PCS-985B微機(jī)發(fā)變組保護(hù)一、保護(hù)功能配置二、硬件平臺三、保護(hù)原理及校驗內(nèi)容提要一保護(hù)功能配置發(fā)電廠#2機(jī)發(fā)變組保護(hù)按雙套保護(hù)完全配置，符合電力系統(tǒng)保護(hù)雙重化的要求，兩套獨立完全的裝置，每套裝置具有主保護(hù)與后備保護(hù)的全部功能。#2機(jī)組設(shè)A、B、C、D、E、F和G七面屏。其中：A、B兩塊屏分別配置南瑞PCS-985B裝置作為發(fā)電機(jī)、勵磁變的電氣量保護(hù)，A屏還單獨配置一套RCS-974AG2發(fā)電機(jī)非電量保護(hù)裝置。C、D兩塊屏分別配置南瑞PCS-985B裝置作為主變、A廠變、B廠變的電氣量保護(hù)。E屏配置一套RCS-974FG變壓器非電量保護(hù)裝置，F(xiàn)柜為管理機(jī)屏。G屏分別配置一套南瑞乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)RCS985-RS和一套南瑞注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)RCS-985RE。

發(fā)電機(jī)、主變壓器、高廠變均由本身的差動等保護(hù)構(gòu)成雙重快速主保護(hù)，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時，保護(hù)裝置動作出口。

后備保護(hù)采用復(fù)合電壓過流保護(hù)、對稱過負(fù)荷及不對稱過負(fù)荷保護(hù)等，作為本元件及相鄰元件的后備保護(hù)，動作時間上、下級互相配合，保證動作的選擇性。1.1跳閘矩陣的功能特點控制字對應(yīng)位出口繼電器定義置位控制字對應(yīng)位出口繼電器定義置位0本功能投入19跳6kVA段開關(guān)，閉鎖6kVA段開關(guān)合閘01跳邊斷路器，閉鎖邊斷路器合閘010跳6kVB段開關(guān)，閉鎖6kVB段開關(guān)合閘02跳中斷路器，閉鎖中斷路器重合閘011啟動A段快切03跳GCB開關(guān)，閉鎖GCB開關(guān)合閘112啟動B段快切04關(guān)主氣門113備用05D-AVR逆變滅磁114備用06備用015減出力（備用）07保護(hù)動作信號116備用08跳6kV輸煤斷路器017備用018啟動GCB失靈保護(hù)1靈活的跳閘矩陣：保護(hù)裝置給出29組跳閘出口繼電器,共60付出口接點，跳閘繼電器均由跳閘控制字整定。每一種保護(hù)均可經(jīng)跳閘矩陣整定出口方式比如-停機(jī)（400B9)：跳發(fā)電機(jī)GS001跳圈1、跳發(fā)電機(jī)GS001跳圈2、關(guān)主汽門、D-AVR逆變滅磁、閉鎖發(fā)電機(jī)GS001合閘、啟動發(fā)電機(jī)GS001失靈保護(hù)1.2我廠發(fā)變組保護(hù)功能配置序號保護(hù)功能序號保護(hù)功能1發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)14過電壓保護(hù)2發(fā)電機(jī)工頻變化量差動保護(hù)（不投）15定時限過勵磁保護(hù)3發(fā)電機(jī)高靈敏橫差保護(hù)（不投）16反時限過勵磁保護(hù)4發(fā)電機(jī)縱向零序電壓匝間保護(hù)17逆功率保護(hù)5發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓過流保護(hù)18程序逆功率保護(hù)6定子接地基波零序電壓保護(hù)19頻率保護(hù)7三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)20啟停機(jī)保護(hù)8注入式定子接地保護(hù)（3號機(jī)配置）21誤上電保護(hù)9轉(zhuǎn)子接地保護(hù)（勵磁小室另外配置）22非全相保護(hù)10定、反時限定子過負(fù)荷保護(hù)23TV斷線判別11定、反時限負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)24TA斷線判別12失磁保護(hù)2513失步保護(hù)261.3保護(hù)屏配置方案二、硬件平臺2.1光耦回路

