RCS985发变组保护有关问题问答.docx

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RCS985发变组保护有关问题问答

RCS-985型

发电机变压器组成套保护装置

问题问答

发变组保护有关问题

1．大机组与小机组比较，有那些差别？

答：

（1）大机组单位造价和发电成本低。

（2）短路比减小，电抗增大，短路水平低，对保护不利；平均异步转矩降低，失磁后滑差增大，从系统中吸取更多的无功，对系统不利；

（3）时间常数增大，非周期分量电流衰减慢。

断路器断开条件恶化，持续的非周期分量电流易使TA饱和；

（4）惯性时间常数降低，机组易于发生振荡。

（5）热容量降低。

600MW机组A值为4，中小机组为30。

2．大机组与小机组保护配置有何不同？

答：

（1）大机组一般为发变组单元，配置发变组差动，变压器部分保护。

小机组也有发变组接线方式

（2）小机组配置：

a.差动保护；

b.匝间保护；

c.复合电压过流保护；

d.95％（5万kW以上机组100％）定子接地保护；

e.转子一点接地、两点接地；

f.失磁保护；

g.过电压保护；

h.过负荷保护（5万kW以上机组需反时限）；

i.负序过负荷保护（5万kW以上机组需反时限）；

（3）大机组配置，除了以上配置，还需配置：

a.过励磁保护；

b.失步保护；

c.逆功率保护、程序逆功率；

d.频率保护；

e.启停机保护

f.误上电保护

g.励磁绕组过负荷；

3．水轮发电机与汽轮发电机相比，保护方案有何区别？

答：

（1）水轮发电机，只配转子一点接地保护，无两点接地保护；

（2）失磁保护：

水轮发电机动作于解列灭磁，汽轮发电机可先减出力，后动作于解列灭磁；

（3）水轮机组，一般不装设转子两点接地保护、低频保护、反时限负序电流保护；

（4）三次谐波匝电势分布不同于汽轮发电机，三次谐波电压定子接地保护灵敏度较低。

4．如何实现发电机内部故障的保护？

答：

（1）发电机纵差：

可保护发电机内部全部相间故障；

（2）发电机裂相横差、不完全差动：

可保护发电机内部大部分相间、匝间故障；

（3）发电机单元件横差：

可保护发电机内部大部分相间、匝间故障；

（4）纵向零序电压匝间保护：

可保护发电机内部匝间故障、部分相间故障；

前三种方案结合或

（1）、

（2）、（4）三种方案结合，可以实现发电机内部故障多重主保护，对相间故障、大部分匝间故障，至少有两套以上保护动作。

5．RCS-985装置发电机纵差保护特点？

答：

（1）变斜率比例制动原理，提高内部故障灵敏度，区外故障安全性；

（2）工频变化量差动：

提高满载时轻微匝间故障保护灵敏度；

（3）“异步法”饱和判据，允许TA饱和最快10ms；

（4）高灵敏比率制动差流报警：

0.01Ie～0.03Ie；

6．RCS-985装置单元件高灵敏横差特点？

答：

（1）相电流制动原理，区外故障可靠制动，区内故障灵敏动作；

（2）浮动门槛，躲过正常运行时不平衡电流；

（3）相当于传统横差的高定值段，不带任何制动；

7．RCS-985装置纵向零序电压匝间保护特点？

答：

（1）相电流制动原理，区外故障可靠制动，区内故障灵敏动作；

（2）浮动门槛，躲过正常运行时不平衡零序电压；

（3）匝间保护高定值段，不带任何制动；

8．RCS-985装置发变组差动、变压器差动特点？

答：

（1）内部相位、幅值校正，TA全星形接入；

（2）变斜率比例制动原理，提高内部故障灵敏度，区外故障安全性；

（3）涌流闭锁：

二次谐波原理、波形判别原理可选；

（4）变压器工频变化量差动：

提高满载时轻微匝间故障保护灵敏度；

（5）比率制动差流报警：

0.05Ie～0.10Ie；

9．中性点定子接地如何发生，中性点不同接地方式有何影响？

