南瑞自动化仪表内部培训教材（DGT801系列装置）

发电机组保护培训教材（DGT801系列装置）

一、电气量保护。

1、发电机差动 （主） （全停） 2、发变组差动 （主） （全停） 3、定子接地（信号） ①3U0 （信号） ②3W （信号）

4、主变间隙过流过压 （解列 灭磁） 5、主变零序电流 ①主变零序电流I段t1 （解列 灭磁） ②主变零序电流I段t2 ③主变零序电流II段t1 ④主变零序电流II段t2 6、主变通风 2.36A 70% 额定电流 7、电超速（未用）

8、失磁保护 ①失磁t1。 8分钟 ②失磁t2。 1.5S ③失磁t3。 4.0S 9、发电机复合低压过流 ① t1 3.5S 跳母联 ② t2 3.8S 10、发电机反时限对称过流 ①对称过负荷（定） ②对称过负荷（反） 11、发电机反时限负序过流 ①不对称过负荷（定） ②不对称过负荷（反） 12、发电机定子匝间保护 ① 灵敏段 0.5S 跳母联 ② 次灵敏段 13、发电机转子保护 ① 转子一点接地 ② 转子两点接地 14、励磁变保护 ① 励磁变速断 （励磁变主） ② 励磁变过流 二、非电量保护

16、主变瓦斯 ①重瓦斯 （主） ②轻瓦斯 17、事故紧急停机按钮 18、主变冷却器全停， ①t1 油温＞70℃ 15 ②t2 油温＜70℃ 50 19、汽机联跳 20、线路联跳 21、主变油温 22、主变油位 23、主变压力释放 24、励磁变温度 三、闭锁、逻辑类信号

22、PT 断线 23、CT断线 24、装置故障 （未用 信号） （解列 灭磁）

（全停）

（启动通风） （解列） （切换厂用） （解列） （未用） （全停） （信号） （解列） （信号） （解列） （全停） （全停） （信号） （全停） （全停）

（全停）

（全停） （信号） （全停） （全停） （全停） （全停） （全停） （信号） （信号） （信号） （信号） （信号） （信号） （信号）

25、保护直流消失

名词、术语：

什么是继电保护的“远后备”？

“远后备”是指：当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时，由各电源侧的相邻元件保护装置动作将故障切开。

什么是继电保护的“近后备”？

“近后备”是指：用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障时，保护拒绝动作的可能性减小，同时装设开关失灵保护，当开关拒绝跳闸时，启动它来切除与故障开关同一母线的其他开关，或遥切对侧开关。 低电压？

“低电压”是指：电压低于额定电压70% 负序电压？

“负序电压”是指：负序电压大于4V以上 复合电压（复合低电压）？

复合电压（又称复合低电压）于低电压、负序电压是或的关系， 保护出口方式？

全停： 主变高压侧开关、灭磁开关、关主汽门、厂高变高压侧开关、各厂变低压侧开

关、启动快切。

解列灭磁：主变高压侧开关、灭磁开关、厂高变高压侧开关、各厂变低压侧开关、启动快

切。

解列： 主变高压侧开出口方式

启动快切：启动快切A、B分支快切装置，切换厂用电至启备变。 信号： 仅发报警信号

一、发电机纵差动保护

保护构成原理

发电机纵差保护，按比较发电机中性点TA与机端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。图1-1为发电机完全纵差保护的交流接入回路示意图，图1-2为发电机定子绕组每相二分支的不完全纵差保护的交流接入回路示意图。

图1-1 发电机完全纵差保护交流接入回路示意图

图1-2 发电机不完全纵差保护交流接入回路示意图

动作方程

??I? 式中Id――动作电流（即差流），Id?INT??I?IZ――制动电流，Iz?INT2

差流为两侧电流的差值（数值差），制动电流为两侧电流的和值的一半。 IT——发电机机端TA三相二次电流； 7LH IN——发电机中性点TA三相二次电流； 2LH 保护逻辑框图原理 ：

保护采用比率制动原理，出口设置为循环闭锁方式，保护逻辑见图1-3。因为发电机中性点一般不直接接地，当发电机差动区内发生相间短路故障时，有两相或三相差动同时动作出口跳闸；而当发电机发生一相在区内接地另一相在区外同时接地故障，只有一相差动动作，但同时有负序电压，保护也出口跳闸。如果只有一相差动动作无负序电压，判断为TA断线。

A相差动单相差动动作&TA断线B相差动C相差动&U2>A相差动B相差动C相差动至少两相差动动作+出口跳闸

图1-3 发电机纵差动保护逻辑图(循环闭锁出口方式)

2.5定值整定 定值名称 制动系数 启动电流 拐点电流 负序电压 速断倍数（*I） e定值符号 Kz Iq Ig U2 Is 整定范围 0.1~1.8 0.05~10 0.5~10 1~30 1~20 定值 0.5 1.66 3.95 6 7 单位 * A A V 倍数 出口方式 解除TA断线 功能差流倍数（*I） e全停 I ct0.8~1.2 倍数 额定电流（*I） eIN 0.5~8 4.15 A

