CSC-300数字式发变组保护装置说明书2

CSC-300数字式发电机变压器组保护装置 说明书

?为复数，在发电机正常运行时根据软件计算得到，使得修正以后的机端与中性点三次谐波电压相等，方程动作量即左侧量接近式中：KP于零，从而在发生接地故障时获得最大的相对变化量。K32为三次谐波制动系数定值，取值则只取决于计算误差，可取很小，有利于识别故障。

三次谐波电压采用零点滤波加傅氏算法进行计算，使得基波滤过比高达100倍以上，即使在系统频率偏移的情况下，仍然能保证很高的基波滤过比。

正常情况下，在机端和中性点侧零序电压输入回路出现异常时，装置能灵敏地检测出来，并发出告警信号，以便运行人员进行处理。 3.10.2 逻辑框图

三次谐波定子接地保护逻辑框图如图15。

三次谐波定子接地投入?(t)Ut3?K31??(t)Un3&&TD2相量比定子接地保护Imax<20%IGe三次谐波定子接地投入动态调整式三次谐波电压差动判据满足&&动态调整式三次谐波电压差动保护TD2Imax≥20%IGe图15 发电机三次谐波式定子接地保护逻辑图

3.10.3 整定内容和取值建议

1） 三次谐波比定值K31：

实测发电机空载～20%负荷情况下的三次谐波电压比值，选取空载～20%负荷时的最大三次谐波电压比值?1，则K31??1.3~1.5??1。

2） 三次谐波制动系数K32： 一般整定为0.3～0.6。

带20%负荷情况下，Un3实测值较大时，K32取较低值。并且满足灵敏度要求。 3） 三次谐波接地延时TD2： TD2应与系统接地保护配合。

3.11 转子一点接地保护 3.11.1 保护原理

转子一点接地保护反应转子对大轴绝缘电阻的下降。采用“乒乓式”变电桥原理，其设计思想是：通过电子开关S1、S2轮流切换，改变电桥两臂电阻值的大小。通过求解三种状态下的回路方程，实时计算转子接地电阻和接地位置。保护测量电路原理图如图16。图中，S1和S2为两个受控的电子开关，U1、U2、U3为三个被测电压，Rg为转子对大轴接地电阻。

-R+S1R'U1-R1励磁绕组+Rg-U3++U2-R'S2R图16 转子一点接地保护测量电路原理图

保护的动作判据为：

Rg?RS （26）

式中：Rs为接地电阻值，分两段，高定值段为灵敏段，仅发信；低定值段可发信也可出口。

切换开关采用最新的MOSFET电子器件，具有切换速度快和使用寿命长的优点。保护对切换开关S1和S2有良好的自检功能。此外变电桥式转子一点接地保护与接地点的位置和励磁电压大小无关，在转子绕组任何地点发生接地故障时，均具有很高的灵敏度。 3.11.2 逻辑框图

发电机转子一点接地保护逻辑框图如图17。

Rg

3.11.3 整定内容和取值建议

1） 高定值段接地电阻RS1：

RS1的整定因汽轮发电机和水轮发电机所采用的冷却方式有别，通常对于水轮发电机、空冷及氢冷汽轮发电机，一般可整定为（10～30）kΩ；对直接水冷的励磁绕组，一般可整定为（5~20）kΩ。

2） 低定值段接地电阻RS2：

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RS2的整定因汽轮发电机和水轮发电机所采用的冷却方式有别，通常对于水轮发电机、空冷及氢冷汽轮发电机，一般可整定为（5～10）kΩ或更低；对直接水冷的励磁绕组，一般可整定为2.5 kΩ或更低。

