RCS985-8整定计算 - 图文

注：附录A关于发电机变压器组保护的整定计算仅供为参考，具体整定计算请参见相关规程和《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。

附录A RCS-985发电机变压器组成套保护装置保护整定计算

1．发电机差动保护

1.1 发电机稳态比率差动

（1）发电机一次额定电流计算

一次额定电流计算公式：If1n?Pn/cos?3Uf1n

式中：Pn为发电机额定容量， cos?为发电机功率因数， Uf1n为发电机机端额定电压。

（2）发电机二次额定电流计算

二次额定电流计算公式：If2n?If1nnfLH

式中If1n为发电机一次额定电流，nfLH为发电机TA变比。

（3）差动电流起动定值Icdqd的整定 Icdqd为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流整定，即：

Icdqd?Krel?2?0.03If2n 或 Icdqd?Krel?Iunb.0

式中：If2n为发电机二次额定电流；Krel为可靠系数，取1.5；Iunb.0为发电机额定负

荷下，实测差动保护中的不平衡电流。

建议取(0.2～0.3)If2n。 （4）比率制动系数的整定 变斜率比率差动起始斜率：

Kbl1?Kcc?Ker

式中：Kcc为互感器同型系数，取0.5；Ker为互感器比误差系数，最大取0.1；Kbl1一般取0.05～0.10。

最大不平衡电流，不考虑同型系数：

1

Iunb.max?Kap?Ker?Ik.max

式中：Kap为非周期分量系数，一般不小于2.0；Ker为互感器比误差系数，最大取0.1；

F-1

Ik.max为发电机最大外部三相短路电流周期分量二次值，小于4倍额定电流时取4倍额定电

流值。 变斜率比率差动最大斜率为：

kbl2?

Iunb.max*?Icdqd*?2kbl1Ik.max*?2

式中：Iunb.max*，Icdqd*，Ik.max*均为标么值（发电机额定电流）。kbl2建议取0.50。 按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系

数一定满足Ksen?2。

1.2 差动速断保护 差电流速断是纵差保护的一个补充部分。一般需躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流。对于大机组，一般可取3～4倍额定电流： 2．变压器差动保护 2.1 变压器稳态比率差动

（1）变压器各侧一次额定电流计算公式：Ib1n?Sn 3Ub1n 式中Sn为变压器最大额定容量，Ub1n为变压器计算侧额定电压。 （2）变压器各侧二次额定电流计算

变压器各侧二次额定电流计算公式：Ib2n?Ib1n nbLH式中Ib1n为变压器计算侧一次额定电流，nbLH为变压器计算侧TA变比。 （3）差动各侧平衡系数计算

变压器各侧平衡系数计算公式：Kph?Ib2n?b Ib2n式中Ib2n为变压器计算侧二次额定电流，Ib2n－b为变压器基准侧二次额定电流值。 对于发变组差动、主变差动，基准侧为主变低压侧（发电机侧）；对于高厂变，基准侧为厂变高压侧；对于励磁变，基准侧为励磁变高压侧。 （4）差动各侧电流相位差与平衡补偿 变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线。其二次电流直接接入本装置。 变压器各侧TA二次电流相位由软件自调整，装置采用Y->Δ变化调整差流平衡。例如对于Y/Δ-11的接线，其校正方法如下：

对于Y侧电流：

?I'A????????????''??IA?IB?/3；IB??IB?IC?/3；IC??IC?IA?/3 ??????????

2

式中：IA、IB、IC为Y侧TA二次电流，I??'?A、I'?B、I'C为Y侧校正后的各相电流，

F-2

Ia、Ib、Ic为Δ侧TA二次电流。装置中对变压器常见的几种接线方式进行了相位校正，

可通过变压器接线方式整定控制字（参见装置系统参数定值）进行选择。 补偿时分别将各侧相电流与其对应的平衡系数相乘。 （5）差动电流起动定值Icdqd的整定 Icdqd为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，即：

???Icdqd?Krel(Ker??U??m)Ib2n

式中：Ib2n为变压器二次额定电流；Krel为可靠系数，一般取1.3?1.5；Ker为电流互感器的比误差（10P型取0.03?2，5P型和TP型取0.01?2）；?U为变压器调压引起的误差；?m为由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，可取为0.05。 在工程实用整定计算中可选取Icdqd=（0.2?0.5）Ie，并应实测最大负载时差回路中的不平衡电流。

对应于励磁变变压器，由于工作时，强励持续时间较长，两侧TA特性差异大，差流不平衡值较大。因此，差动启动定值建议大于0.5Ie。 （6）比率制动系数的整定 变斜率比率差动起始斜率：