（1）比率制动系数K（曲线斜率）

z

K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

z

过出口区外故障最大差流对应点）。

通常，对发电机完全纵差 K=0.3~0.5

z

对于不完全纵差保护，当两侧差动TA型号不同时，取K=0.5，以躲过区外故障因两侧

z

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 =（0.3~0.4）Ie （3）拐点电流I

g

I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

g

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 I=（0.5~0.8）I。

g

e

（4）负序电压U

2

解除循环闭锁的负序电压（二次值）。可取 U=（9~12）V。 1TV

2

（5）差动速断倍数I

s

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 I=4~8（倍）。

s

（6）解除TA断线功能差流倍数I

ct

通常 I=0.8~1.2（倍）。

ct

（7）发电机额定电流I

e

6645

二、发变组差动

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

保护构成原理

变压器纵差保护，按比较变压器各侧同名相电流之间的大小及相位构成。以三卷变压器为例，其一相差动的交流接入回路示意图如图2-1所示。

图2-1 变压器差动保护交流接入回路示意图

变压器纵差保护由三个部分构成：差动元件、涌流判别元件及差动速断元件。

（a） 差动元件 （1） 动作方程

式中

Id――动作电流（即差流），

??I??I?Id?IThc

Iz――制动电流， Iz?max(It,Ih,Ic)

（2） 动作特性

根据动作方程公式，作出变压器纵差保护差动元件动作特性图2-2，有两部分构成：无

制动部分和比率制动部分。速断动作区为差动速断元件动作特性。

图2-2 变压器差动保护动作特性

（b） 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I/I）与整定值的大小。当其大

2ω1ω

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）

?I2????0.1IN动作方程: ??I2???I1?I1??0.1INI1??0.1IN

其中： I2ω、I1ω——某相差流中的二次谐波电流和基波电流 ?——整定的二次谐波制动比 IN为二次CT额定电流

（2） 波形对称原理

通常，励磁涌流的波形是偏于时间轴一侧且有间断的波形，其正、负半周的波形相差甚大。波形对称原理的实质是：比较一个周波内电流正半波与负半波的波形是否与横轴对称。根据两个波形的差异程度，来识别形成差流的原因（是内部故障还是励磁涌流），当识别到差流是由励磁涌流产生时，立即闭锁差动元件。

（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。

保护构成原理

保护采用比率制动原理，见图2-3。为防止变压器空投及其他异常情况时变压器励磁涌流导致差动误动，比较各相差流中二次谐波分量对基波分量比（即I2ω/I1ω）的大小，当其大于整定值时，闭锁差动元件。当差流很大，达到差动速断定值时，直接出口跳闸。同时设置专门的TA断线判别环节，若判别差流是TA断线所致，发TA断线信号，并可选择是否闭锁差动保护出口。

A相差动元件差动速断元件B相差动元件+TA断线信号C相差动元件信号&+出口励磁涌流

图2-3 发变组纵差保护逻辑框图

定值整定(折算到基准侧)

定值名称 启动电流 比率制动系数 二次谐波制动系数 拐点电流 速断倍数 解除CT断线判别倍数 额定电流 定值符号 Iq Kz η Ig Is Ict IN 定值范围 0.05~10 0.1~1.8 0.05~1 0.5~10 1~20 0.1~3 0.5~8 定值 1.78 0.5 0.15 4.45 7 1.2 4.445 单位 A * * A 倍数 倍数 A * 全停 出口方式 CT断线闭锁差动控制符 CT(1或0) 注：CT断线闭锁差动控制符：1为闭锁，0为不闭锁。

（1）比率制动系数K（曲线斜率）

z

比率制动系数K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

z

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

K=0.4~0.5

z

（2）启动电流I

q

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

I=（0.4~0.5）I

q

e

（3）拐点电流I

g

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：

I=（0.5~0.7）I

g

e

（4）二次谐波制动比η

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

η =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I

s

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

I=4~10（倍）

s

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I

ct

差流大于I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

ct

流，故 I=0.8~1.1（倍）

ct

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

I=0.1~0.2（倍）

ct

（7）变压器额定电流I

e

变压器各侧的额定电流（TA二次值）往往是不同的。定值清单中的额定电流是指基准侧的额定电流。

三、发电机发电机定子接地

国家规定发电机出口系统电容电流小于5A配置作用于信号的接地保护，发电机出口系统电容电流小于5A配置作用于信号的跳闸保护；我厂125MW机组电容电流小于5A，配置作用于信号的接地保护。

1、发电机3U0定子接地保护（3U0t原理） 保护原理

保护采用基波零序电压式，范围为由机端至机内90％左右的定子绕组单相接地故障。可作小机组的定子接地保护，也可与三次谐波保护合用，组成大中型发电机的100％定子接地保护。保护接入3U0电压，取自发电机机端TV开口三角绕组两端，或取自发电机中性点单相TV（或配电变压器或消弧线圈）的二次。当零序电压式定子接地保护的输入电压取自机端TV开口三角形绕组时，为确保TV一次断线时保护不误动，需引入TV断线闭锁。 保护逻辑框图如图3-1所示。