答：

（1）中性点附近水渗漏引起绝缘老化，虽未击穿，如其他靠近机端处一点接地，导致中性点电压升高，绝缘击穿，造成两点接地故障；

（2）定子绕组的机械振动也会导致绝缘的逐步损坏；

（3）中性点消弧线圈接地，电容电流小于允许值，高电阻接地（配电变），人为增大故障电流。

按欠补偿运行，暂态过电压可被限制。

10．定子接地如何分析？

答：

（1）求出机端、中性点三次谐波等值容抗，求出正常运行时三次谐波电压定子地电位点；

（2）假设中性点α位置一点接地，可求出机端、中性点三次谐波电压。

11．定子接地保护有那些方案？

答：

（1）基波零序电压判据，可取发电机机端、中性点；

（2）三次谐波电压判据１：

｜Ut｜－k＊｜Un｜≧０,灵敏度低。

（3）三次谐波电压判据２：

｜Ut＋k1*Un｜－k2＊｜Un｜≧０，灵敏度高，但现场调试困难。

（4）外加直流法，灵敏度高，需在中性点加绝缘电容，直流电压需加50HZ阻波器。

（5）外加低频法，灵敏度较高，需外加电源和耦合TV。

12．RCS-985定子接地保护方案特点？

答：

（1）基波零序电压低定值，同时取机端、中性点零序电压与门出口，高定值取中性点零序电压；

（2）三次谐波电压比率判据，只保护25％中性点定子接地，自动适应发电机并网前后，机端、中性点三次谐波电压分配变化；

（3）三次谐波电压差动，自动调整差电压为0，高灵敏度，在机组负荷大于0.2In时自动投入，TV断线、区外故障时闭锁。

13．发电机转子（励磁回路）接地种类和后果？

答：

（1）各种原因造成的转子绕组绝缘下降：

a.转子绕组匝间短路；

b.励磁回路一点接地；

c.励磁回路两点接地；

（2）转子一点接地，对发电机并未造成危害，但如再发生两点接地，威胁发电机安全：

a.故障点流过电流，烧伤转子本体；

b.励磁绕组过流，导致过热而烧伤；

c.气隙磁通失去平衡，引起振动；

d.两点接地，使轴系和汽机磁化；

14．RCS－985大机组转子接地保护方案？

答：

（1）转子接地保护采用乒乓式原理实现，测量精度高。

（2）转子一点接地设有两段定值，I段为灵敏段，动作于信号，II段转子一点接地保护可动作于信号，也可动作于跳闸。

（3）如II段转子一点接地动作于信号，保护动作后，延时自动投入转子两点接地。

15．发电机失磁有哪些类型？

答：

（1）励磁绕组短接造成失磁；

（2）消弧珊式灭磁开关误跳造成失磁；

（3）对常数电阻放电的灭磁开关误跳造成失磁；

（4）励磁绕组经整流器闭合短路；

（5）励磁调节器电源消失；

（6）励磁电压过低。

16．发电机失磁对系统有哪些危害？

答：

（1）吸收无功，导致母线电压降低，易使系统电压崩溃；

（2）引起其他发电机过载；

（3）由于有功摆动，可能导致振荡；

17．发电机失磁对发电机有哪些危害？

答：

（1）出现滑差，使转子过热；

（2）电流增大，定子过热，定子端部漏磁增强，使端部的部件等过热；

（3）有功无功剧烈摆动，发电机周期性超速，威胁机组安全。

18．发电机失磁时，各种电气量如何变化？

答：

（1）失磁初始阶段：

励磁电压Ufd突然减小，定子电势E0减小，定子端电压U、定子电流I较小，滑差s和功角δ变化很小；P基本不变，Q下降。

（2）失去静稳以前：

U下降，δ上升，Q减小并反向；s缓慢增加，定子电流增大；P有所波动。

（3）静稳极限点：

P＝E0＊US／Xd；Q＝－Us＊Us／Xd。

（4）90º<δ<180º期间

Ps仍保持基本不变，Qs反向且不断增大，定子电流明显上升，定子电压明显下降；E0＝0，同步功率消失，滑差增大，发电机等值电抗减小。

（5）δ》180º

δ＝180º时，Ps=0，Qs=Qmax；δ》180º时，Ps为负值，发电机进入异步运行。

19．RCS-985失磁保护判据，推荐方案?