引至微機(jī)保護(hù)裝置的空接點，應(yīng)經(jīng)光電隔離后進(jìn)入微機(jī)保護(hù)裝置，不應(yīng)有電的聯(lián)系保護(hù)功能壓板開入2.2外部重動開入：轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、勵磁系統(tǒng)故障、零功率切機(jī)開入至PCS-985B2.3跳閘出口回路2.5發(fā)電機(jī)A屏非電量保護(hù)LOCKOUT出口三、保護(hù)原理CT的減極性變壓器的一次繞組的電流P1進(jìn)，P2出時，一次繞組上的外加電動勢與自感電動勢相同，P1為+,P2為-；再說二次：這時的二次側(cè)為S1流出，S2流入，說明二次繞組的感應(yīng)電動勢是S1為+，S2為-。這樣，P1與S1都在感應(yīng)電動勢上為+，我們稱它們?yōu)橥?。即?dāng)從一側(cè)的參考正極通入交流電流時，同時在另一側(cè)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，若另一側(cè)繞組外部端子接有負(fù)載或短接，將有電流從另一側(cè)繞組的參考極性端流出，從非參考極性端返回，兩側(cè)繞組電流所產(chǎn)生的磁勢相減，此為減極性。3.1差動保護(hù)

變斜率比率差動保護(hù)的優(yōu)點1、由于一開始就帶制動，差動保護(hù)動作特性較好地與差流不平衡電流配合，因此差動起始定值可以安全地降低；2、提高了發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部輕微故障時保護(hù)的靈敏度，尤其是機(jī)組起停過程中（45~55Hz）內(nèi)部輕微故障差動保護(hù)的靈敏度；3、可以防止區(qū)外故障TA不一致造成的誤動；3.1.3變斜率比率差動保護(hù)的整定發(fā)電機(jī)差動保護(hù)定值整定，其CT取自發(fā)電機(jī)中性點CT和GCB開關(guān)CT,啟動值0.2Ie（發(fā)電機(jī)額定電流），勵磁變低壓側(cè)短路高壓側(cè)電流為0.1Ie左右，因此勵磁變低壓側(cè)短路，發(fā)電機(jī)差動不會動作。序號定值名稱定值范圍整定步長整定值1比率差動起動定值0.10-1.50(Ie)0.01(Ie)0.22差動速斷定值2.00–14.00(Ie)0.01(Ie)4.003差流報警定值0.05-1.00(Ie)0.01(Ie)0.054比率差動起始斜率0.00-0.100.010.055比率差動最大斜率0.40–0.600.010.506差動保護(hù)跳閘控制字0000-3FFFFFFF1400B9以下是運行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1差動速斷投入0，1

12比率差動投入0，1

13工頻變化量差動投入0，1

14CT斷線閉鎖比率差動0，1

0勵磁變差動保護(hù)：CT取自勵磁變高壓側(cè)（300/5）和勵磁變低壓側(cè)（6000/5），由于勵磁變壓器工作狀態(tài)的特殊性，發(fā)電機(jī)在不同負(fù)荷時，勵磁變壓器兩側(cè)電流波形畸變既嚴(yán)重又各不相同，正常運行時差電流可能超過變壓器額定電流的30％，所以勵磁變壓器縱差保護(hù)不能按常規(guī)變壓器計算，啟動電流取0.8Ie（勵磁變額定電流）序號定值名稱定值范圍整定步長整定值1差動起動定值0.10–1.00(Ie)0.01(Ie)0.82差動速斷定值4.0–14.0(Ie)0.01(Ie)63差流報警定值0.05–1.00(Ie)0.01(Ie)0.054比率差動起始斜率0.05–0.150.010.155比率差動最大斜率0.50–0.800.010.76二次諧波制動系數(shù)0.10–0.350.010.157差動跳閘控制字0000–3FFFFFFF1400B9以下是運行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出

1差動速斷投入0，1

1

2比率差動投入0，1

1

3涌流閉鎖原理選擇0，10：二次諧波閉鎖1：波形判別0

4CT斷線閉鎖比率差動0，1

0

主變壓器差動保護(hù)CT取自500kV開關(guān)一CT，開關(guān)二CT，發(fā)電機(jī)機(jī)端CT，高廠變A高壓側(cè)CT，高廠變B高壓側(cè)CT序號定值名稱定值范圍整定步長整定值1差動起動定值0.10–1.00(Ie)0.01(Ie)0.52差動速斷定值4.0–14.0(Ie)0.01(Ie)93差流告警定值0.05–1.00(Ie)0.01(Ie)0.054比率差動起始斜率0.05–0.150.010.15比率差動最大斜率0.50–0.800.010.76諧波制動系數(shù)0.10–0.350.010.157差動跳閘控制字0000–3FFFFFFF1C1FBF以下是運行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1差動速斷投入0，1