机端TV开口三角电压信号3U0>&TV断线t出口

图3-1 发电机3U0定子接地保护逻辑图

定值整定

定值名称 零序电压 延时 定值符号 3U0g1 t11 定值范围 0.1~100 0.1~5000

2、发电机3W定子接地保护 保护原理

保护反应发电机机端和中性点侧三次谐波电压大小和相位，反应发电机中性点向机内20％或100％左右的定子绕组单相接地故障，与发电机3U0定子接地保护联合构成100％的定子接地保护。见图3-2：

定值 10 5 单位 V S 出口方式 ———— 信号 3W&TV断线

t/0发信或跳闸图3-2 发电机定子接地3W保护逻辑

定值整定 定值名称 调整系数 调整系数 调整系数 延时 定值符号 K1 K2 K3 t1 定值范围 -5~5 -5~5 -5~5 0 定值 -.0034 -.0112 0 0 单位 —— —— —— S 出口方式 ———— ———— ———— 信号 K1，K2，K3整定方法及试验：开机带负荷整定

四、主变间隙过流过压 构成原理

保护反映变压器中性点间隙零序电流及大电流系统侧母线TV开口三角电压的大小。当间隙电流或变压器系统侧母线TV开口三角电压超过整定值时，经延时动作，切除变压器。 保护原理

保护的接入电流为间隙零序TA二次电流，接入电压为系统母线TV二次开口三角电压，当变压器中性点不接地时自动投入运行。其逻辑框图如图4-1所示。

3I0jx＞3I0jxg信号+3U0＞3U0g&Kt出口

图4-1变压器间隙保护逻辑图

定值清单及取值建议 定值整定

定值名称 间隙零序电流定值 零序电压定值 延时t11

定值符号 3I0jxg1 3U0g1 t11 定值范围 0.5~50 1~200 0.1~100 定值 1.8 180 0.5 单位 A V S 出口方式 ------- ------- 解列灭磁 五、主变零序电流

变压器零序电流保护，反映变压器Y0侧零序电流的大小，是变压器接地短路的后备保护，也兼作相邻设备接地短路的后备保护。 构成原理

保护的接入电流可取变压器中性点TA二次电流，或引出端TA二次零序电流，或由TA二次三相电流进行自产。当零序电流大于整定值时，经延时作用于信号及出口。零序电流保护最大选配为二段四延时，可通过下载方便选用。 逻辑框图

二段式变压器零序电流保护的逻辑框图如图5-1所示

信号3I0＞3I0g1t11t12出口信号出口信号出口信号出口

3I0＞3I0g2t21t22图5-1 变压器零序电流保护逻辑框图

定值整定及取值建议

定值名称 电流定值 延时 延时 电流定值 延时 延时 二段式变压器零序电流保护的定值清单列于表6-29。 （1）零序I段的整定

定值符号 3I0g1 t11 t12 3I0g2 t21 t22 定值范围 0.1~80 0.1~100 0.1~100 0.1~80 0.1~100 0.1~100 定值 23 2.7 ------- 5.5 3.3 3.6 单位 A S S A S S 出口方式 ------- 解列灭磁 ------- ------- 解列灭磁 全停 动作电流3I0g1应按照相邻线路首端接地故障时变压器提供的零序电流来整定，且考虑与相邻线路接地保护的I段定值相配合。

动作延时t11应与相邻线路接地I段保护最长动作延时相配合，即

t11= t1+Δt

式中t1 ——相邻线路各接地保护中I段的最长动作时间；

，

，

Δt——时间级差，取0.3~0.5秒。

动作延时 t12= t1 +Δt 另外，要求：t12不大于2秒。 （2）零序II段的整定

零序过流II段的动作电流3I0g2，应按照相邻线路下一级线路接地故障时变压器提供的零序电流来整定，且与相邻线路接地保护的后备段相配合。

动作延时t21应与相邻线路接地保护II段的动作延时相配合。

t21= t2+Δt

式中t2 ——相邻线路接地保护II段动作延时。

，

，

六、主变通风

主变高压侧电流大于额定电流70%，启动主变辅助冷却器

保护反映变压器高压侧电流的大小。当电流超过额定电流值，经延时动作于信号或作用于启动通风。保护一般引入一相电流，保护逻辑框图如图6-1所示

Ib>Igt信号

图6-1 变压器通风保护逻辑框图

定值整定

定值名称 电流定值 延时

七、电超速（未用） 保护原理

在DGT801系列装置中，设置低电流保护模块。低电流保护与其他辅助接点（例如：开关的辅助接点及热工表计接点等）构成开关遮断容量判别及发电机电超速保护等。保护反映三相电流的大小，当三相电流同时低于整定值时动作。保护的构成逻辑框图如图7-1所示。

