【毕业设计】发电机变压器组保护设计

在次，我对杨晓敏老师表示感谢，另外，我也要感谢同学们对我的帮助。

由于我们的水平有限，不妥和和之处在所难免，敬请老师给予指正。

李玉仓第篇概述第章发变组可能出现的故障及异常运行状态发电机可能出现的故障及异常运行状态保证发电机组安全经济的运行和防止其遭受破坏，对于电力系统的稳定运行和对用户不间断供电起决定性作用。

因此，要不断改进和完善继电保护的功能，采取较为合理完善的保护配置方案，最大限度地保证电力系统的安全运行，并将故障和不正常运行方式对电力系统的影响限制到最小范围。

由于发电机是长期连续运转的设备，既要承受机身的振动，又要承受电流电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子励磁绕组绝缘的损坏。

因此，同步发电机子运行中定子绕组和转子励磁回路都有可能发生危险的故障和不正常的运行情况。

发电机故障类型有定子绕组相间短路定子绕组相的匝间短路定子绕组单相接地转子绕组点接地或两点接地由于转子绕组断线励磁回路故障或灭磁开关误动等原因在造成的转子励磁回路的励磁电流消失或降低。

发电机异常运行状态有由外部短路引起的定子绕组过电流由负荷超过发电机额定容量而引起的定子绕组三相对称过负荷由于突然甩负荷而起的定子绕组过电压由外部不对称短路或不对称负荷如单相负荷非全相运行等引起的转子表层过负荷由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机过激磁运行及汽轮机低频运行等。

二变压器可能出现的故障和异常运行方式电力变压器是电力系统中十分重要的元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。

为了防止电力变压器发生各类故障和不正常运行对电力系统安全运行造成不应有的损失，根据有关技术规程的规定，应针对电力变压器的故障和不正常运行状态设置相应的继电保护。

变压器的故障可以分为油箱内故障和油箱外故障，油箱内故障指变压器油箱里面发生的故障又分电气故障初始故障。

电气故障原因有高压或低压绕组相间短路中性点直接接地侧的单相接地短路高压或低压绕组的匝间短路第三绕组上的接地故障或匝间短路内部短路故障产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘烧坏铁芯，而且由于绝缘材料和变压器因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱爆炸。

初始故障初始故障即初始局部的故障，它将对变压器产生缓慢发展的损害作用，但般不能检测起步平衡的电量。

原因有导体之间点气接触不良或铁芯故障，在变压器油中可能产生间歇性电弧冷却媒介不足将使变压器油温升高，如油位过低或油路阻塞，容易在绕组上产生局部热点分接开关故障，并联运行的变压器之间产生环流和负荷分配不合理，造成变压器的绕组过热变压器最常见的是外部故障，是油箱外部绝缘套管及引出线上的故障，可能导致出线的相间短路或单相接地短路。

变压器的不正常运行状态主要有由于变压器外部相间短路引起的过电流，外部接地短路引起的过电流和中性点过电压，由于所带负荷超过变压器的额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。

此外对大容量变压器，由于其额定工作条件下的磁通密度接近于铁心的饱和磁通，在过电压或低频率的等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。

第二章发变组保护配置原则及要求大型发变组结构复杂，有可能发生多种类型的故障和异常运行工况，因此需要设置几十种保护，并要求这些保护既有明确的职责范围又能相互配合。

目前国内已经形成各种不同的保护功能的配置方案，这些都大同小异，但又各具特点。

都遵循以下原则各项保护功能配置完善选用的保护原理性能优良，有成熟的运行经验，满足各项技术要求实现双重化配置组屏合理，双重化的两套保护系统应分屏设置，非电量保护和电气量保护也应分屏设置，以确保在发变组不停运状况下可以对其中任何套保护系统进行检修调整调试，同时要求二次回路设计正确简明，接线安全可靠保护系统应尽可能结构简单，具备友好的人机界面，合理的通信组网功能。

各项保护功能投退和整定操作清晰简便，支持现场调试和调整功能，易于使用和维护保护出口设计合理，配置灵活，以满足紧急状态下不同的动作要求和允许根据实际运行条件方便地进行调整。

发变组保护功能可按设备故障性质分为故障保护和异常运行保护两大类按输入量性质分为电气量保护和非电气量保护两大类按保护对象分为电气设备故障和动力机械设备故障两大类。

故障保护用以反映保护区域内发生的各种相间短路匝间短路及接地短路等各种类型的短路故障。

这些故障会对发变组造成直接破坏，这类保护构成了发变组的保护主体，通常称为主保护。

另外，还需要考虑发变组主保护失效，以及辅机和外部相连系统的故障对发变组的破坏问题，也需要配置保护，通常称为后备保护。

因此故障保护可分为主保护和后备保护。

异常保护用以反映各种可能对发变组造成危害的异常运行工况，包括可能不利于动力机械设备的异常工况，不过这些工况可能不会很快或不会直接造成对机组的破坏，为异常工况配置的保护通常也归于后备保护的范畴。

第二篇发变组保护配置第章反映短路故障的主保护第节发电来启动中间继电器，电流设定，经过保护动作出口，再经过接于母或母的辅助常开接点或和开关的辅助常开接点，至公用失灵保护动作。