答：

（1）失磁阻判据

定子判据：

阻抗圆，异步圆、静稳圆可选；无功反向判据可选；

转子判据：

低电压判据；变励磁低电压判据；

定子减出力判据：

P

母线低电压判据：

三相间电压U

（2）开放式保护方案，推荐方案：

Ⅰ段：

减出力有功判据＋转子判据；

Ⅱ段：

母线判据＋定子判据＋转子判据；

Ⅲ段：

定子判据＋转子判据；

Ⅳ段：

定子判据。

20．为何要安装失步保护？

答：

（1）大型发电机组，电抗大，惯性常数相对减小，励磁定值高响应快，系统等值电抗低，振荡时振荡中心在发电机机端附近；机端电压低，厂用电压周期性下降；

（2）失步振荡电流接近三相短路电流，大机组遭受力和热的损伤。

振荡过程中的扭转转矩，周期性作用与机组轴系，使大轴损伤。

（3）失步振荡最小周期为200ms。

21．RCS－985失步保护特点？

答：

（1）可靠的三阻抗元件，顺序穿越阻抗线，判为失磁；

（2）能正确区分振荡中心在发变组区内、区外；

（3）最小振荡周期可靠动作；

（4）在电流减小时发跳闸命令；

（5）不具有失步预测功能。

22.发电机在何种情况下会发生逆功率运行及危害？

答：

（1）原动机能量供给停止，发电机变为电动机运行，从系统吸收能量；

（2）汽轮机：

主汽门关闭，逆功率运行易使汽轮机叶片过热受损；

（3）水轮机：

低水流量使转子叶片表面产生疲劳；

（4）燃气轮机：

逆功率运行可能有齿轮损坏的的问题。

23.逆功率保护继电器有哪些要求，如何实现？

答：

（1）功率的测量精度高，定值范围：

0.5%～10％Pn；

（2）容许较大的无功范围内，保持较高的灵敏度；

24.程序逆功率如何实现？

答：

异常运行保护：

如失磁保护、频率保护、过负荷保护等保护动作于关闭主汽门（或跳开原动机），发电机功率反向，逆功率保护经主汽门位置接点动作于跳闸。

25．发电机频率保护有何危害？

答：

（1）低频或高频，将使汽轮机叶片发生谐振，使材料疲劳，造成汽轮机叶片即其拉金的断裂事故；

（2）低频，威胁厂用电的安全；

26.RCS-985频率保护如何配置？

答：

（1）配置4段低频保护，在机组并网后投入。

发电机低频Ⅰ、Ⅱ段具有时间累计功能；

发电机低频Ⅲ、Ⅳ段为连续低频保护；

（2）配置两段过频保护，过频Ⅰ段具累计功能，过频Ⅱ段为连续过频保护。

过频保护在并网前后均投入。

（3）每段频率均可选择动作于跳闸或信号。

27.过负荷的功效和配置？

答：

（1）大型发电机，定子和转子的材料利用率很高，其热容量与铜损的比值较小，热时间常数较小。

（2）定子过负荷配置定、反时限功能，反时限由定子绕组热容量决定；

（3）励磁绕组过负荷配置定、反时限功能，可以配置在直流侧，也可配置在交流侧。

28．转子表层负序过负荷功效和配置？

答：

（1）系统不对称短路，或三相负荷不对称时，负序电流流过发电机定子绕组，在转子感应出倍频电流。

a.流过转子表层，烧伤转子；

b.形成局部高温，危及机组的安全；

c.产生倍频交变电磁力矩，引起倍频振动；

（2）配置：

定、反时限负序过负荷保护

a.长期承受的负序电流I2∞；

b.发电机短时负序转子发热常数A；

c.动作方程：

（3）电力系统运行对A值的要求

a.机端两相短路，由于灭磁时间长，要求A值不小于5.0；

b.高压侧两相短路，对于近后备（0.5s），A值不大于1.5；

29．反时限方程与转子烧损不匹配？

答：

（1）未考虑非周期分量对转子的附加发热；

（2）负序电流较小时，不考虑散热，对应误差大；

（3）未考虑负序电流变化时，转子的发热、散热相互交替。

30.过励磁保护的起因？

答：

（1）多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命；