定值符号 Ig.1 t11 定值范围 0.1~35 0.1~5000 定值 2.36 10 单位 A S 出口方式 ———— 信号 Ia＜IlIb＜Il信号&t出口Ic＜Il图7-1低电流保护逻辑框图

定值整定 定值名称 电流定值 延时

定值符号 Ig.1 t11 定值范围 0.1~35 0.1~5000 定值 1 0.5

单位 A S 出口方式 ———— 信号 八、失磁保护（DGT801） 保护原理

正常运行时，若用阻抗复平面表示机端测量阻抗，则阻抗的轨迹在第一象限（滞相运行）或第四象限（进相运行）内。发电机失磁后，机端测量阻抗的轨迹将沿着等有功阻抗园进入异步边界园内。失磁还可能进一步导致机端电压下降或系统电压下降。

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。

失磁保护由发电机机端测量阻抗判据、转子低电压判据、变压器高压侧低电压判据、定子过流判据构成。一般情况下阻抗整定边界为静稳边界圆，但也可以为其它形状。当发电机须进相运行时。如按静稳边界整定圆整定不能满足要求时，一般可采用以下三种方式之一来躲开进相运行区。

a)下移阻抗圆，按异步边界整定

b)采用过原点的两根直线，将进相区躲开。此时，进相深度可整定。 c)采用包含可能的进相区(圆形特性)挖去 将进相区躲开 转子低电压动作方程：

式中

Vfd——转子电压计算值 Vfl.dz——转子低电压动作值 Vfdo——发电机空载转子电压 SN——发电机额定功率 Kf——转子低电压系数

P——发电机出力 Pt——发电机反应功率

下面以静稳边界判据为例说明失磁保护原理构成

转子低电压判据满足时发失磁信号，并输出切换励磁命令，此判据可以预测发电机是否因失磁而失去稳定，从而在发电机尚未失去稳定之前及早地采取措施(切换励磁等)，防止事故的扩大。

对于无功储备不足的系统，当发电机失磁后，有可能在发电机失去静稳之前，高压侧电压就达到了系统崩溃值，所以转子低电压判据满足并且高压侧低电压判据满足时，说明发电机的失磁已造成了对电力系统安全运行的威胁，经“与2”电路发出跳闸命令，迅速切除发电机。

转子低电压判据满足并且静稳边界判据满足，经“与3”电路发出失稳信号此信号表明发电机由失磁导致失去了静稳，当转子低电压判据在失磁中拒动(如转子电压检测点到转子绕组之间发生开路时)，失稳信号由静稳边界判据产生。

汽轮机在失磁时允许异步运行一段时间，此间过流判据监测汽轮机的有功功率，若定子电流大于1.05倍的额定电流，表明平均异步功率超过0.5倍的额定功率，发出压出力命令，压低发电机的出力，使汽轮机继续作稳定异步运行，稳定异步运行一般允许2min~15min(t1)，所以经过t1之后再发跳闸命令。在t1期间运行人员可有足够的时间去排除故障，重新恢复励磁，这样就避免了跳闸，这对经济运行具有很大意义。如果出力t2内不能压下来，而过电流判据又一直满足，则发跳闸命令以保证发电机本身的安全。

对水轮机，因不允许异步运行，t1可整定很小，当失稳信号发出后立即经过一个短延时t1发跳闸命令。

保护方案体现了这样一个原则：发电机失磁后，电力系统或发电机本身的安全运行遭到威胁时，将故障的发电机切除，以防止故障的扩大。在发电机失磁而对电力系统或发电机的安全不构成威胁时(短期内)，则尽可能推迟切机，运行人员可及时排除故障，避免切机。

阻抗元件电压取自发电机机端TV；电流取自发电机机端或中性点TA。 高压侧电压取自主变高压侧TV。 励磁电压取自发电机转子。 保护逻辑

图8-1 发电机失磁保护出口逻辑

图8-2 失磁保护阻抗边界特性

图8-.3 失磁保护转子低电压动作特性

定值整定 定值名称 高压侧低电压定值 阻抗圆心 阻抗半径 转子低电压定值 转子低电压判据系数 反应功率 动作时间 动作时间 动作时间 动作时间

定值符号 Uhl Xc Xr Vfd1 Kfd Pt t0 t1 t2 t3 定值范围 30~100 0~100 0~100 0~600 0.01~3 0~600 0.1~1500 0.1~50 0.1~50 定值 80 -17.55 19.32 45 0.4 0 8分钟 1.5 4 单位 V Ω Ω V W S S S 出口方式 ———— ———— ———— ———— ———— ———— ———— 解列 切换厂用 解列

八、失磁保护（DGT801——C）

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http://shop108554049.taobao.com/shop/view_shop.htm?spm=a1z0e.1.10010.3.lgMAD3 保护原理

正常运行时，若用阻抗复平面表示机端测量阻抗，则阻抗的轨迹在第一象限（滞相运行）或第四象限（进相运行）内。发电机失磁后，机端测量阻抗的轨迹将沿着等有功阻抗园进入异步边界园内。失磁还可能进一步导致机端电压下降或系统电压下降。