Kbl1?Ker

式中：Ker为互感器比误差系数，最大取0.1；Kbl1一般取0.10～0.20。

不平衡电流（二次值）计算: i) 两绕组变压器

Iunb.max?(KapKccKer??U??m)Ik.max

式中：Ker、?U、?m的含义同上；Kcc为电流互感器的同型系数（取1.0）；Ik.xma为外部短路时最大穿越短路电流周期分量（二次值）；Kap为非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5?2.0；

ii) 三绕组变压器（以低压侧外部短路为例）

Iunb.max?KapKccKerIk.max??UhIk.h.max??Um.Ik.m.max??mIIk.I.max??mIIIk.II.max

式中：Ker、Kcc、Kap的含义同上；?Uh、?Um分别为变压器高、中压侧调压引起

的相对误差（对Un而言），取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）；Ik.max为低压侧外部短路时，流过靠近故障侧电流互感器的最大短路电流周期分量（二次值）；Ik.h.max、流过调压侧电流互感器电流的周期分量（二次值）；Ik.m.max分别为在计算低压侧外部短路时，

3

F-3

Ik.I.max、Ik.II.max分别为在计算低压侧外部短路时，相应地流过非靠近故障点两侧电流互感

器电流的周期分量（二次值）；?mI、?mII分别为由于电流互感器（包括中间变流器）的变比未完全匹配而产生的误差.

变斜率比率差动最大斜率为：

kbl2?

Iunb.max*?Icdqd*?3kbl1Ik.max*?3

式中，Iunb.max*，Icdqd*，Ik.max*均为标么值。kbl2建议取0.70。

（7）比率差动保护灵敏系数的计算 灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。根据计算最小短路电流Ik.min和相应的制动电流Ires，在动作特性曲线上查得对应的动作电流

Iop，则灵敏系数为：Ksen?Ik.min/Iop；要求Ksen?2。

（8）谐波制动比的整定 在利用二次谐波来防止励磁涌流误动的差动保护中，二次谐波制动比表示差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值。一般二次谐波制动比可整定为15% ? 20%。 2.2 差动速断保护 当内部故障电流很大时，防止由于电流互感器饱和引起纵差保护延时动作。其整定值应按躲过变压器初始励磁涌流、区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流整定，一般可取：

Icdsd?K?Ib2n

式中：K为倍数，视变压器容量和系统电抗大小，K的推荐值:4～6倍额定电流； 差动速断保护灵敏系数应按正常运行方式下保护安装处两相金属性短路计算，要求

Ksen?1.2。

3．发电机匝间保护

3.1 单元件横差保护 本保护反应匝间短路、分支开焊及发电机内部相间短路， （1）高定值段横差保护

相当于传统单元件横差保护，动作电流按躲过外部短路最大不平衡电流整定，一般可取：

Iop?（0.20~0.30）If1n/na

式中：If1n为发电机一次额定电流，na为发电机横差零序电流TA变比，

（2）高灵敏横差保护 动作电流按躲过发电机正常运行时最大不平衡电流整定，可靠系数大于2，一般可取：

Iop?0.05If1n/na

式中：If1n为发电机一次额定电流，na为发电机横差零序电流TA变比；

4

F-4

相电流比率制动系数定值推荐取1.5。

（3）在发电机励磁回路一点接地动作后，为防止励磁回路发生瞬时性两点接地时横差保护误动，保护切换为0.5～1.0S延时动作。

3.2 纵向零序电压匝间保护 纵向零序电压取自专用电压互感器（互感器一次中性点与发电机中性点相连，不接地）的开口三角绕组。

（1）纵向零序电压匝间保护高定值段

动作电压按躲过外部短路最大不平衡电压整定，一般可取：

Uop?8~12（ V）（2）纵向零序电压匝间保护灵敏段

动作电压按躲过发电机正常运行时最大不平衡电压整定，一般可取：

Uop?0.5~3（ V）一般初选1～2V，在经过区外故障波形分析后，适当降低定值，以提高灵敏度。

相电流比率制动系数定值推荐取1.5。

（3）建议经较短延时（0.10S～0.20S）动作与出口。

4．发电机相间短路保护

4.1 复合电压过流保护

（1）电流继电器的整定计算

电流继电器的动作电流应按躲过发电机额定电流整定，计算公式如下：

Iop?KrelIgn Kr式中：Krel为可靠系数，取1.3～1.5；Kr为返回系数，可取0.85～0.95；Ign为发电机额定电流二次值。

电流继电器的灵敏系数应按下式校验：Ksen)Ik(2.min ?Iop(2)式中：Ik（二次值），要求.min为主变高压侧母线两相金属性短路时流过保护的最小短路电流