3） 转子一点接地保护动作时间：

TZ1通常可整定为（4~10）s。TZ2通常可整定为（1~4）s。 3.11.4 说明

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都不应低于0.5MΩ。

注意直流分压装置CSN-3（即滤波盒）与转子回路正负极性端连接正确。CSN-3用于将励磁系统的励磁电压转换为保护装置可以接受的直流电压。

转子一点接地保护不能采取双重化，双重化的保护装置提供的两套转子一点接地保护，只能投入一套运行，另外一套作为冷备用。

3.12 转子两点接地保护 3.12.1 保护原理

转子一点接地保护动作后，装置自动投入转子两点接地保护。转子两点接地保护采用机端正序电压的二次谐波分量作为判别量。动作判据为：

U12?U2S （27） 式中：U12、U2S分别为机端正序电压的二次谐波分量和定值。 3.12.2 逻辑框图

发电机转子两点接地保护逻辑框图如图18。

转子一点接地动作转子两点接地保护投入定子正序二次谐波电压U12>U2S&TZ转子两点接地保护出口图18 发电机转子两点接地保护逻辑框图

3.12.3 整定内容和取值建议

1） 正序二次谐波电压U2S：

一般视现场的实际情况整定，也可参考下式：U2S?KrelU12max。式中，Krel为可靠系数，可取2.5~3；U12max为额定负荷下正序

二次谐波的实测值。

2） 转子两点接地延时TZ：

TZ一般整定为（0.5~1.0）s，以躲开各种扰动。

3） 对于100MW及以上等级的发电机，转子一点接地后立即停机检查故障，为防止误 动，转子两点接地保护投信号或者不投入。

3.13 定子过负荷保护 3.13.1 保护原理

ImaxI13I12T13T12t(s)图19 发电机定子过负荷反时限特性曲线

3.13.2 逻辑框图

发电机定子过负荷保护的逻辑框图如图20。

三相电流Imax>I11&定子过负荷投入三相电流Imax>I12&定子过负荷投入T11

定子过负荷发信定子过负荷反时限出口图20 发电机定子过负荷保护逻辑图

3.13.3

整定内容和取值建议

1） 定时限定子过负荷部分：

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KI定时限定子过负荷电流按照发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回整定，计算公式为：其中Krel为可靠系数，取1.05；I11＝relGe，

KrKr为返回系数，取0.85～0.95。一般I11为1.15IGe。

定时限定子过负荷延时T11按躲过后备保护的最大时延整定。

2） 反时限定子过负荷部分：

反时限部分的动作特性，由制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。 起动电流I12按与定时限过负荷保护电流I11配合整定，计算公式为：I12一般I12为1.2IGe。

下限段延时T12装置按照式（28）自动计算。 上限段电流和延时内部由软件自动计算。

定子绕组散热系数?1反映发电机发热时的散热效应。定子绕组散热系数?1按照发电机长期允许的电流标么值整定，通常?1＝1。 定子绕组热容量常数K1按照发电机定子绕组热值整定，机组容量≤1200MVA时，K1＝37.5（当有制造厂家的参数时，以厂家参数为准）。

3.14 转子表层（负序）过负荷保护 3.14.1 保护原理

发电机负序过负荷保护反应定子绕组的负序电流大小，保护发电机转子以防表面过热。保护由定时限和反时限两部分组成，定时限段发信，反时限特性曲线由三部分组成，即下限段、反时限段和上限段。负序电流大于下限起动值时，起动反时限，反时限热积累值大于热积累定值时，保护动作。若负序电流小于下限起动值时，原先积累的热量通过散热过程开始散热。

负序过负荷保护反时限部分动作判据为：

?KcoI11，其中Kco为配合系数，取1.05，其它意义同上。

?I2?I22??? （29） 2?I2IGe?2?I2?t?A?2???式中：t为保护延时元件，I2?为发电机长期运行允许负序电流（标么值），A2为发电机转子负序发热常数，反映转子表层承受负序电流