12比率差動投入0，1

13工頻變化量比率差動投入0，1

14涌流閉鎖原理選擇

0，10：二次諧波閉鎖1：波形判別05CT斷線閉鎖比率差動0，1

03.1.4比率差動保護(hù)的校驗

3.1.5二次諧波閉鎖差動功能試驗（不閉鎖差動速斷）3.1.6TA斷線判據(jù)及其閉鎖功能試驗1、CT異常判別判據(jù)為：3Io＞0.04In+0.25Imax，式中In為二次額定電流（1A或5A）；3Io為自產(chǎn)零序電流；Imax為最大相電流。

滿足以上條件，延時10s后發(fā)相應(yīng)CT異常報警信號，異常消失，延時10s自動返回。2、CT斷線：差動保護(hù)設(shè)有瞬時CT斷線判別功能。只有在相關(guān)差動保護(hù)控制字及壓板均投入時，差動保護(hù)CT斷線報警或閉鎖功能投入。

內(nèi)部故障時，至少滿足以下條件中一個：

（1）任一側(cè)負(fù)序電壓大于2V；

（2）啟動后任一側(cè)任一項電流比啟動前增加；（3）啟動后最大相電流大于1.2Ie；（4）同時有三路電流比啟動前減小。

而CT斷線時，以上條件均不符合。因此，差動保護(hù)啟動后40ms內(nèi)，以上條件均不滿足，判為CT斷線。如此時”CT斷線閉鎖比率差動”置1，則閉鎖差動保護(hù)，并發(fā)差動CT斷線報警信號，如控制字置0，差動保護(hù)動作于出口，同時發(fā)差動CT斷線報警信號。復(fù)位裝置才能消除信號。3、TA斷線閉鎖功能試驗

投入“發(fā)變組比率差動投入”和“TA斷線閉鎖比率差動”控制字，退出“發(fā)變組差動速斷投入”控制字等其它控制字。

在參與該差動的某兩側(cè)三相均加上額定電流，給出正常負(fù)荷相位，已“主變高壓側(cè)”和“發(fā)電機(jī)中性點側(cè)”兩側(cè)為例，主變高壓側(cè)超前發(fā)電機(jī)中性點150度，斷開任一相電流，裝置發(fā)“發(fā)變組差動TA斷線”信號并閉鎖發(fā)變組比率差動，但不閉鎖差動速斷。3.2定子接地保護(hù)

定子接地零序過電壓保護(hù)機(jī)端開口三角零序電壓基波零序電壓保護(hù)的整定

三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)三次諧波電壓比率定值整定接地點F到中性點N的匝數(shù)占總匝數(shù)的百分比為a，UT3~a，UN3~a的關(guān)系曲線如圖所示。所以如果以UT3/UN3作為動作方程的話，該繼電器在金屬性短路情況下可保護(hù)從中性點起50%的繞組上的單相接地短路。且短路點越接近中性點保護(hù)越靈敏。整定：

|UT3|/|UN3|＞a，a=KrelK，式中：Krel為可靠系數(shù)，取1.5K為發(fā)電機(jī)在各種工況時，實測機(jī)端三次諧波電壓與中性點三次諧波電壓最大比值。1）并網(wǎng)前比率定值：（1.3~1.5）*K1，取a=KrelK1=1.5﹡1.13=1.7；K1為實測發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前最大三次諧波電壓比值2）并網(wǎng)前比率定值：（1.3~1.5）*K2,取a=KrelK2=1.5﹡0.57=0.85；K2為實測發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后最大三次諧波電壓比值三次諧波比率差動定子接地保護(hù)|UT3-KpUN3|>Kzd|UN3|Kp為調(diào)整系數(shù),裝置自動跟蹤調(diào)整.Kzd為調(diào)整系數(shù)，即三次諧波差動比率定值，取Kzd=0.5（按照PCS-985裝置說明書整定值所?。?，本判據(jù)在機(jī)組并網(wǎng)后且負(fù)荷電流大于0.2Ie（發(fā)電機(jī)額定電流）時自動投入。時間整定為3s，動作于發(fā)信。定子接地保護(hù)校驗三次諧波電壓比率試驗輔助判據(jù)：機(jī)端正序電壓大于0.5Un，機(jī)端三次諧波電壓值大于0.3V