Ksen?1.2。

（2）低电压元件取线电压，动作电压Uop可按下式整定。

对于汽轮发电机： Uop?0.6Ugn 式中：Ugn为发电机额定线电压（二次值）。

对于水轮发电机： Uop?0.7Ugn

5

F-5

灵敏系数应按主变高压侧母线三相短路的条件校验：Ksen?UopXt?I(3)k.max

(3)式中：Ik（二次值）; X t 为主变电抗，.max为主变高压侧母线金属型三相短路的最大短路电流

取Xt = Zt。要求Ksen?1.2。

（3）负序电压继电器的整定计算

负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般可取：

Uop.2?(0.06?0.08)Un

式中：Un为额定电压二次值

灵敏系数应按主变高压侧母线两相短路的条件校验： Ksen?U2.min Uop2式中：I2.min为主变高压侧母线两相短路时，保护安装处的最小负序电压。要求Ksen?1.5。 （4）时间元件整定 按大于升压变后备保护的动作时限整定，动作于解列或停机。 5．定子绕组接地保护

发电机中性点接地方式主要有以下三种： ——不接地（含经单相电压互感器接地） ——经消弧线圈（欠补偿）接地 ——经配电变压器高阻接地 在发电机单相接地故障时，不同的中性点接地方式，将有不同的接地电流和动态过电压以及不同的保护接口方式。相应的内容见整定导则。 5.1 基波零序过电压保护

基波零序电压保护灵敏段取中性点零序电压，Uop应按躲过正常运行时中性点单相电压

互感器的最大不平衡电压Uunb.max整定，即

Uop?KrelUunb.max

式中：Krel为可靠系数，取1.2~1.3。Uunb.max为中性点实测不平衡基波零序电压。

应校核系统高压侧接地短路时，通过升压变高低压绕组间的每相耦合电容传递到发电机侧的零序电压。从定值及延时两方面与系统接地保护配合。

基波零序电压高定值段只取中性点零序电压，一般整定为20～25V。

5.2 三次谐波电压比率接地保护

6

机端和中性点三次谐波电压各为Ut和Un，三次谐波电压比率接地保护：

F-6

??Ut?Un??

?

预整定：??Krel3?nTVN nTV0式中：Krel为可靠系数，本装置中一般取1.3～1.5；nTV0机端开口三角零序电压TV变比，nTVN机端中性点零序电压TV变比。

实测发电机并网前最大三次谐波电压比值为α1，并网前比率定值：(1.3-1.5)×α1;

实测并网后运行时最大三次谐波电压比值为α2，并网后比率定值：(1.3-1.5)×α2; 5.3 三次谐波电压差动接地保护 三次谐波电压差动接地保护：

Ut?kpUn?kzdUn

?????

式中：kp为调整系数向量，装置自动跟踪调整。kzd为制动系数，建议取0.3。

延时需躲过区外故障后备保护延时。 6．转子接地保护

汽轮发电机通用技术条件规定：对于空冷及氢冷的汽轮发电机，励磁绕组的冷态绝缘电阻不小于1MΩ，直接水冷却的励磁绕组，其冷态绝缘电阻不小于2kΩ。水轮发电机通用技术条件规定：绕组的绝缘电阻在任何情况下多不低于0.5kΩ。

（1）转子一点接地保护灵敏段一般整定:20-80 kΩ，动作于信号。

（2）转子一点接地定值：对于水轮发电机、空冷及氢冷汽轮发电机，一般整定20kΩ,对于直接水冷的励磁绕组，整定2.5 kΩ。

转子一点接地延时动作于信号或停机。

以上的定值在发电机运行时与转子绕阻绝缘电阻实测值相比较。

（3）转子两点接地位移定值固定为3%。转子一点接地保护动作后延时自动投入。 7．定子绕组对称过负荷保护

7.1 定时限过负荷保护 动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定

IOP?KrelIgnKr

式中：Krel为可靠系数，取1.05；Kr为返回系数，取0.85～0.95；Ign为发电机额定电流（二次值）。

7

保护延时按躲过后备保护的最大延时整定，动作于信号或自动减负荷。

F-7

7.2 反时限过负荷保护

反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，有制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。

t?Ktc 2I*2?Ksr

式中：Ktc为定子绕组热容量系数；I*为定子额定电流为基准的标幺值；Ksr为散热系数，一般取1.0～1.05。

保护上限设最小延时定值，便于与快速保护配合。

保护下限电流定值，按与定时限过负荷保护配合的条件整定。

IOP.min?Kc0KrelIgnKr

式中：KC0为配合系数，取1.05。 8．励磁绕组对称过负荷保护

8.1 定时限过负荷保护 动作电流按正常运行的额定励磁电流下能可靠返回的条件整定。当保护配置在交流侧时，其动作电流整定（额定励磁电流Ifd应变换至交流侧的有效值I~,对于采用桥式不可控整流装置的情况，I~?0.816?Ifd）。

