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无线电电子与电气工程百科全书
第 3 节 保护和自动化 继电器保护。 闭锁保护发生器 - 变压器
无线电电子与电气工程百科全书 / 电气装置安装规则 (PUE) 3.2.72. 对于发电机功率在10MW以上的发电机组，必须设置继电保护装置，以防止下列类型的损坏和异常运行方式： 1）发电机电压侧接地故障； 2）发电机定子绕组及其端子多相短路； 3）汽轮发电机定子绕组一相匝间短路（按3.2.76）； 4) 绕组和变压器端子多相短路； 5）接地故障电流较大的接入网络的变压器绕组及其端子发生单相接地故障； 6）变压器绕组匝间短路； 7）外部短路； 8）负序电流引起的发电机过载（对于发电机容量大于30MW的机组）； 9）发电机定子绕组和变压器绕组对称过载； 10) 励磁电流引起的发电机转子绕组过载（对于绕组导体直接冷却的汽轮发电机和水轮发电机）； 11）提高发电机定子和机组变压器的电压（对于容量为160MW及以上的汽轮发电机组和所有水轮发电机组）； 12) 励磁电路某一点的接地故障（根据 3.2.85）； 13）160MW以下的汽轮发电机励磁回路第二点接地故障； 14) 失励异步模式1) （根据 3.2.86）； 15）降低变压器油箱油位； 16) 500 kV 变压器输入端绝缘部分击穿。 1. 为防止在不失磁的情况下进行异步操作，请参见 Ch. 3.3. 3.2.73. 考虑到 3.2.74 - 3.2.90 中给出的要求，有关发电机和升压变压器单独运行的保护说明也适用于将它们组合成发电机变压器单元（自耦变压器）的情况。 。 3.2.74. 对于发电机容量大于 30 MW 的机组，通常必须在发电机电压电路中提供接地故障保护，覆盖整个定子绕组。 当机组发电机功率为30MW及以下时，应采用保护至少85%定子绕组的装置。 如果需要将附加设备连接到发电机电路以保护整个定子绕组，则在功率为 30 至 160 MW 的涡轮发电机机组上也允许使用此类装置。 对于所有不带发电机电压抽头和带辅助变压器抽头的装置，必须通过延时不超过 0,5 秒的跳闸动作来执行保护。 在与辅助网络电气连接的设备或由发电机和变压器之间的抽头线路供电的用电设备上，如果电容性接地故障电流为 5 A 或以上，则必须在发电机定子绕组中安装接地故障跳闸保护。和母线发电机规定的双重接地故障（见 3.2.38 和 3.2.39）； 如果电容性接地故障电流小于 5 A，则可以按照与装置上相同的方式执行接地故障保护，无需对发电机电压进行抽头，但会对信号进行操作。 如果发电机回路中有断路器，则单元变压器的发电机电压侧必须附加接地故障报警。 3.2.75。 对于由一台发电机和一台变压器组成的间接冷却发电机组，在发电机回路中没有断路器的情况下，建议为机组提供一个共用的纵向差动保护。 如果发电机回路中设有断路器，则必须在发电机和变压器上安装单独的差动保护。 当在机组中使用两台变压器而不是一台变压器时，以及在一台变压器（扩大机组）的机组中运行两台或多台不带断路器的发电机时，每台容量为 125 MVA 及以上的发电机和变压器必须配备单独的纵向差动保护。 在这些变压器的低压输入处没有内置电流互感器的情况下，允许对两台变压器使用共用的差动保护。 在带有直接冷却绕组导体的发电机的装置上，应为发电机提供单独的纵向差动保护。 同时，如果发电机回路中有断路器，则对机组变压器（或每个变压器，如果有两个或多个变压器与发电机一起工作在机组内；在没有内置电流的情况下）单独进行差动保护。在这些变压器的低压输入处，允许采用块变压器通用差动保护）； 当机组变压器无开关保护时，应装设机组单独差动保护或共用纵向差动保护（对于由一台发电机和一台变压器组成的机组，机组总差动保护为更可取）。 从较高电压侧，变压器（块）的差动保护可以连接到块变压器内置的电流互感器。 在这种情况下，为了保护母线，必须在高压侧开关和机组变压器之间安装单独的保护。 发电机的单独差动保护应为三相、三继电器，跳闸电流类似于3.2.36的规定。 为了在功率为 160 MW 或以上、具有直接冷却绕组导体的发电机组上保留所示的差动保护，有必要提供覆盖发电机和机组变压器以及机组上母线的后备差动保护。高压侧。 即使绕组直接冷却发电机功率小于160MW，也建议机组安装后备差动保护。 在发电机回路中不带断路器的机组上使用后备差动保护时，建议为发电机和变压器提供单独的主差动保护。 如果发电机电路中有开关，则必须延时0,35-0,5秒进行后备差动保护。 