接線示意圖如下，調(diào)試儀輸出三相正序電壓至機(jī)端TV1端子，每相電壓U＞30V，在Ua上疊加三次諧波電壓，并與機(jī)端零序電壓端子，Uz輸出三次諧波電壓至發(fā)電機(jī)中性點零序電壓端子，固定三相電壓的基波，設(shè)定Ua的不同的三次諧波電壓值，減小Uz三次諧波電壓至保護(hù)動作，測得相應(yīng)的動作值三次諧波電壓差動保護(hù)試驗3.3定子匝間保護(hù)（縱向零序電壓）3.4發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)的失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵磁全部消失或部分消失的故障。引起發(fā)電機(jī)失磁的原因是轉(zhuǎn)子繞組的故障、勵磁機(jī)的故障、自動滅磁開關(guān)的誤跳閘、半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中某些元件的損壞或回路故障以及誤操作。發(fā)電機(jī)失磁對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響：1、發(fā)電機(jī)從原先向系統(tǒng)輸出無功功率Q1到需從系統(tǒng)吸收無功功率Q2，系統(tǒng)將出現(xiàn)的無功差額Q1+Q2。發(fā)電機(jī)的容量在系統(tǒng)中占的比重越大，對系統(tǒng)的影響也越大。如果系統(tǒng)沒有足夠的無功儲備，，則無功嚴(yán)重的缺額將造成機(jī)端和電力系統(tǒng)中鄰近的某些點的電壓嚴(yán)重下降甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。2、由于電壓下降，系統(tǒng)中其它發(fā)電機(jī)在自動調(diào)整勵磁裝置的作用下將增加無功輸出，這可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的過電流。如果因此造成它們保護(hù)的誤動將進(jìn)一步擴(kuò)大事故。失磁的過程：當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵磁后，勵磁電流逐步衰減到零，發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢Ed將隨勵磁電流的減小而減小，則發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減少，由于作用于發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩還沒有來及減小，因此發(fā)電機(jī)將在原動機(jī)的作用下，使轉(zhuǎn)子加速功角增大，以保持電磁功率于機(jī)械功率的平衡。發(fā)電機(jī)的功角特線公式：P=E0U*sin﹠/Xd當(dāng)功角小于90度，發(fā)電機(jī)還沒有失步，處于同步震蕩階段，

當(dāng)功角等于90°時，發(fā)電機(jī)處于臨界失步狀態(tài)，

當(dāng)功角超過90°時，發(fā)電機(jī)處于系統(tǒng)失去同步。（即進(jìn)入一種新的平衡）

這時發(fā)電機(jī)將從系統(tǒng)中吸收無功功率供給勵磁電流，建立氣隙磁場，在定子繞組中感應(yīng)電動勢，在發(fā)電機(jī)超過同步速后，轉(zhuǎn)子回路中將感應(yīng)出頻率為Fg-Fs（fg為對應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率。Fs為系統(tǒng)頻率），的單相電流和電動勢，此電流產(chǎn)生異步制動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)異步轉(zhuǎn)矩于原動機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡時，即進(jìn)入穩(wěn)定的異步運行狀態(tài)。進(jìn)入異步運行后，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率比失磁前將有所減少。