IOP?KrelIgrnKr

式中：Krel为可靠系数，取1.05；Kr为返回系数，取0.85～0.95；Igrn为发电机额定励磁电流（二次值）。

保护延时按躲过后备保护的最大延时整定，动作于信号或自动减负荷。

8.2 反时限过负荷保护 反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，有制造厂家提供的转子绕组允许的过负荷能力确定。

t?(IfdC

/Ijz)2?1

式中：C为转子绕组热过热常数；Ifd为转子回路电流；Ijz为转子回路基准电流值,一般为1.00～1.05倍正常额定负荷时电流值。

保护上限设最小延时定值，便于与快速保护配合。

8 F-8

保护下限电流定值，按与定时限过负荷保护配合的条件整定。

IOP.min?Kc0KrelIgrnKr

式中：KC0为配合系数，取1.05。 9．转子表层负序过负荷保护

针对发电机的不对称过负荷、非全相运行以及外部不对称故障引起的负序过电流，其保护有定时限和反时限两部分组成 9.1 定时限负序过负荷保护

动作电流按发电机长期允许的负序电流I2?下能可靠返回的条件整定

IOP?KrelI2?IgnKr

式中：Krel为可靠系数，取1.05；Kr为返回系数，取0.85～0.95；I2?为发电机长期允许负序电流标幺值；Ign为发电机额定电流（二次值）。

保护延时按躲过后备保护的最大延时整定，动作于信号。

9.2 反时限负序过电流保护 反时限负序过电流保护的动作特性，有制造厂家提供的转子表层允许的负序过负荷能力确定。

t?A 22I2?I*2?

式中：A为转子表层承受负序电流的常数；I2*为发电机负序电流的标幺值；I2?为发电机长期允许负序电流标幺值

保护上限设最小延时定值，便于与快速保护配合。

保护下限电流定值，一般按延时1000S对应的动作电流整定。

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IOP.min?A2?I2? 1000

反时限保护动作于解列或程序跳闸。

F-9

10．发电机失磁保护 10.1 发电机失磁保护的判据 （1）定子判据：

异步边界圆：

2'Ugn?naXd Xa???2Sgn?nv2'Ugn?naXd Xb??(Xd?)?2Sgn?nvjxXcXaR式中：Xd、Xd为发电机暂态电抗和同步电抗标幺值，取不饱和值；Ugn、Sgn为发电机额定电压和额

'Xb定视在功率；na、nv为电流互感器和电压互感器变比。 附图2 失磁保护阻抗特性

异步边界圆动作判据主要用于与系统联系紧密的发电机失磁故障检测。

静稳边界圆：

Xc?Xs?2Ugn?naSgn?nv

2'Ugn?naXd Xb??(Xd?)?2Sgn?nv式中：Xs为发电机与系统的联系电抗（包括升压变压器阻抗）标幺值（基准容量为发电机视在功率）。

无功反向判据：按躲过发电机允许的进相运行无功整定。

Qzd?Krel?QjxPgn

式中：Krel为可靠系数，取1.1～1.3；Qjx为发电机允许的最大进相无功功率；Pgn为发电机额定有功容量。

异步阻抗圆、同步阻抗圆通过控制字“阻抗特性”选择；无功反向判据与阻抗判据结合，

通过控制字“无功反向判据投入”选择。

阻抗圆的选取不局限于异步阻抗圆、静稳边界圆，工程实际使用可以选择两种阻抗特性之间的阻抗圆。兼顾可靠性和快速性。 （2）减出力判据：

按机组额定容量的（40～50）％整定。

（3）低电压判据：

10

F-10

一般取系统侧母线电压，本判据主要用于防止由发电机失磁故障引发的无功储备不足的系统电压崩溃，其三相同时低电压动作判据：

Uop.3ph?Krel?Uh.min

式中：Krel为可靠系数，取0.85～0.90；Uh.min为高压侧系统最低正常运行电压。

本判据也可以取发电机机端电压，一般按（0.85～0.90）Ugn整定。

（4）转子电压判据：

i）励磁低电压判据：

Ufd.op?Krel?Ufd0

式中：Krel为可靠系数，取0.20～0.50；Ufd0为发电机空载额定励磁电压。

ii）变励磁电压判据： 与系统并联运行的发电机，对应某一有功功率P，将有为维持静态稳定极限所必需的励磁电压Ufd0。动作判据：

Ufd.op?Kxs?Ufd0?P?Pt SnKxs?Krel?(Xd?XS)

式中：Kxs为转子电压判据系数定值，Krel为可靠系数，取0.7～0.85；Xd、Xs为分别为发电机同步电抗、系统联络阻抗标幺值（按发电机额定值为基准）；P为发电机当前有功功率； Ufd0为发电机空载额定励磁电压；Pt为发电机凸极反应功率。 10.2 失磁保护判据组合 （1）失磁保护I段： 推荐：定子判据＋转子电压判据＋减出力判据，延时0.5～1.0S。 （2）失磁保护Ⅱ段： 推荐：低电压判据＋定子判据＋转子电压判据，延时0.5～1.0S。 （3）失磁保护Ⅲ段： 推荐：定子判据＋转子电压判据，延时0.5～1.0S。 （4）失磁保护Ⅳ段： 推荐：只投入定子判据，长延时动作于跳闸。 11．失步保护