3.2.76. 对于具有两个或三个并联定子绕组支路的汽轮发电机，必须提供单系统横向差动保护，以防止单相绕组短路，且无延时运行。 3.2.77。 对于功率为 160 MW 或以上并采用直接冷却绕组导体的发电机的装置，必须提供负序电流保护，该保护具有与受保护发电机负序电流允许过载特性相对应的积分相关特性。 保护装置应关闭发电机开关，并且在没有发电机开关的情况下，关闭设备与网络的连接。 为了保留与块相邻的元件的保护，指定的保护必须具有一个具有独立时间延迟的元件，用于断开块与网络的连接以及根据 3.2.81 的两阶段动作。 160MW以下、绕组直接冷却的发电机组和30MW以上、间接冷却的水轮发电机组，应装负序电流保护。以步进或相关时间延迟执行。 在这种情况下，不同阶段的保护可能有一个或多个时间延迟（见3.2.81第4节）。 指示的阶跃或相关延时应与发电机允许的负序电流过载特性一致（见3.2.41）。 对于功率超过 30 MW 的间接冷却式汽轮发电机组，必须按照 3.2.41 进行保护。 除跳闸保护外，所有功率超过 30 MW 的汽轮发电机组均应配备负序电流过载信号，按 3.2.41 执行。 3.2.78. 对于发电机功率大于 30 MW 的机组，必须按照 3.2.42 的规定进行外部对称短路保护。 同时，对于水轮发电机，保护动作电压应取标称值的0,6-0,7左右。 对于带有备用励磁机的涡轮发电机的装置，必须通过连接到装置高压侧电流的电流继电器来补充指定的保护。 对于60MW及以上发电机组，建议采用距离保护，而不是指定保护。 在具有直接冷却绕组导体的发电机上，允许安装两级距离保护以防止相间短路，而不是后备差动保护（见 3.2.75）。 该保护的第一阶段提供短程冗余，必须在摆动期间闭锁执行，并按照 3.2.81 第 3 段的规定进行操作，延时不超过 1 s。 第一级必须牢固地包围块变压器，同时提供相邻元件保护的选择性。 如果设备上使用单独的变压器和发电机差动保护，则发电机保护第一级的冗余是强制性的。 提供远程备份的第二级应按照 3.2.81 第 2 段的规定进行操作。 建议安装两级距离保护并在存在后备差动保护的情况下，以提高远距离后备的有效性。 在这种情况下，两级距离保护均应按照 3.2.81 第 2 段的规定进行操作。 3.2.79. 容量为 30 MW 或以下的发电机组的外部短路保护应按照 3.2.43 进行。 有水轮发电机组的保护动作参数应按3.2.42、3.2.43和3.2.78的规定取。 3.2.80。 对于发电机回路中设有断路器的发电机变压器装置，在没有装置后备差动保护的情况下，应在装置高压侧设置最大电流保护，旨在作为装置主保护的后备保护发电机关闭时工作时的变压器。 3.2.81. 发电机变压器组的后备保护必须考虑以下因素： 1、机组变压器发电机电压侧不装保护，但采用发电机保护。 2. 在远程冗余的情况下，保护通常应有两个时间延迟：从第一个时间延迟开始 - 用于划分设备较高电压一侧的电路（例如，用于关闭总线连接和分段开关），从第二个开始 - 用于断开设备与网络的连接。 3. 在紧密冗余的情况下，如果 3.2.89 要求，则必须将机组（发电机）与网络断开，发电机磁场必须熄灭，并且机组必须停止。 4. 单独的级或后备保护装置，根据其目的以及用于远程和短程冗余的便利性，可以具有一、二或三个时间延迟。 5、建议在发电机电压侧和网络侧按3.2.78和3.2.79设置保护电压脱扣装置。 6、机组的主、后备保护，原则上应设置独立的输出继电器和来自不同断路器的可操作直流电源。 3.2.82. 对于带有涡轮发电机的机组，对称定子过载保护的实施方式应与母线上运行的发电机相同（见 3.2.47）。 在无运行人员常值值班的水电站，除发出对称过载信号外，还应设置具有独立特性的保护，以较长的延时关断机组（发电机），较短的卸载延时。 可以在励磁控制系统中使用适当的装置来代替指定的保护。 3.2.83. 在功率为 160 MW 或以上且直接冷却绕组导体的发电机上，必须通过积分相关时间延迟来防止励磁电流引起的转子绕组过载，该时间延迟与发电机允许过载的特性相对应。发电机通过励磁电流。 该保护必须在跳闸时起作用。 如果无法开启转子电流保护（例如无刷励磁），则允许使用具有独立延时的保护，该延时对励磁电路中电压的升高作出反应。 保护必须能够以较短的延时动作，以减少励磁电流。 如果励磁调节器中有过载限制装置，则可以通过这些装置和转子保护同时进行卸载动作。 也允许使用AVR中的过载限制装置来作用于卸载（具有两次延时）和跳闸。 