失磁對失磁發(fā)電機(jī)的影響：1、在轉(zhuǎn)子回路和轉(zhuǎn)子本體表層將產(chǎn)生頻率為fg-fs的差頻電流。造成轉(zhuǎn)子的局部過熱甚至灼傷。轉(zhuǎn)子電流一般為零。2、定子電流的增大將造成定子過熱。3、在異步力矩的作用下發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生振動。如果在重負(fù)荷下失磁會造成機(jī)組嚴(yán)重振動而危及機(jī)組的安全。4、有功負(fù)荷稍有降低（磁場減弱）2017年6月1號1號機(jī)失磁保護(hù)動作A屏波形發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的整定計算保護(hù)互感器配置：發(fā)電機(jī)GCB的CT、發(fā)電機(jī)出口PT失磁保護(hù)阻抗判據(jù)：采用異步阻抗圓Xa=-X’d/2Xb=-Xd發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗和同步電抗額定標(biāo)幺值,取不飽和值失磁保護(hù)的判據(jù)組合：(1)失磁保護(hù)I段（經(jīng)母線電壓低動作于跳閘）：不投(2)失磁保護(hù)Ⅱ段（經(jīng)機(jī)端電壓低動作于跳閘）：機(jī)端低電壓判據(jù)+定子正序阻抗判據(jù)失磁阻抗動作于跳開發(fā)電機(jī)的延時元件，其延時應(yīng)防止系統(tǒng)振蕩時保護(hù)的誤動作。振蕩周期由電網(wǎng)主管部門提供，按躲振蕩所需的時間，系統(tǒng)振蕩周期按1.5s考慮，整定延時t2=1.8S。(3)失磁保護(hù)III段（III段經(jīng)較長延時動作于跳閘或發(fā)信）：只投入定子側(cè)阻抗判據(jù),長延時動作于跳閘,延時t3=2S。保護(hù)出口：解列滅磁。失磁保護(hù)與低勵限制的配合當(dāng)正序阻抗落入異步阻抗圓內(nèi)保護(hù)啟動并動作因此由公式將阻抗圓轉(zhuǎn)換成PQ圓，如下：失磁保護(hù)阻抗判據(jù)校驗3.5發(fā)電機(jī)振蕩或失步時的現(xiàn)象1）定子電流表指示超出正常值，且往復(fù)劇烈運動。因為各并列電勢間夾角發(fā)生了變化，出現(xiàn)了電動勢查，使發(fā)電機(jī)之間流過環(huán)流。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的擺動，使電動勢間的夾角時大時小，造成環(huán)流也時大時小。2）定子電壓表和其他母線電壓表指針指示低于正常值，且往復(fù)擺動。因為電流比正常時大，壓降也ad，引起電壓偏低。3）有功負(fù)荷與無功負(fù)荷大幅度劇烈擺動。4）轉(zhuǎn)子電壓、電流表的指針在正常值附近擺動。發(fā)電機(jī)振蕩或失步時，轉(zhuǎn)子繞組中會感應(yīng)交變電流。5）頻率表忽高忽低地擺動。振蕩或失步時，發(fā)電機(jī)的輸出功率不斷變化，作用在轉(zhuǎn)子上的力矩也相應(yīng)變化，因而轉(zhuǎn)速也隨之變化。6）發(fā)電機(jī)發(fā)出有節(jié)奏的鳴聲，并與表計指針擺動節(jié)奏合拍。失步保護(hù)的必要性3.5.1保護(hù)功能3.5.2振蕩中心在區(qū)外且失步時測量阻抗軌跡3.5.3振蕩中心在區(qū)外且失步時測量阻抗軌跡3.5.4加速失步：對于小于300MW的機(jī)組，失步保護(hù)動作后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被保護(hù)發(fā)電機(jī)的具體狀況，采取不同措施，而不應(yīng)當(dāng)無條件地動作于跳閘。一般，對于處于加速狀態(tài)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)當(dāng)動作于快速降低原動機(jī)的輸出功率3.5.5減速失步：對于小于300MW的機(jī)組，失步保護(hù)動作后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被保護(hù)發(fā)電機(jī)的具體狀況，采取不同措施，處于減速狀態(tài)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)當(dāng)在發(fā)電機(jī)不過負(fù)荷的條件下，快速增加原動機(jī)輸出功率3.5.6發(fā)電機(jī)同步振蕩：同步發(fā)電機(jī)正常運行時，定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間可看成有彈性的磁力線聯(lián)系。當(dāng)負(fù)載增加時，功角將增大，這相當(dāng)于把磁力線拉長；當(dāng)負(fù)載減小時，功角將減小，這相當(dāng)于磁力線縮短。當(dāng)負(fù)載突然變化時，由于轉(zhuǎn)子有慣性，轉(zhuǎn)子功角不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值，而是在新的穩(wěn)定值左右要經(jīng)過若干次擺動，這種現(xiàn)象稱為同步發(fā)電機(jī)的振蕩。3.5.7發(fā)電機(jī)失步保護(hù)定值整定Za=Xcon+Xc,Zb=X’d,Zc=0.9Xc式中X’d、Xc、Xcon分別為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗.主變電抗.系統(tǒng)聯(lián)系電抗標(biāo)幺值(基準(zhǔn)容量為發(fā)電機(jī)視在功率)3.5.8發(fā)電機(jī)失步保護(hù)校驗3.6發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)3.6.1乒乓式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)乒乓式轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作后，經(jīng)延時自動投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)，當(dāng)接地位置a改變達(dá)一定值時（裝置內(nèi)固定為3%），判為轉(zhuǎn)子兩點接地，動作于跳閘。（我廠未投轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)）2018年上半年電廠已發(fā)生兩次轉(zhuǎn)子一點接地，應(yīng)迅速切換至注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)再查看一次接地位置1）根據(jù)裝置初步判斷接地位置2）斷開裝置電源，打開保護(hù)屏所接的轉(zhuǎn)子繞組正負(fù)極端子，測量對地電壓，確認(rèn)是否真實接地。3）現(xiàn)場查找接地點電廠第一次為碳刷架處鐵絲，第二次為大軸接地碳刷彈簧松動。發(fā)生轉(zhuǎn)子一點接地后，若1.5h內(nèi)未解決，應(yīng)立即平穩(wěn)停機(jī)檢修。3.6.2注入式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)我廠選擇雙端注入式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理，注入電源從轉(zhuǎn)子繞組的正負(fù)兩端與大軸之間注入，注入