失步保护只在失步振荡情况下动作。失步保护动作后，由系统调度部门根据当时的情况采取解列、快关、电气制动等技术措施，只有振荡中心位于发变组内部或失步振荡持续时间过长、对发电机安全构成威胁时，才作用于跳闸，而且应在两侧电动势相位差小于90°

11

F-11

的条件下使断路器跳开,以免断路器的断开容量过大。

失步保护特性由三部分组成,见图附图2。 （1）遮挡器特性整定：

jxZaZcILα Φ Za?XS?2Ugn?naSgn?nv2gn

UDOLZb??X?'dU?naSgn?nv2gn3

1IROR0Zc?0.9?Xc?U?naSgn?nv

ZbLR1R2 Φ＝80°～85°

式中：Xd’、Xc、Xs分别为发电机暂态电

抗、主变电抗、系统联系电抗标幺值（基准容量 附图2 失步保护阻抗特性 为发电机视在功率）；Φ为系统阻抗角。Ugn、Sgn为发电机额定电压和额定视在功率；na、

nv为电流互感器和电压互感器变比。

（2）α角整定

??180??2arctan式中：Zr?2Zr

Za?Zb1RL.min，RL.min为发电机最小 1.3负荷阻抗，建议整定120°

（3）电抗线Zc的整定

电抗线是失步振荡中心的分界线，一般选取变压器阻抗Zt的0.9倍。 （4）跳闸允许电流整定

装置自动选择在电流变小时作用于跳闸，跳闸允许电流定值为辅助判据，根据断路器允许遮断容量选择。

（5）失步保护滑极定值整定

振荡中心在区外时，失步保护动作于信号，滑极可整定2～15次，动作于跳闸，整定大于等于15次。

振荡中心在区内时，滑极一般整定2次。 12．过励磁保护

本装置设有两套过励磁保护，发电机定子铁芯过励磁按躲过发电机过励磁能力整定，变压器过励磁按躲过变压器过励磁能力整定，如共用一套过励磁保护其定值按发电机或变压器过励磁能力较低的要求整定。

过励磁倍数N为： N?BUUgnU* ??Bnffgnf*式中：U、f为运行电压和频率；Ugn、fgn为发电机额定电压及频率；U*、f*为电压、频率

的标幺值；B、Bn为磁通量及额定磁通量。

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F-12

定时限过励磁保护设一段信号和两段跳闸段； 过励磁I段：N?B?1.3 （或以电机制造厂数据为准） BnB?1.1 （或以电机制造厂数据为准） Bn过励磁II段：N?信号段定值不大于过励磁II段定值。

过励磁I段动作于解列灭磁或程序跳闸，过励磁II段动作于减励磁。 反时限过励磁保护给出8组过励磁倍数—时间定值，按发电机、变压器制造厂家提供的反时限过励磁曲线，取对应参数整定。 13．发电机频率异常运行保护

300MW及以上的汽轮发电机，运行中允许其频率变化的范围为48.5Hz～50.5Hz。 大机组频率异常运行允许时间建议值 频率Hz 允许运行时间 频率Hz 允许运行时间 累计min 每次s 累计min 每次s 51.5 30 30 48.0 300 300 51.0 180 180 47.5 60 60 48.5-50.5 连续运行 47.0 10 10 装置设有四段低频保护，其中Ⅰ、Ⅱ段具有累计功能，参照表中低频允许时间整定。 两段过频保护，其中Ⅰ段具有累计功能，参照表中低频允许时间整定。 每段保护均可通过控制字选择动作于信号或跳闸。 14．发电机逆功率保护

（1）逆功率保护动作功率整定：Pop?Krel(P1?P2) 式中：Krel为可靠系数，取0.5～0.8；

P1为汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的2％～4％；

P2为发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取P2?(1??)Pgn，?为发电机效率，

一般取98.6％～98.7％，Pgn为发电机额定功率。

一般按1～2％的额定有功整定，建议整定1％的额定有功。 （2）延时整定 逆功率保护，不经主汽门触点闭锁，延时15S动作于信号，动作于解列时，根据汽轮机允许的逆功率运行时间，一般取1～3分钟。 程序逆功率，经主汽门触点闭锁，延时0.5～1.5S动作于解列； 15．发电机定子过电压保护

定子过电压保护的整定值，应根据电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组的绝缘状况整定。

13

F-13

（1）对于200MW及以上汽轮发电机：Uop?1.3Ugn

式中：Ugn为发电机额定相间电压（二次值）。延时0.5s动作于解列灭磁。 （2）对于水轮发电机：Uop?1.5Ugn

延时0.5s动作于解列灭磁。

（3）对于采用可控硅励磁的水轮发电机：Uop?1.3Ugn

延时0.3s动作于解列灭磁。 16．启停机保护

启停机保护用于反应发电机低转速运行时的定子接地及相间故障；保护算法对频率变化不敏感。

（1）定子接地故障，采用中性点零序电压的过电压保护，其定值一般取10V。延时不小于定子接地基波零序电压保护的延时。

（2）相间故障，采用接于差动回路的过电流保护，装置装设了发电机差回路、主变差回路、高厂变差回路、励磁变差回路的过电流保护。

定值按在额定频率下，大于满负荷运行时差动回路中的不平衡电流整定：

Iop?KrelIunb

式中：Krel为可靠系数，取1.3～1.50；Iunb为额定频率下，满负荷运行时差动回路中的不平衡电流。 启停机保护为低频运行工况下的辅助保护，低频闭锁定值按额定频率的0.8～0.9整定。 17．误上电保护