（2）变压器过励磁，铁损增加，铁芯温度上升；漏磁场增强，产生涡流损耗，严重过热，加速绝缘损坏；

（3）发电机过励磁：

a.铁芯饱和后谐波磁密增强，使附加损耗加大，引起局部过热；

b.铁芯背部漏磁场增强，使定位筋和铁芯中的电流急剧增加，引起过热，局部烧伤；

（4）升压变过励磁原因：

a.发电机并网前，误加较大的励磁电流，造成过励磁；

b.发电机启停机过程中，转速偏低而电压误升为额定值，引起过励磁；

c.机组切除时，主汽门关闭，断路器跳开，灭磁开关拒动；

d.机组解列时，励磁装置自动调整失灵，电压迅速升高，U/F上升，引起变压器过励磁；

e.突然甩负荷，励磁调节系统和原动机调速系统的惯性，U上升快于F，造成过励磁；

31．过励磁能力及RCS－985过励磁保护实现方法？

答：

（1）发变组单元过励磁倍数由发电机限制，发电机额定电压一般高于变压器额定电压，考虑此种情况时，过励磁倍数可能由变压器决定；

（2）设一段定时限报警，两段定时限跳闸；

（3）反时限保护，装置给出8组定值，采用插值法拟合反时限曲线；

32．RCS－985过电压保护特点？

答：

（1）过电压保护取自机端两组TV，TV断线自动切换；

（2）满负荷时突然甩去全部负荷，转速上升，励磁电流不能突变，导致过电压；

（3）允许频率变化范围：

15Hz～90Hz；

33．启停机过程中如何保护发电机？

答：

（1）对于低转速下可能加励磁电压的发电机，需装设反应定子接地故障和反应相间短路故障的保护，保护功能不受频率变化影响；

（2）发电机、变压器、高厂变，RCS-985各装设一组差回路过流保护，定值大于额定频率下满负荷时的差动不平衡电流；

（3）RCS-985装设在发电机中性点的零序过电压保护，不考虑三次谐波滤除；

（4）以上保护在低频工况下投入，正常工频运行时退出；

（5）未加励磁的发电机，只有外加电源的定子接地保护才能检测定子绝缘情况；

34．误上电及保护如何实现？

答：

（1）发电机误上电情况：

a.发电机盘车过程中，未加励磁，出口断路器误合，造成发电机异步起动；

b.发电机启动、停机过程中，已加励磁，频率低于定值，出口断路器误合；

c.发电机启动、停机过程中，已加励磁，频率接近额定，出口断路器误合；

（2）能反应误上电的保护：

a.逆功率保护；

b.失磁保护；

c.低阻抗保护；

（3）专用的失磁保护：

低频闭锁或断路器位置接点闭锁的过电流元件，动作电流小于盘车状态下误合闸最小电流的50％。

35．轴电流产生及对发电机的影响？

答：

（1）轴电流产生：

a.干蒸汽与汽轮机叶片摩擦引起的静电效应产生轴电压，属电流源性质，功率小，静电刷导入大地的电流3～5mA；

b.轴向磁通：

定子转子不在同一轴线上、励磁绕组连接不当、定子绕组内部短路、转子两点接地等引起，

c.交变磁通与大轴－轴承－基础回路交链产生以基波频率为主的感应电动势；

（2）二次额定电流：

0.5～2mA；

反应工频量，当电机的基波漏磁通对轴电流互感器的影响大于动作电流时，可选用反应三次谐波量。

36．大机组保护功能分类及要求？

答：

（1）短路保护：

反应各种类型的短路故障，这些故障可造成机组的直接损坏，有主保护和异常运行保护之分，包括：

a.发电机差动保护；

b.定子匝间短路；

c.定子接地保护；

d.转子接地保护；

（2）异常运行保护：

反应各种可能给机组造成危害的异常工况，这些工况不会很快造成机组的直接破坏，装设专用保护；

a.定子过负荷保护；

b.转子表层负序过负荷保护；

c.失磁保护；

d.失步保护；

e.过电压保护；

f.过励磁保护；

g.逆功率保护；

h.低频保护；

（3）大机组造价昂贵，结构复杂，故障造成的损失巨大。