的能力。

负序反时限特性曲线如图21所示。图中I22、T22分别为负序反时限起动电流定值和下限段动作时间，I23、T23分别为反时限上限电流和动作时间。

电流可选取发电机机端TA或中性点TA中的任一组。当该组TA断线时，保护自动切换至另一组正常的TA。

I2I23I22T23T22t(s)图21 发电机负序过负荷反时限特性曲线

3.14.2 逻辑框图

发电机负序过负荷的逻辑框图如图22。

负序过负荷保护的I2 > I21&负序过负荷投入负序过负荷保护的I2 > I22&负序过负荷投入T21

负序过负荷发信负序过负荷反时限段出口图22 发电机负序过负荷保护逻辑图

3.14.3 整定内容和取值建议

1） 定时限负序过负荷部分：

按照发电机长期允许的负序电流I2?（标幺值）下能可靠返回的条件整定，公式：I＝KrelI2?IGe。其中，Krel为可靠系数，通常取

21Kr1.2；Kr为返回系数，通常取0.85~0.95；I2?为发电机长期允许负序电流的标么值。一般I21为0.1IGe。

定时限负序过负荷延时T21，通常按躲过后备保护的最大延时整定。 2） 反时限负序过负荷部分：

反时限部分的动作特性，由制造厂家提供的转子表层负序允许的过负荷能力确定。 启动电流I22按下限段最大延时T22为1000s确定，即I22＝由软件自动计算。

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A22确定，没有不对称负荷的电力系统可整定为0.15IGe，T22＋I2??IGe1000CSC-300数字式发电机变压器组保护装置 说明书

上限段电流和延时内部由软件自动计算。

I2?（标么值）按发电机长期允许的负序电流整定。

发电机转子负序发热常数A2，由电机制造厂家提供。 3.14.4 说明

汽轮发电机三相负载不对称且每相电流均不超过额定电流IGe时，负序电流I2与额定电流之比I2IGe符合表1规定时，应能连续运行。发生不对称故障时，故障运行时最大的?I2IGe?t，应符合表1的规定。

2表1 汽轮发电机连续运行时I2IGe最大值及故障运行时?I2IGe?t最大值 2转子直接冷却的 发电机功率 ≤350MVA >350~900MVA 连续运行时的I2IGe最大值 0.08 故障运行时的?I2IGe?t最大值 2>900~1250MVA 3?104>1250~1600MVA 0.05 注：SGe为发电机额定视在功率，MVA。 0.08?SGe?350 ?SGe?350? 8?0.005455 5

8 3.15 励磁绕组（转子）过负荷保护 3.15.1 保护原理

励磁绕组（转子）过负荷保护由定时限和反时限组成，定时限设一段，一般为减励磁或发信。反时限特性曲线由三部分组成，即下限段、反时限段和上限段。保护引入发电机转子回路电流，可选择使用第1组或第2组TA的电流。电流频率可为50Hz或100Hz。下限段设电流起动值，当转子电流大于该起动电流时，励磁绕组过负荷开始热积累，当电流小于起动电流且原先已有热量积累时，励磁绕组过负荷开始散热过程。励磁绕组过负荷保护反时限的动作判据为：

??2??I?? （30） ???LmaxI??1??t?CL?Le???????式中：ILe为转子回路额定电流，CL为转子绕组热容量常数。

转子过负荷保护反时限特性曲线如图23，图中IL2、TL2分别为反时限起动电流和下限段动作时间，IL3、TL3分别为反时限上限电流和动作时间。

ILmaxIL3ILmax?IL2IL2TL3TL2t(s)图23 转子过负荷保护反时限特性曲线

3.15.2 逻辑框图

转子过负荷保护的逻辑框图如图24。

ILmax>IL1&转子过负荷投入ILmax>IL2&转子过负荷投入TL1

转子过负荷发信转子过负荷反时限出口图24 转子过负荷保护逻辑框图

3.15.3 整定内容和取值建议

1） 定时限转子过负荷部分：

定时限励磁绕组过负荷电流IL1，按正常运行时的额定励磁电流下能可靠返回的条件整定，计算公式为：IL1

?KrelILe。其中，K为

relKr可靠系数，取1.05；Kr为返回系数，一般取0.85～0.95。一般整定为1.15ILe，当强行励磁时，应可靠动作。

TL1作用于信号时，按躲过后备保护的最大延时整定，一般为10s。若作用于降低励磁电流或跳闸，则延时略大于强励允许时间。 2） 转子过负荷反时限部分：

反时限部分的动作特性，由制造厂家提供的转子过负荷能力确定。

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