17.1 误合闸保护

（1）电流定值：按盘车状态下误合闸最小电流（发电机侧）的50％整定。如考虑厂用电侧断路器误合，电流定值需考虑此种情况下误合闸最小电流。

（2）频率闭锁定值：一般取发电机额定频率的80～90％，即40～45Hz。 （3）如需考虑非同期误合闸，选择经断路器位置接点闭锁。 （4）断路器跳闸允许电流：按断路器跳闸安全电流整定。

非同期合闸时，冲击电流可能大于断路器开断容量，此时保护先动作于灭磁，当断路器流过电流小于允许值时，保护动作于跳开出口断路器。 17.2 断路器闪络保护

（1）负序电流定值：按躲过正常运行时可能出现的不平衡电流整定； （2）延时定值：按躲过断路器操作整定。

18．变压器相间短路保护

18.1复合电压过流保护 （1）电流继电器的整定计算

电流继电器的动作电流应按躲过变压器额定电流整定，计算公式如下：

14 F-14

Iop?KrelIe Kr式中：Krel为可靠系数，取1.2；Kr为返回系数，可取0.85～0.95；Ie为额定电流二次值。

电流继电器的灵敏系数应按下式校验：Ksen)Ik(2.min ?Iop(2)式中：Ik，.min为后备保护区末端两相金属性短路时流过保护的最小短路电流（二次值）

要求Ksen?1.3（近后备）或1.2（远后备）。

（2）低电压继电器的整定计算 低电压继电器应按躲过电动机起动条件整定，计算公式如下：

i) 按躲过正常运行时可能出现的最低电压整定

Uop?Umin

Krel?Kr式中：Krel为可靠系数，可取1.1?1.2；Kr为返回系数，可取1.05~1.25；Umin为变压器正常运行可能出现的最低电压，一般可取0.9Un（额定线电压二次值）

ii) 当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时

Uop?0.7Un

式中：Un为额定线电压二次值

iii) 对发电厂的升压变压器，当低电压继电器由发电机侧电压互感器供电时，还应考虑躲过发电机失磁运行时出现的低电压，可取

Uop?(0.5?0.6)Un

式中：Un为额定线电压二次值

iv) 低电压继电器的灵敏系数应按下式校验：Ksen?

UopUc.max

式中：Uc.max为计算运行方式下，灵敏系数校验点发生金属性相间短路时，保护安装处

的最高残压（二次值），要求Ksen?1.5（近后备）或1.2（远后备）。

（3）负序电压继电器的整定计算 负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压值可实测确定。一般可取：

15

Uop.2?(0.06?0.08)Un

F-15

式中：Un为额定相间电压二次值 （4）灵敏系数校验

负序电压继电器的灵敏系数应按下式校验：Ksen?Uk.2.min

Uop.2

式中：Uk.2.min为后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压（二

次值），要求Ksen?2.0（近后备）或1.5（远后备）。

注：在校验电流继电器和电压继电器的灵敏系数时，应分别采用各自的不利正常系统运行方式和不利的短路类型，当低电压继电器灵敏系数不够时，可投入经低压侧复合电压启动功能。 18.2复合电压方向过流保护 三侧有电源的三绕组升压变压器，相间故障后备保护为了满足选择性的要求，在高压侧或中压侧要加功率方向元件，其方向一般指向该侧母线，也可指向变压器。

复合电压方向过流保护的其他定值见18.1复合电压过流保护定值整定。

18.3低阻抗保护

当电流、电压保护不能满足灵敏度要求或根据网络保护间配合的要求，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?500kV大型升压变压器、联络变压器及降压变压器，作为变压器引线、母线、相邻线路相间故障后备保护。根据阻抗保护的配置及阻抗继电器特性的不同，可分别按以下几种情况进行整定计算。 （1）升压变压器低压侧全阻抗继电器的整定计算

i) 按高压母线短路满足灵敏度要求的条件计算：Zop?KsenZt

式中：Ksen为阻抗保护的灵敏系数，取1.3；Zt为变压器阻抗（二次值）。 ii) 按与之配合的高压侧引出线路距离保护段配合

Zop?0.7Zt?0.8KinfZ

式中：Kinf为助增系数，取各种运行方式下的最小值；Z为与之配合的高压侧引出线路距离保护段动作阻抗（二次值）。

iii) 灵敏系数高压母线三相短路，即下式校验： Ksen?