大机组在系统中很重要，突然切除，给系统造成交大的扰动。

考虑保护总体配置时，要求：

a.内部故障缩小保护死区，最大限度缩小故障破坏范围；

b.尽可能避免不必要的突然停机，对某些异常工况采用自动处理；

发变组保护辅助功能有关问题

1．RCS－985装置如何实现抗干扰？

答：

（1）装置采用整体面板、全封闭金属机箱；

（2）强弱电严格分开；

（3）取消传统背板配线方式，用母板相连；

（4）电源输入采用专用抗干扰器件；

（5）模拟量输入采用专用TA、TV、隔离放大器等隔离强电干扰输入；

（6）开入量均通过光耦隔离；

（7）输出接点均按强电回路设计；

（8）通讯口经专用芯片隔离。

2．RCS－985装置的录波功能如何？

答：

（1）CPU板录波：

可记录8次故障的录波，一次保护整组录波：

a.启动前2个周波、保护启动后8个周波；

b.保护一次跳闸（如减出力）前2个周波、保护跳闸后8个周波；

c.保护二次跳闸（如切换备励）前2个周波、保护跳闸后8个周波；

d.保护三次跳闸（如全停）前2个周波、保护跳闸后8个周波；

（2）MON板录波：

可连续录下4S（每周波24点）或8S（每周波12点）的发变组单元所有电流、电压波形、开入量变化、保护动作情况。

3．RCS－985装置的报文记录？

答：

（1）启动记录：

启动时间、启动保护种类、启动录波；

（2）跳闸记录：

启动时间、保护动作时间、类型、录波；

（3）开入量录波：

记录所有开入量变位记录，32次循环；

（4）报警记录：

记录所有装置异常、回路异常、保护报警，32次循环；

4．RCS-985装置显示内容？

答：

全中文显示：

（1）正常运行显示主接线：

包括各侧电流、电压、差流、有功、无功、频率、；

（2）保护启动：

显示启动时间、启动类型；

（3）保护跳闸：

显示跳闸时间、跳闸保护类型；

（4）报警：

显示报警时间、报警内容；

5．RCS-985装置如何打印？

答：

（1）按屏上打印按钮，可打印最新的跳闸报文或启动报文、最新三次报警报文、最新三次开入报文；

（2）进入菜单，可打印：

a.定值；

b.当前正常波形（共12组）；

c.各次保护动作波形（13组）；

d.自检报文；

e.开入报文；

6.定值如何整定？

答：

（1）按整定导则和RCS-985装置说明书附录A整定方法计算定值；

（2）只需输入发变组单元一次参数、TA、TV变比，装置自动计算各差动保护各侧二次电流、平衡系数、相位校正；

（3）可在装置面板上直接整定；也可通过后台软件预先输入存成文件，现场通过通讯口输入；

7．RCS-985装置硬件可靠性体现在何处？

答：

（1）杜绝硬件故障引起的误动

a.独立的双CPU系统：

低通、AD采样、保护计算、逻辑输出；

b.CPU2系统作用于启动继电器，CPU1系统作用于跳闸矩阵

c.启动一致性，CPU1和CPU2的启动元件相同，保护才出口，一般情况下，两个以上器件损坏，装置不会误动；

（2）电源采用高性能器件；

（3）出口继电器采用全进口密封继电器，两种继电器并接输出，快速与可靠结合；

8．RCS-985装置并行实时计算的优点？

答：

每周波24点高速采样，且在每个采样间隔内对所有继电器进行并行实时计算，使得装置具有很高的可靠性及动作速度。

一套机组保护装置中包括差动保护、后备保护、发电机异常运行保护，一般的采样计算方法只保证主保护的计算，其他保护分时计算或在主保护完成的前提下计算，发电机的许多专用保护没有及时得到计算，这种方法本身具有很大的缺陷，在复杂故障时或特殊工况下，装置很有可能出现动作行为不正确。

并行实时计算方法是在每个采样间隔即0.833ms内，所有这些保护均需计算完成，不管在何种故障、何种特殊运行情况下，装置中各保护功能的计算互不影响，装置均能正确动作。

