青海大学本科毕业设计：水电厂电气部分二次设计
5 厂用电的继电保护
5.1 厂用电抗器保护
5.1.1 工作电抗器差动保护
为尽快切除电抗器和电缆中的多相短路故障，加速备自投投入，一般装设差动保护。采用两相两继电器式接线，保护瞬时动作于两侧跳闸。
5.1.2 工作电抗器过电流保护
过电流保护用于保护电抗器回路及相邻元件的相间短路故障。保护采用两相两继电器式接线，且带时限跳各侧断路器。电抗器供电给2个分段时，还应在各分支上分别装设过电流保护，带时限动作于本分支断路器跳闸。
5.1.3 工作电抗器单相接地保护
当电抗器所接电压系统各出线装有单相接地保护时，电抗器回路也需装设单相接地保护，以便有选择性地反应单相接地故障。保护由1个接于零序电流互感器上的电流继电器构成。当从电抗器接出的电缆为2根及以上时，且每根电缆分别装设零序电流互感器时，应将各互感器的二次线圈串联后接至电流继电器。电缆终端盒的接地线应穿过零序电流互感器，以保证保护正确动作。保护带时限动作于信号。
5.1.4 备用电抗器过电流保护
过电流保护用于保护电抗器回路及相邻元件的相间短路故障。 保护采用两相两继电器式接线，且带时限跳各侧断路器。
5.1.5 备用分支过电流保护
备用分支过流保护用于保护本分段母线及外部相间短路故障。保护采用两相两继电器式，带时限动作于本分支断路器跳闸。当备用分支自动投入至永久性故障时，分支过流保护应加速跳闸。
5.1.6 单相接地保护
备用电抗器单相接地保护的装设条件与构成方式同工作电抗器。
5.2 低压厂变及备变保护
现代发电厂的生产过程是完全机械化和自动化的，它需要许多机械为其主要设备和辅助设备服务，这些机械称为厂用机械。发电厂厂用机械用电及照明用电称为发电厂的厂用电，厂用电绝大部分是使用交流电，少量的是使用直流电。发电厂厂用电的全部电力网络、厂用电配电装置和厂用电的交直流电源等所构成的总体，称为发电厂的厂用电系统。
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4 母线保护及断路器失灵保护简介
5.2.1 厂用变压器的故障
厂用变压器的故障可以分为内部故障和外部故障两种。厂用变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、匝间短路和单相接地以及铁芯烧损等。现代的三相式变压器，由于结构工艺的改进和绝缘性能的加强，发生内部绕组相间短路的可能性是很少的。如果是由三台单相变压器构成的变压器组，则内部相间短路是不可能发生的。厂用变压器最常见的内部故障是绕组的匝间短路。
厂用变压器的外部故障主要是套管和引出线上发生的短路，这种工作可能导致变压器引出线的相间短路或一相绕组碰接变压器的外壳。
5.2.2 差动保护
2MVA及以上，用电流速断保护灵敏性不符合要求时，应装设差动保护，保护宜采用三相三继电器式，瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸。
差动保护的整定计算，保护动作电流按下列条件计算：
（1）躲过外部短路的最大不平衡电流
Idz?Kk?Kfzq?Ktx?Ki?Id.max （5-1）
式中：Kk为可靠系数，取1.3；Kfzq为考虑非周期分量影响的系数。对能躲过非周期分量的继电器取1.2～1.3；对不能躲过非周期分量的继电器取1.5～2；Ktx为电流互感器同型系数，取0.5；Ki为电流互感器的最大相对误差，取0.1；Id.max为外部三相短路时，流经保护的最大周期性。
（2）为避免保护在CT二次回路断线时误动作，保护动作电流应大于最大负荷电流，即
Idz?Kk?Ie.k （5-2）
式中：Kk为可靠系数，取1.3～1.5；Ie.k为额定电流。 保护的动作电流取上述两计算结果中的较大值[12]。
5.2.3 瓦斯保护
瓦斯保护用于变压器内部故障及油面降低。800kVA及以上或车间内400kVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护瞬时动作于跳各侧断路器。当变压器远离高压厂用配电装置，重瓦斯保护实现跳闸有困难时，可尽发信至附近的值班室内。