要求Ksen?1.3。

ZopZt

（2）升压变压器220?500kV侧全阻抗继电器的整定计算 i）阻抗继电器的动作阻抗计算

在220?500kV变压器高压侧装设全阻抗继电器时，阻抗继电器的动作值与母线上与之

16

F-16

配合的引出线阻抗保护段相配合，其值按下式计算。

Zop?KrelKinfZ

式中：Kinf为助增系数，取各种运行方式下的最小值；Z为与之配合的高压侧引出线路距离保护段动作阻抗（二次值）；Krel为可靠系数，取0.8。

ii）灵敏系数按指定的保护区末端相间短路，即下式校验：Ksen?ZopZ

式中：Z为指定保护区内对应的阻抗值（二次值），要求Ksen?1.3。

（3）偏移特性的方向阻抗继电器，正方向指向变压器时，正方向阻抗动作值可按发电机机端故障有足够灵敏度整定参照以上公式计算。反向阻抗为正方向阻抗的5%?10%，反向阻抗的整定值应小于本侧母线引出线最短线路阻抗保护I段的动作值。 （4）阻抗保护的延时整定

第一时限动作于跳母联，第二时限动作于解列灭磁。

阻抗保护未装设振荡闭锁功能，延时整定应保证在振荡过程中不误动，最小选用1.5s延时。

19．变压器接地故障后备保护

19.1 接地运行零序保护 （1）零序电流继电器的整定 i）I段零序过电流继电器的动作电流应与相邻线路零序过电流保护第I段或II段或快速主保护相配合。

Iop.o.I?KrelKbrIIop.o.1I

式中：Iop.o.I为I段零序过电流保护动作电流（二次值）；KbrI为零序电流分支系数，其值等于线路零序过电流保护I段保护区末端发生接地短路时，流过本保护的零序电流与流过该线路的零序电流之比，取各种运行方式的最大值；Krel为可靠系数，取1.1；Iop.o.1I为与之相配合的线路保护相关段动作电流（二次值）。

ii）II段零序过电流继电器的动作电流应与相邻线路零序过电流保护的后备段相配合。

Iop.o.II?KrelKbrIIIop.o.1II

式中：Iop.o.II为II段零序过电流保护动作电流（二次值）；KbrII为零序电流分支系数，其值等于线路零序过电流保护后备段保护区末端发生接地短路时，流过本保护的零序电流与流过

17

F-17

该线路的零序电流之比，取各种运行方式的最大值；Krel为可靠系数，取1.1；Iop.o.1II为与之相配合的线路零序过电流保护后备段的动作电流（二次值）。 （2）零序电流继电器的灵敏系数校验

灵敏系数应按下式校验：Ksen?3Ik.o.min Iop.o

式中：3Ik.o.min为I段（或II段）保护区末端接地短路时流过保护安装处的最小零序电

流（二次值）；Iop.o为I段（或II段）零序过电流保护的动作电流，要求Ksen?1.5。 （3）零序方向整定

对于高压及中压侧均直接接地的三绕组普通变压器，高中压侧均应装设零序方向过电流保护，方向指向本侧母线。

19.2变压器不接地运行后备保护

对于中性点经放电间隙接地的变压器，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。装置中具体的定值计算如下: （1）零序过电压继电器的整定

过电压保护动作值按下式整定： Uo.max?Uop.o?Usat

式中：Uop.o为零序过电压保护动作值（二次值）；Uo.max为在部分中性点接地的电网中

发生单相接地时或中性点不接地变压器两相运行时，保护安装处可能出现的最大零序电压（二次值）；Usat为用于中性点直接接地系统的电压互感器，在失去接地中性点时发生单相接地，开口三角绕组可能出现的最低电压。