10．TA和TV如何配置？

答：

（1）两套装置TA分别引入，每套装置中主、后备共用一套TA；

（2）TV经不同熔丝分别输入两套保护装置；

11．起动断路器失灵保护和三相不一致保护的电流判据是否可含有I0和I2判据？

答：

（1）起动断路器失灵保护和三相不一致保护的电流判据均含有I0和I2判据，并均可经控制字投退；

（2）出口方式满足反措要求。

12．交直流电源发生故障后，特别是装置的工作电源（如24V、5V）电压降低导致装置不能正常工作时，是否能发出告警信号？

答：

（1）外部直流电源消失，装置发告警信号；

（2）装置本身电源故障，5V、24V等异常，装置均能发报警信号。

其他问题回答

1．定子接地缓慢变化如何解决？

发电机、发变组出口开关，开关两侧电容，合跳如何解决？

答：

（1）三次谐波比率判据在发电机启停机过程中均投入，可以反应缓慢变化的定子接地，但灵敏度不高；

（2）分别整定合、跳情况下的定值，引入发变组、发电机出口断路器位置接点，装置自动适应合、跳变化。

2．定子匝间保护如何整定？

答：

（1）原则：

在正常运行及外部故障时不误动，在内部故障时应有足够的灵敏度；

（2）方法：

应知道发电机定子匝间短路时可能产生的最小3U0，该值与发电机最小短路匝及支路数有关；

单Y型连接的发电机，定值：

5～10V；

对于双Y型连接的发电机，定值：

2～2.5V；

（3）延时：

加小延时0.1～0.2S，可躲过振动导致的TV接触不良，PT断线闭锁来不及。

3．为何主变差动（发变组差动）TA饱和最短允许5ms，发电机差动TA饱和最短允许10ms？

答：

（1）主变差动（发变组差动），各侧TA选型不一致，主变高压侧TA电缆很长（有时选用1A的TA），区外故障时TA传变差别很大，TA饱和现象严重，因此装置允许TA饱和最小时间为5ms。

（2）对于发电机差动，两侧电流完全一样，TA型号相同，而区外故障时，最大短路电流为3～5倍额定电流，考虑最严重非周期分量影响，TA饱和时间不会小于10ms，因此装置允许TA饱和最小时间为10ms。

4．除了失磁以外，什么运行情况下转子低电压元件可能动作？

答：

（1）甩无功负荷时，机端电压升高，励磁调节器反相输出，可能导致励磁低电压；

（2）对于自并励发电机，发变组近端三相故障，短路持续期间，转子电压接近0；

在切除外部短路后的系统振荡过程中，也有可能出现Ufd≈0

对于自并励发电机，采用励磁电压判据，难以区分机组失磁与外部短路。

（3）在短路故障前，励磁电压较低，故障切除引起振荡，励磁低电压继电器极有可能误动作。

（4）升压变分接头位置不当，将使Ufd过低而造成误动作；

5．大型发电机有无同槽同相？

同槽同相同一分支？

答：

（1）大型发电机均有同槽同相的情况，比率从40％～55.6%不等；

（2）同槽同相同一分支的情况较少见，进口的日立250MW机组含16.7%的比率。

6．《反措二十五条》机组保护配置如何规定？

答：

《反措》中6.3条：

100MW及以上容量的发电机变压器组保护应按双重化配置（非电气量保护除外）保护。

（1）每套保护均含完整的差动和后备保护，能反应被保护设备的各种故障及异常状态，并能动作于跳闸或信号；

（2）非电量保护设置独立的电源回路和出口跳闸回路应完全独立，在保护柜的安装位置也应相对独立；

（3）两套完整的电气量保护和非电量保护的跳闸回路应同时作用于断路器的两个跳闸线圈；

（4）与保护双重化配置相适应，相关回路亦应遵循相互独立的原则按双重化配置；

7．《反措二十五条》机组保护其他如何规定？

答：

《反措》：

6.2整定时应注意：

（1）过频、低频、过压、欠压应分别根据发电机运行工况和发电机特性曲线整定；

（2）过励磁保护应全面考虑主变、高厂变的过励磁能力；

（3）定子接地保护须根据发电机在不同负荷的运行工况下实测零序基波电压和零序三次谐波电压的有效数据整定。

6.5过励磁保护启动元件、反时限、定时限分别整定，返回系数不低于0.96；

6.6认真研究发电机失步、失磁保护的动作行为，共