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8-1。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。

图8-1 失磁保护阻抗园特性

在图8-1中

xs——系统阻抗

x d、 x′d ——发电机同步电抗和暂态电抗；

Q、tgａ ——失磁保护整定值 （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

?Vfd?Vfdl??V?125?（P?Pt)?fdKfd?866?式中

Vfd?VfdlVfd?Vfdl

Vfd——转子电压计算值

P——发电机的有功功率计算值；

Vfdl 、Kfd 、Pt——保护整定值

转子低电压动作特性如图8-2所示。

图8-2 失磁保护V-P元件的动作特性

fd

保护逻辑

由图8-3可以看出：当发电机失磁导致机端低电压动作时，经延时t发出信号并作用于出

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口（如切换励磁或切换厂用电源等措施）；当发电机失磁导致机组功率超过整定值时，经延时t发出信号并作用于出口（如降出力）；当发电机失磁并导致系统低电压动作时，经延时

5

t发出信号并作用于跳闸；当发电机失磁阻抗元件满足，或同时转子低电压也满足时，经t

3

1

延时或t延时发出信号并作用于出口（如解列灭磁）。

2

信号Uh

t1t2Vfd<出口信号出口

定值整定 定值名称 高压侧低电压定值 机端侧低电压定值 阻抗圆心 阻抗半径 转子低电压定值 转子低电压判据系数 反应功率 动作时间 动作时间 动作时间 动作时间

TV断线逻辑（DGT801-C）

利用负序电压判据和低电压判据判三相电压不正常，利用负序电流判据和相电流判据判三相电流正常。如果电压不正常而电流正常，判为TV断线，瞬时闭锁保护，并经内部t1（9秒）延时发信告警；为了防止TV回路异常引起的电压波动，TV断线经内部tFH（4秒）延时解除闭锁。如果电压不正常且电流不正常，判为系统故障或异常运行状态。

定值符号 Uhl Ugl Xc Xr Vfd1 Kfd Pt t1(对应图纸中t0) t2 t3 t4(对应图纸中t1) 定值范围 定值 80 -17.55 19.32 45 0.4 0 8分钟 1.5 4 单位 V V Ω Ω V W S S S S 出口方式 Il < I

图8-2 失磁保护TV断线闭锁判据逻辑框图

失磁保护由发电机机端测量阻抗判据、转子低电压判据、变压器高压侧低电压判据、定子过

流判据构成。一般情况下阻抗整定边界为静稳边界圆，但也可以为其它形状。当发电机须进相运行时。如按静稳边界整定圆整定不能满足要求时，一般可采用以下三种方式之一来躲开进相运行区。

a)下移阻抗圆，按异步边界整定

b)采用过原点的两根直线，将进相区躲开。此时，进相深度可整定。 c)采用包含可能的进相区(圆形特性)挖去 将进相区躲开

九、发电机复合低压过流

电压闭锁过流保护（包括发电机、主变、厂变、启备变）

在DGT801系列保护装置中，电压闭锁过流保护模块可以提供二种保护功能：低压过流保护和复合电压过流保护。且这两种保护均可设置有电流记忆功能。

发电机电压闭锁过流保护主要作为发电机相间短路的后备保护。当发电机为自并励方式时，过流元件应有电流记忆功能。

构成原理及逻辑框图

1、低压过流保护 （略） 2、复合电压过流保护

发电机低压过流保护的输入量为机端TV二次线电压（UAB、UBC、UBC）及发电机TA二次三相电流（IA、IB、IC）。

动作方程为

保护逻辑图见图9-1：

Uca＜Ul+t1信号U2＞U2g出口信号&t2出口Ia＞IgIb＞IgIc＞Ig图9-1 发电机复压过流保护逻辑图

定值清单及取值建议 定值名称 电流定值 低电压定值 负序电压定值 延时 延时 电流记忆时间 （1）过流定值Ig1

动作电流应按躲过正常运行时发电机（或变压器）的额定电流来整定。即

定值符号 Ig1 Ul U2g t11 t12 tol 定值范围 0.1~35 1~100 0.1~50 0.1~100 0.1~100 0.1~100 定值 5.86 65 7 3.5 3.8 1.5 单位 A V V S S S 出口方式 ------ ------ ------ 跳110KV母联（备用） 全停 ------ +0t0