此时，可以不装设积分相关延时保护。 对于功率小于160MW、采用绕组导体直接冷却的汽轮发电机和功率大于30MW、采用间接冷却的水轮发电机，应按3.2.46所述的相同方式进行保护。 当发电机有群励控制装置时，建议采用IDMT保护。 当发电机使用备用励磁机运行时，转子过载保护必须保持运行。 当无法采用独立延时保护时，允许在备用励磁机上采用独立延时保护。 3.2.84. 在容量为 160 MW 或以上的汽轮发电机组上，为了防止怠速模式下电压升高，必须提供过压保护，当发电机并网运行时，过压保护会自动禁用。 当保护生效时，必须抑制发电机和励磁机的磁场。 对于带有水轮发电机的机组，必须提供电压浪涌保护，以防止负载脱落期间电压升高。 保护装置应关闭设备（发电机）并熄灭发电机磁场。 允许停止机组的保护动作。 3.2.85。 水轮发电机、水冷转子绕组汽轮发电机以及所有容量300MW及以上的汽轮发电机必须在励磁回路的某一点设置接地故障保护。 对于水轮发电机，保护应在停机时起作用，而对于涡轮发电机则应在信号时起作用。 功率小于 160 MW 的机组必须按照 3.2.48 的规定在汽轮发电机励磁回路第二点安装接地故障保护装置。 3.2.86。 对于容量为 160 MW 及以上、绕组导体直接冷却的汽轮发电机组和水轮发电机组，应设置防止失励异步运行的保护装置。 这些设备还建议用于功率小于 160 MW 且直接冷却绕组导体的涡轮发电机。 在这些涡轮发电机上，还允许仅通过自动场阻尼装置的禁用位置来提供异步模式的自动检测（不使用针对异步模式的保护）。 当失磁汽轮发电机转异步运行时，上述保护装置或自动励磁阻尼应根据失磁信号动作，自动将失磁机组支路中的辅助负载切换至备用电源。来源。 所有不允许异步运行的水轮发电机和汽轮发电机，以及在这些装置的作用下系统中无功功率不足的情况下的其他汽轮发电机，必须与网络断开。 3.2.87。 如果发电机电路中存在直接冷却绕组导体的断路器，则应提供冗余，以防该断路器发生故障（例如，使用断路器故障）。 3.2.88. 发电厂110kV及以上断路器故障等级必须考虑以下因素： 1. 防止在带发电机的发电厂关断时，由于单相驱动断路器故障而导致其中一台发生缺相，从而导致多个后备保护单元不必要的关闭对于具有直接冷却绕组导体的设备，必须提供断路器故障的加速启动（例如，从具有大接地故障电流的网络侧对块的零序变压器进行电流保护）。 2、对于发变组和线路共用开关的发电厂（例如采用一半方案或多边形方案时），需要设置遥信开关装置来关断发电机、变压器组和线路。开关并禁止线路另一端在断路器失灵作用下在闭锁保护启动时自动重合闸。 另外，应提供断路器故障时停止高频保护发射机的动作。 3.2.89. 当保护发电机定子和机组变压器免受内部损坏以及保护发电机转子时，必须将损坏的元件从网络上断开，发电机和励磁机磁场必须断开。熄灭，断路器启动和技术保护必定受到影响。 如果保护跳闸导致通过分支连接到设备的辅助负载断电，则保护还必须动作以打开工作辅助电源电路中的断路器，以便将其转移到备用电源使用 ATS。 机组发电机和变压器在发生外部损坏时的后备保护应按照 3.2.81 第 2-4 段进行操作。 在热力部分有框图的火电厂，当机组因内部损坏而停机时，必须保证机组完全停机。 在发生外部损坏的情况下，以及在保护作用下可以快速恢复机组运行的情况下，如果热力和机械设备允许该模式，则机组必须切换到空闲模式。 在水力发电厂，如果机组内部损坏，除了停机外，还必须停止机组。 当设备因外部损坏而关闭时，也可以执行停止设备的操作。 3.2.90。 发变线路机组上，必须按照本章线路保护的要求进行电力系统侧的主线路保护和后备保护，机组侧必须有线路后备保护功能。由设备的后备保护来执行。 机组的保护必须按上述要求进行。 从电力系统断开断路器和启动断路器的闭锁保护动作必须使用两个相互冗余的远程断开设备通过高频通道或通信线进行传输。 此外，建议提供同步动作的闭锁保护以停止高频保护发射机。 在带有汽轮发电机的机组上（热力部分有方框图），从电力系统一侧，母线保护动作（双母线系统）或断路器故障（单回路或半回路）多边形电路）必须分别从电力系统转移到线路的另一端，以将设备转移到空闲模式或熄灭发电机磁场并停止设备。 此外，当电力系统有后备保护时，建议使用遥投装置来加速发电机磁场的熄灭和辅助需求的关闭。 当断路器与接地故障电流较大的网络侧非全相断开时，必须按照3.2.88第1段的规定加速断路器的启动。 。
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