失灵启动的电流量取自于主变高压侧。

失灵保护动作后果为延时跳母联开关，切除所在母线上的所有开关。

失灵保护用于及以上变压器断路器失灵时的启动断路器。

断路器失灵启动元件由灵敏的过流继电器三相与有关的保护跳闸出口继电器辅助触点共同构成。

当发电机变压器组范围内的任种保护出口跳闸时，同时启动失灵启动元件，失灵启动元件则去启动母线的失灵保护。

如果断路器跳闸成功，电流消失，失灵启动元件返回若断路器发生故障而无法正确跳闸，母线失灵保护则按规定延时切除与本体回路有关的母线段上的所有其他电源。

传统的断路器失灵启动元件的电流元件通常采用三套过流继电器分相安装。

为了改善失灵启动元件的性能，近年来已提出失灵启动元件同时能反应负序或零序电流。

第八节发电机起停机保护在有些情况下，发电机在启动或停机过程中有励磁电流流过励磁绕组，此时定子电压频率很低。

而许多保护继电器的动作特性受频率的影响很大，在这样低频下不能正确工作，有的灵敏度大大降低，有的根本不能动作。

因此鉴于以上情况，对于在低转速下可能加励磁电压的发电机，通常要装设反应定子接地故障和反应相间短路故障由电磁式继电器构成的保护装置。

这种装置般称为启停机保护。

在低频运行时，电压互感器的幅值误差和相位误差均较小，可以不考虑频率变化的影响但是电流互感器由于在低频时励磁电流增大，其误差将随频率的降低而增加，对于电磁式继电器，在频率下降时继电器负荷的无功分量也减小，因此电磁式继电器具有定的频率补偿作用。

作为发变组启停机保护可以装设相间短路保护和定子接地保护个套，即对发电机变压器和接于机端的厂用变各装设组接于差动保护回路的电磁式电流继电器，其整定值应大于额定频率下负荷时的差动不平衡电流接于发电机机端或中性点的电磁式零序过电流继电器，不要求三次谐波滤过，整定值般可取为及以下。

以上两种启停机保护只作为低频工况下的辅助保护，在正常工频运行时应退出以免发生误动作，为此这些辅助保护的出口电路应受断路器的常闭触点或低频继电器触点控制。

第五章非电量保护第节主变压器瓦斯保护主变轻瓦斯保护变压器瓦斯保护的作用变压器的瓦斯保护可用来反应油浸式变压器油箱内的各种故障。

当变压器油箱内故障时，瓦斯保护有着独特的其他保护所不具备的优点。

如变压器发生严重漏油绕组断线故障或绕组匝间短路产生的短路电流值不足以使其他保护动作时，只有瓦斯保护能够灵敏的动作发出信号或跳闸。

所以变压器的瓦斯保护是大型变压器内部故障的重要保护。

当变压器油箱内发生故障时，在故障点电流和电弧的作用下，变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，这些气体将从油箱流向油枕的上部。

当故障严重时，变压器油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。

根据油箱内部故障的这特点，构成变压器的瓦斯保护。

由于变压器的瓦斯保护是反应上述气流油流而动作的，所以它是变压器的非电量保护。

变压器的瓦斯保护分为重瓦斯保护和轻瓦斯保护两部分。

当变压器油箱内轻微故障或严重漏油时，轻瓦斯保护动作延时作用于信号当变压器内部发生严重故障时，重瓦斯保护动作，瞬时动作跳开变压器的各侧断路器。

气体继电器变压器瓦斯保护的主要元件。

它安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道上。

为使气体能顺利进入气体继电器和油枕，变压器安装时，应使顶盖与水平面之间有的坡度，连接管有的升高坡度。

变压器轻瓦斯保护的原理当变压器内部发生轻微故障时，变压器油分解产生的气体汇集在气体继电器上部迫使继电器内的油面下降，开口杯露出油面，因其受到的浮力减小失去平衡而下沉，带动永久磁铁下降，当永久磁铁靠近干簧触点时，干簧触点接通，发出轻瓦斯动作信号。

当变压器漏油严重时，同样由于油面下降而发出轻瓦斯信号。

轻瓦斯保护的整定气体继电器使用时，通过移动重锤的位置，可调整轻瓦斯保护的动作值。

其动作值采用气体容积的大小表示，整定范围通常为。

气体继电器安装完毕，从排气口打进空气，检查轻瓦斯保护动作的可靠性。

二主变重瓦斯保护变压器重瓦斯保护的原理当变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强大的气体伴随着油流冲击挡板，当油流的速度达到整定值时，挡板克服弹簧的反作用力向前移动，带动永久磁铁靠近干簧触点，使干簧触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，断开变压器各侧的断路器。

第二节高厂变瓦斯保护高厂变瓦斯保护原理同主变瓦斯保护，不再论述。

第三篇发变组微机保护组屏方案发电机变压器组微机保护装置的选择根据微机保护装置的要求，可选择南京南瑞继保电气有限公司的保护装置，它具有以下几大特点双系统结构保护装置包含两个的系统低通采样保护计算逻辑输出完全，系统作用于启动继电器，系统作用于跳闸矩阵。

任板故障，装置闭锁并报警，杜绝硬件故障引起的误动。

的起动元件管理板中设置了的总起动元件，动作后开放保护装置的出口继电器正电源同时针对不同的保护采用不同的起动元件，板各保护动作元件只有在其相应的起动元件动作后同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出口。

正常情况下保护装置任元件损坏均不会引起装置误出口。

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