式中：Krel——可靠系数，取1.2；

Ie——发电机（或变压器）额定电流（TA二次值） （2）低电压定值Ul

低电压定值Ul，按躲过发电机（或变压器）正常运行时可能出现的最低电压来整定，另外，对于发电机低压过流保护还应考虑强行励磁动作时的电压。通常

Ul=（0.7～0.75）Ue（Ue——发电机（或变压器）额定电压，TV二次值）。

（3）动作延时及 t 11 及 t12

保护的动作延时t 11及t12，应按与相邻元件后备保护的动作时间相配合整定。 （4）电流记忆时间 t 0

t 0应略大于延时t 12

（5）负序电压动作值U2g

U2g的整定原则是：躲过正常运行时发电机机端（或变压器）最大负序电压。 通常 U2g取发电机（或变压器）额定电压的8%~10%

十、发电机反时限对称过流 保护原理

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。 动作方程

定时限部分

I＞Ig

反时限部分

（I*2 －K2）t ＞K1

式中

I、 I*——发电机电流及其标么值（以发电机额定电流为基准值）；

t ——反时限保护的动作延时；

Ig 、K1、K2——保护整定值，

动作特性

当发电机的电流大于定时限动作整定值时，经延时发信号；而大于反时限启动电流值时，保护的动作时间与电流大小成反比，出口作用于解列或程序跳闸。

保护的反时限特性曲线由三部分构成：上限短延时、反时限及下限长延时。其特性曲线如图10-1 所示。

图10-1 发电机反时限对称过负荷保护动作特性

保护逻辑框图

保护逻辑框图见图10-2：

信号I>IgI>IsI>Iupt1tstup信号+出口Is

图10-2 发电机反时限过负荷（过流）保护逻辑图

定值清单

定值名称 定时限过负荷电流定值 定时限过负荷动作时间 反时限过电流启动定值 反时限过流速断定值 热值系数 散热系数 长延时动作时间 速断动作时间 额定电流 定值清单 定值名称 对称速断 延时

整定原则

定值符号 Ig1 t11 Is Iup K1 K2 ts tup IN 定值范围 0.1~10 0.1~100 0.1~10 0.1~35 0.1~200 0~200 0~5000 0.1~45 0.1~20 定值 5 8 5.4 10.4 38 1 500 3.8 4.15 单位 A S A A S S A 出口方式 ———— 信号 ———— ———— ———— ———— 解列 解列 ———— 定值符号 Ig1 t11 定值范围 0.1~35 0~5000 定值 21 0.5 单位 A S 出口方式 ———— 解列 （1）定时限整定值 Ig1

按躲过发电机的额定电流来整定，即

式中：Krel——可靠系数，取1.05；

Ie——发电机额定电流（TA二次值） 通常Ig1 取（1.05~1.1）Ie 。 （2）定时限动作延时t11

通常t11取6~9 秒

（3）反时限下限启动电流Is

按与过负荷保护动作电流相配合整定。Is可取1.15 Ie

（4）反时限下限长延时ts

按照发电机允许过负荷能力曲线上1.15 Ie 对应时间的0.8~0.9 倍来整定。通常ts取300~600S

（5）反时限上限电流Iup

按照发电厂高压母线三相短路时发电机提供的短路电流来整定。一般为其1.05 倍

（6）反时限上限动作延时tup

上限动作延时应按与发电厂高压母线出线的纵联保护或距离I 段保护动作时间相配合来整定。一般 tup = （0.3~0.5）S （7）热值系数K1及散热系数K2

整定方法：在发电机允许过负荷能力曲线的中间部位取二个点，将该两点对应的电流

值及时间值分别代入式反时限部分动作方程得到具有两个未知数K1及 K2的二元一次方程组。联立解方程，便得到K1及K2之值。也可由电机制造厂家直接提供。

散热系数K2之值一般为1~1.1 之间。 备注：

1、反时限过流速断定值单：10.4A；保护装置实际输入定值14A 2、散热系数定值单：1.0；保护装置实际输入定值10.2

十一、发电机反时限负序过流 保护原理

保护反应发电机定子的负序电流大小，是发电机的转子过热保护，也叫转子表层过热保护。保护最好取自发电机中性点侧。

构成原理：保护反应发电机定子电流中的负序分量。其输入电流为发电机TA 二次三相电流。保护由定时限和反时限二部分构成。 动作方程

定时限部分

I＞I2g1

反时限部分

（I2*2 －K2）t ＞K1

式中

I2、 I2*——发电机负序电流及其标么值（以发电机额定电流为基准值）；

t ——反时限保护的动作延时；

I2g 、K1、K2——保护整定值。

动作特性

当发电机负序电流大于定时限动作整定值时，经延时发信号；大于反时限启动电流值时，保护按反时限作用于切除发电机

保护的反时限特性曲线由三部分构成：上限短延时、反时限及下限长延时。其特性曲线如图11-1 所示。

图11-1 反时限不对称过负荷保护动作特性

保护逻辑框图

保护逻辑框图见图11-2

I2>I2g1负序电流I2计算t11tStup信号信号I2>I2s+出口I2>I2upI2s

图11-2发电机反时限负序过流保护逻辑图 定值清单 定值名称 定时限过负荷电流定值 定时限过负荷动作时间 定值符号 I2g1 t11 定值范围 0.1~10 0.1~5000 定值 0.35 8 单位 A S 出口方式 ———— 信号 反时限过电流启动定值 反时限过流速断定值 散热系数 热值系数 长延时动作时间 速断动作时间 额定电流 定值清单 定值名称 不对称速断 延时 整定原则

