组厂高变保护的配置； 某些水电机组要求有外加电源式定子、转子接地保护。 根据现场运行实际和相关规程要求，相关保护功能配置和定值单可以 精简，进行相应调整。 水电厂有主变带厂变运行的方式，发电机和变压器保护分开配置，考 虑开发985GW和985TW完成发电机和变压器的保护功能。

水轮发电机变压器组保护 总体方案 保护原理 装置硬件

保护总体方案思想 对于机端无断路器的发变组单元接线，配置RCS-985AW 保护。 对于机端有断路器，发电机和变压器保护分开配置， 存在主变带厂变运行的方式的，分别采用RCS-985GW发

电机(含励磁变)保护、RCS-985TW变压器(含厂变) 保护。 进一步的，厂变与励磁变要求单独分开配置的(如龙

滩),采用RCS-985TS(适用于两圈变)。

* *

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500kV

A屏RCS-985AW

B屏RCS-985AW

C屏RCS-974A

*主变

*励磁变

*

*发电机

高厂变

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配置方案1

220k V 母线PT

*A屏RCS-985AW

B屏RCS-985AW

C屏RCS-974A

*主变

断路器操作箱

*励磁变

*

*发电机

高厂变

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配置方案2

*

*

500kV

*C屏 D屏RCS-985TW

E屏RCS-974A

* 主变压器

RCS-985TW

* * 高厂变 * * * 发电机 *A屏RCS-985GW

B屏RCS-985GW

*

*

配置方案3

220k V 母线PT

*C屏 D屏RCS-985TW

E屏RCS-974A断路器操作箱

* 主变压器

RCS-985TW

* * 高厂变 * * * 发电机 * *A屏RCS-985GW

B屏RCS-985GW

*

配置方案4

A

B

CTV1 3U0

U

IF

不完全差动

IN1

IN2

I0

Un

大型水轮发电机组定子绕组

内部故障保护方案 针对多分支的大型水轮发电机组，可配置如下 原理的主保护：

发电机完全纵差保护

发电机不完全差动保护(2套)发电机裂相横差保护 发电机单元件横差保护(2套)

内部故障保护方案 配置机组内部故障多重主保护：

1.发电机差动保护(包括工频变化量差动保护)2.发电机不完全差动保护(反映相间、匝间故障) 3.发电机裂相横差保护

4.发电机高灵敏横差保护5.发变组差动保护 6.主变差动保护(包括零序差动保护) 7.高厂变差动保护 8.励磁变差动保护

其他保护配置方案1

发电机100%定子接地保护 13 误上电保护

23 4

转子一点接地保护定、反时限定子过负荷保护 定、反时限负序过负荷保护

1415 16

轴电流保护定、反时限励磁过负荷保护 发电机复合电压过流保护

56 7 8 9 10 11 12

失磁保护失步保护 过电压保护 发电机定、反时限过励磁保护 逆功率保护 频率保护 起停机保护 发电机开关失灵

1718 19 20 21 22 23 24

励磁变过流保护主变过励磁保护 主变高压侧后备保护 主变接地和不接地后备保护 高厂变过流保护 高厂变电流速断保护 断路器非全相 TV、TA断线

定子接地保护方案 配置两套定子一点接地保护1 A、B屏各配置一套定子接地保护； 2 可选用外加低频原理或基波零序+三次谐波零序电

压原理。3 外加电源模块、滤波器模块、负载电阻、中间小

变流器、分压器单独组屏，信号量送至A、B屏。

转子接地保护方案 配置两套转子一点接地保护1 2 A、B屏各配置一套转子接地保护； 有源切换采样原理

3 受转子一点接地保护本身内阻的影响，运行时只投入其中一套(A屏),检修时，切换至另一套(B 屏)。

水轮发电机、变压器组保护 总体方案 保护原理 装置硬件

RCS-985水轮机组保护装置原理

1、差动保护原理; 2、定子接地保护； 3、转子接地保护； 4、失磁保护； 5、部分定值精简

不完全差动保护的功能特点 不完全差动保护 – 构成不完全差动的电流分别为机端电流，中性点1分支 组电流或中性点2分支组电流。

– 中性点分支电流乘以相应的折算系数，和机端电流进 行运算形成差流、制动电流。– 变斜率比率制动特性、TA断线判别等和完全纵差一致。 – 可以同时反应相间、匝间故障。

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定子接地保护的功能特点

外加20hz低频电源定子接地保护–在发电机启停、运行过程中，可提供灵敏的定子 接地保护： –接地电阻的灵敏度一致，不受接地位置影响。 –近来设计规程中要求配置外加电源定子接地保护、

基波零序+3次谐波电压定子接地保护和接地零序电流保护。

外加电源定子接地保护方案发电机 主变

l

CT 20HZ电源

RCS-985

n

20HZ带通滤波器

R

负 载 电 阻

L

C

R

Isef Usef

RCS-985

外加电源定子接地保护方案 RCS-985U 定子接地保护辅助电源 目前完成样机试制，准备作型式试验。 定子接地保护动模试验 从现有试验数据看，定子接地电阻测量 灵敏度在1.2欧负载电阻时，一次侧可以 达到6k 灵敏度，发电机启停过程中、不 同位置的定子接地，接地电阻测量值变 化很小。

转子接地保护的功能特点 迭加方波电源转子一点接地保护。 灵敏I段动作于信号 II段动作于信号或跳闸

可内含电源模块，有源注入式原理在兖矿济三电厂 投运时，测量范围0~100k,误差小于5%,灵敏度与转

子接地位置无关，无励磁电压引出也可起到保护作用。

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