考虑到中性点直接接地系统

Xo??3，一般取：Uop.o?180V X1?（注：高压系统电压互感器开口绕组每相额定电压为100V） （2）间隙零序过电流继电器的整定

装在放电间隙回路的零序过电流保护的动作电流与变压器的零序阻抗、间隙放电的电弧电阻等因素有关，一般保护的一次动作电流可取为100A。

18 F-18

附录B 装置运行及报文说明

1．装置正常运行状态

信号灯说明如下：

“运 行”灯为绿色，装置正常运行时点亮，熄灭表明装置不处于工作状态； “TV断线”灯为黄色，TV异常或断线时点亮；

“TA断线”灯为黄色，TA异常或断线、差流异常时点亮； “报 警”灯为黄色，保护发报警信号时点亮；

“跳 闸”灯为红色，当保护动作并出口时点亮，并磁保持；在保护返回后，只有按下“信号复归”或远方信号复归后才熄灭。 2．运行工况及说明

（1）保护出口的投、退可以通过跳闸出口压板实现；

（2）保护功能可以通过屏上压板或内部压板、控制字单独投退；

（3）装置始终对硬件回路和运行状态进行自检，自检出错信息见4.1，当出现严重故障

时（备注带“*”），装置闭锁所有保护功能，并灭“运行”灯，否则只退出部分保护功能，发告警信号。

(4) 启动风冷、闭锁调压等工况，装置只发报文，不发报警信号（备注带“＃”） 3．装置闭锁与报警

（1） 当CPU检测到装置本身硬件故障时，发装置闭锁信号，闭锁整套保护。硬件故

障包括：RAM异常、程序存储器出错、EEPROM出错、定值无效、光电隔离失电报警、DSP出错和跳闸出口异常等。此时装置不能够继续工作。

(2) 当CPU检测到装置长期起动、不对应起动、装置内部通信出错、TA断线、TV

断线、保护报警信号时发出装置报警信号。此时装置还可以继续工作。 4．报文打印及显示信息说明 装置信息含义及处理建议 4.1 装置闭锁信息含义 表1 装置闭锁信息含义 序号 信息 含 义 RAM芯片损坏 FLASH内容被破坏 定值区内容被破坏 二次额定电流更改后 保护定值未重新整定 24V或220V光耦 正电源失去 出口三极管或CPU板损坏 CPU与MONI板无法通讯 CPU板上DSP损坏

处 理 建 议 通知厂家处理 通知厂家处理 通知厂家处理 将保护定值重新整定 检查开入板的隔离电源是否接好 通知厂家处理 检查CPU与MONI连线，检7 内部通讯出错 8 保护板 DSP出错 19

查MONI板是否在升级程序。仍无法恢复通知厂家处理 通知厂家处理 * F-19* 备注 * * * * * * 1 保护板内存出错 2 保护板程序区出错 3 保护板定值区出错 4 读区定值无效 5 光耦失电 6 跳闸出口报警 9 DSP 采样异常 10 管理板内存出错 11 管理板程序区出错 12 管理板定值区出错 13 管理板 DSP出错 14 面板 EPROM错 CPU或MONI板上FPGA损坏 同CPU板 同CPU板 同CPU板 同CPU板 EPROM损坏 通知厂家处理 同CPU板 同CPU板 同CPU板 同CPU板 通知厂家处理 * * * * * *

4.2装置报警信息含义 表2 一般报警信息含义 序号 信息 含 义 非电量电源未给上 处 理 建 议 给上非电量电源 检查人机面板与CPU连线，2 面板通讯出错 人机面板与CPU板无法通讯 检查CPU板是否在升级程序。无法恢复通知厂家处理 3 不对应启动 4 保护板长期起动 5 管理板长期起动 6 断路器位置报警 7 起动 8 日期时间值越界 CPU板启动元件与MONI板检查CPU板和MONI板采样是启动元件不对应 CPU板起动元件起动时间超过10s MONI板起动元件起动时间超过10s 断路器位置与机组状态不符合 装置起动 整定日期时间时不规范 否一致 检查二次回路接线，定值 检查二次回路接线，定值 检查断路器位置辅助接点 无需处理或打印报告 重新整定 ＃ ＃ ＃ 备注 1 非电量电源消失

表3 TA断线、TV断线报警信息含义 序号 信息 含 义 此TA回路异常或采样回路异常 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 处 理 建 议 检查采样值、二次回路接线，确定是二次回路原因还是硬件原因 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 备注 1 主变I支路TA异常 2 主变II支路TA异常 3 主变高压侧TA异常 4 主变中压侧TA异常 5 主变低压侧TA异常 6 发电机机端TA异常 7 发电机中性点TA1异常 8 发电机中性点TA2异常 9 高厂变高压侧TA2异常 10 高厂变高压侧TA异常 11 高厂变A分支TA异常 12 高厂变B分支TA异常 13 高厂变A分支下TA异常 14 高厂变B分支下TA异常 20 F-20

43 逆功率保护 44 功率保护 45 程序逆功率 46 误上电Ⅰ段 47 误上电Ⅱ段 48 断路器闪络保护 49 发电机差动启停机 50 裂相差动启停机 51 零序电压启停机 52 机端过流闭锁选跳 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 跳发电机机端开关时，机端按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 电流大于开关允许电流。选按运行要求处理 跳其他开关

表8 励磁变（励磁机）保护动作信息含义 序号 信息 含 义 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 处 理 建 议 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 备注 1 励磁变差动速断 2 励磁变比率差动 3 励磁机差动速断 4 励磁机比率差动 5 励磁过流Ⅰ段 6 励磁过流Ⅱ段 7 定时限励磁过负荷 8 反时限励磁过负荷 9 励磁变差动启停机

表9 非电量保护动作信息含义 序号 信息 含 义 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 保护元件动作，同信息 处 理 建 议 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 按运行要求处理 备注 1 热工保护跳闸 2 断水保护跳闸 3 励磁系统故障跳闸 4 非电量备用跳闸

26 F-26

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