I2s I2up K2 K1 ts tup IN 0.1~10 0.1~35 0.1~200 0~50 0~5000 0.1~45 0.1~20 0.38 6.85 0.08 10 300 3.8 4.15 A A S S A ———— ———— ———— ———— 解列 解列 ———— 定值符号 Ig1 t11 定值范围 0.1~35 0~5000 定值 9.1 0.5 单位 A S 出口方式 ———— 解列 （1）定时限整定值 I2g1及t11

电流整定值I2g1按发电机长期允许的负序电流I2∞来整定。即

式中：Krel——可靠系数，取1.2；

I2∞——发电机长期运行允许的负序电流。

通常I2g1 取（8~10）%Ie 。 动作时间t11，一般取6~9 秒。 （2）反时限下限启动电流I 2S及延时ts

反时限下限启动电流I 2S，可按定时限动作电流的1.05~1.1 倍来整定，动作时间ts一般取300~600S。

（3）反时限上限电流I2up及延时tup

上限动作电流I2up，应按发电厂主变高压侧母线上发生两相短路时发电机所提供的负序电流的1.05倍来整定。而上限动作时间tup应按与电厂高压母线出线纵联保护或距离保护I 段的动作延时配合来整定。

通常tup取0.3~0.5S。

（4）热值系数K1 及散热系数K2

热值系数K1，应按发电机制造厂家提供的转子表层允许的负序过负荷能力确定。若无厂家提供的数据，可按发电机的容量取值。

对于容量为200~300MW 的内冷式汽轮发电机，可取K1=8~10（通常取K1=10）。 对于容量为300~600MW 的汽轮发电机，可取K1=6~8。 容量越大，K1 取值应越小。

散热系数K2，根据发电机的长期允许负序电流能力来确定。通常K2 值不大于0.01

十二、发电机定子匝间保护 保护原理

发电机纵向零序电压式匝间保护，是发电机同相同分支匝间短路及同相不同分支之间匝间短路的主保护。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。

构成原理

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。 纵向零序电压取自机端专用TV 的开口三角输出端。TV 应全绝缘,其一次中性点不允许接地，而是通过高压电缆与发电机中性点联接起来。

零序电压基波通道与三次谐波通道相互独立，并采用硬件滤波回路和软件付氏滤波算法滤去零序电压基波通道的三次谐波分量，滤去三次谐波电压通道的基波分量，保护的交流接

入回路如图12-1 所示。

图12-1 纵向零序电压式匝间保护交流接入回路示意图

逻辑框图

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。

保护的逻辑框图如图12-2 所示。

保护的逻辑框图如图一所示。

3U0＞3U0h信号&出口3U0＞3U0l信号&(3U0?3U0l)＞Kz(U0.3??U0.3?n)专用TV断线t0出口P2＞0

图12-2纵向零序电压式匝间保护逻辑框图

在图12-2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12-3所示。

闭锁匝间保护max??Uab、?Uca?＞?U?Ubc、&信号普通TV的U2＞&信号

图12-3 电压平衡式TV断线逻辑框图

在图12-3中

?U——整定压差；

?Uab、?Ubc、?Uca——专用TV与普通TV二次同名相间电压之差；

max?Uab`?Ubc`?Uca——取?Uab、?Ubc、?Uca中的最大者；

U2——普通TV负序电压。 动作方程

???3U0＞3U0l??(3U0?3U0l)＞Kz(U03??U03?n) 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

定值清单

定值名称 次灵敏段电压 灵敏段电压 三次谐波电压 谐波增量制动系数 定值符号 3Uoh 3Uo1 3Uo3w Kz 定值范围 0.1~100 0.1~100 0.1~20 0.1~3 定值 8 4 4 0.4 单位 V V V ———— 出口方式 ———— ———— ———— ————

灵敏段延时 压差 负序功率方向控制字 整定原则

to △U P2← 0.1~50 0.1~100 0.5 8 S V 全停 ———— ———— （1）纵向零序电压动作值3Uoh及3Uo1

动作电压的整定原则是：能可靠躲过正常工况下由发电机纵向不对称及专用TV 三相参数不一致产生的零序电压，而在定子绕组发生最小匝间短路时能可靠动作。

对于由上海电机厂生产的定子绕组呈单Y 型连接、容量为125MW 的汽轮发电机，3Uoh 可取8V 以上；而对于国内生产的定子绕组呈双Y 型连接、容量为200MW～300MW 的汽轮发电机， 3Uoh可取5V~8V。

3U0 l 可取（0.4~0.8）3Uoh ，一般约3V 左右

（2）压差△U

压差△U的整定值，应确保专用TV 一次断线时，其二次相间电压与普通TV 同名相相间电压的差压等于整定值的2～3 倍。考虑到正常运行时专用TV 二次及普通TV 二次均有负载及专用TV 一次保险熔断有延时及抖动等，建议△U取7~10V。 （3）三次谐波额定电压3Uo3w

3Uo3w取发电机额定负荷下三次谐波电势。在本装置中有监视显示。一般 3Uo3w =2~5V

（4）三次谐波增量制动系数Kz。一般

Kz=0.4~0.5 （5）动作延时t0

纵向零序电压式匝间保护，应带一个小延时动作，以确保在专用TV 一次断线时能可靠不动作。

运行实践表明：t0=0.15~0.2 秒是合理的。 （6）负序功率方向控制字P2←

负序功率的动作方向应指向机内。即当发电机内部发生短路时，其输出的负序功率为正，负序功率方向元件动作并开放匝间保护出口；若为负，可改变P2←整定。 工程应用注意事项

3U0回路应满足有关“反措”要求：回路中不能有保险及辅助接点；不能有多点接地；更不能与TV二次的B相（指B相接地系统）公用电缆芯连。

若有负序功率方向判据，在机组起动试验过程中，应校验TA、TV 的极性是否正确。可模拟机端外部发生二相短路故障，装置计算出的负序功率P2 应为负，从而闭锁匝间保护。而当机组内部发生匝间短路时，保证计算出的P2 为正，开放匝间保护。

十三、发电机转子保护

（一）发电机注入式转子一点接地保护

保护原理

保护采用注入直流电源原理，直流电源由装置自产。因此，在发电机运行及不运行时，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。该保护动作灵敏、无死区。

考虑到双套化配置方案中，转子接地保护由于保护原理的要求不能双套化，否则会相互影响导致测量失误。如采用一套运行一套备用方式，需要时应可靠安全地带电切换。

要说明的是：对于励磁系统是可控硅整流系统时，由于励磁电压中有较高的谐波分量（例如ABB公司生产的励磁装置，运行时产生的6次谐波、12次谐波电压远大于直流分量电压），可能影响转子一点接地保护的测量精度。

保护的输入端与转子负极及大轴连接。保护有两段、出口供、选用。 动作方程

Rg＜Rg1

Rg＜Rg2

式中：

Rg——转子对地测量电阻；

Rg1 、Rg2——转子一点接地保护整定值， 保护逻辑框图

其保护逻辑如13-1；

信号大轴（600）检测漏电流Rg＜Rg1t1对单元件横差加延时及投入转子两点接地保护信号负极（602）计算RgRg＜Rg2t2切机图13-1 转子一点接地保护逻辑框图

定值清单

定值名称 接地电阻定值 延时 接地电阻定值 延时 整定原则

（1）动作电阻Rg1及Rg2的整定

Rg1为高定值：当转子对地绝缘电阻大幅度降低时，发出信号。Rg1取（8~10）KΩ是适宜的。 Rg2为低定值：动作后作用于切机。考虑转子两点接地的危害， Rg2取（0.5~1）KΩ较为合理。 （2）动作时间t1及t2 t1及t2可取6~9 秒。

定值符号 Rg1 t1 Rg2 T2 定值范围 0.5~50 0.1~100 0.5~50 0.1~100 定值 25 5 ———— ———— 单位 KΩ S KΩ S 出口方式 信号 ———— ———— （二）发电机转子两点接地保护

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。 动作方程 U2W2＞U2Wg

U2W2＞U2W1 式中：

U2W1 、U2W2发电机定子电压二次谐波正序和负序分量； U2Wg——二次谐波电压动作整定值 保护逻辑框图

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13-2所示：

U2?2＞U2?g&U2?2＞2U2?1信号&t出口Rg<

图13-2转子两点接地保护逻辑框图

在图中 Rg＜——转子一点接地保护动作条件。 定值整定

定值名称 二次谐波电压定值 延时

二次谐波电压动作值可按下式整定

U2Wg = Krel U2W Heδ

式中 Krel——可靠系数，取8~10；

U2W Heδ——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。

定值符号 U2Wg t21 定值范围 0.1~50 0.1~50 定值 6 2 单位 V S 出口方式 ———— 全停 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。

十四、励磁变保护 （一）励磁变速断保护 保护原理

保护反映励磁变电流的大小。当电流超过额定电流值很大时（故障引起过电流），快速动作于信号并作用于跳开开关。

Ia>IgIb>IgIc>Ig信号+t1出口

图一 励磁变速断保护逻辑框图（三相式）

定值整定 定值名称 电流定值 延时

（二）励磁变过流保护 保护原理

定值符号 Ig.1 t11 定值范围 0.1~35 0.1~5000 定值 35 0 单位 A S 出口方式 ———— 全停 保护反映励磁变电流的大小。当电流超过额定电流值（过负荷）或很大时（故障引起过电流），经延时动作于信号（过负荷）或作用于跳开开关。

图14-1 励磁变过电流保护逻辑框图（三相式）

定值整定 定值名称 电流定值 延时

定值符号 Ig.1 t11 定值范围 0.1~35 0.1~5000 定值 4 0.3 单位 A S 出口方式 ———— 全停

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