5.2.4 过电流保护
过电流保护用于保护变压器及相邻元件的相间短路故障。保护采用两相三继电器或两相式接线。带时限动作于跳闸。当变压器供电给 2 个及以上分支时，还应在分支上分别装设过电流保护及零序过电流保护。过电流保护采用两相两继电器式接线，零序过电流保护由 1 个接于零序电流回路上的反时限继电器构成，带时限动作于本分支自动开关跳闸。当备用变压器分支线自动投入至永久性故障时，该分支的过电流保护应加速跳闸。
5.2.5 零序过电流保护
当变压器低压侧中性点直接接地时，零序过流保护用于变压器低压侧单相接地短路故障。保护装置由1个接于变压器低压侧中性线电流互感器上的反时限电流继电器构成，带时限动作于跳闸。当变压器远离高压配电装置时，为了节省电缆，高压侧的过电流保护可改为两相三继电器式接线，省去低压侧的零序过电流保护。此时，对低压侧的单相接地短路保护可适当降低灵敏系数，灵敏系
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数可取1.25。
5.3 电容器的保护
在发电厂的中、低压侧通常装设并联电容器组，以补偿系统无功功率的不足，从而提高电压质量，降低电能损耗，提高系统运行的稳定性。并联电容器组可以接成星形，也可接成三角形。在大容量的电容器组中，为限制高次谐波的放大作用，可在每组电容器组中串接一只小电抗器。
5.3.1 电容器组常见的故障和异常运行情况
（1）电容器组和断路器之间连接线的短路；（2）电容器内部极间短路；（3）电容器组中多台电容器故障；（4）电容器组过负荷；（5）电容器组的母线电压升高；（6）电容器组失压。
5.3.2 电容器组应配置的如下的保护装置
（1）单台电容器应设置专用熔断器组不同接线方式不同的保护方式：星形接线的电容器组可采用开口三角形电压保护；多段串联的星形接线电容器组也可采用电压差动保护或桥式差电流保护；双星形接线的电容器组可采用中性线不平衡电压保护或不平衡电流保护[14]；
（2）对电容器组的过电流和内部连接线的短路，应设置过电流保护。当有总断路器及分组断路器时，电流速断作用于总断路器跳闸；
（3）电容器装置组设置母线过电压保护，带时限动作于信号或跳闸。在设有自动投切装置时，可不另设过电压保护；
（4）电容器组宜设置失压保护，当母线失压时自动将电容器组切除。
5.3.3 电容器组的电压保护
电容器电压保护是利用母线电压互感器TV测量和保护电容器。电容器电压保护主要用于防止系统稳态过电压和欠电压。微机电容器低电压保护的逻辑框图如下图所示。过电压和欠电压保护均通过延时鉴别稳态过电压和欠电压。低电压保护需经过流闭锁，以防止TV断线造成低电压保护误动。
Uab
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4 母线保护及断路器失灵保护简介
在系统故障过压或低压电容器保护动作跳闸后，为了使保护能立即复位，要求保护在跳位时（KTP=1）能自动退出运行，待母线电压恢复正常后断路器可重新投入运行。在图中，KTP=1时去闭锁低压保护Y5，使电容器保护自动退出运行。
5.3.4 电容器组内部故障的不平衡保护
大容量的并联电容器组，是由许多单台电容器串、并联（一般为先并后串）组成。一台电容器故障，由其专用的熔断器切除，而对整个电容器组无甚大影响，因为电容器具有一定的过载能力，且在设计中进行设备选择时，一般均留有适当裕度。但当多台电容器故障并切除后，就可能使留下来继续运行的电容器严重过载或过电压（电容器切除后，故障段容抗增大，端电压随之升高可能>1.1额定电压）而受损害，故需考虑保护措施，常用不平衡保护。保护的原理是反应一组电容器中健全部分与故障部分之间的差异（电流或电压）。
电容器组的接线方式（三角形、星形和双星形，如下图为双星形接线方式）不同构成不平衡保护的方式也不同。常用的保护方式有：零序电压保护（开口三角电压保护）、中性点不平衡电压或电流保护、电压差动保护、电桥差电流保护。所谓电容器组的零序电流平衡保护，就是在星形接线的两组电容器的中性点连线上安装零序电流互感器和零序电流继电器。这样，当某一相的电容器在运行中出现故障时，由于中性点上产生零序电流，零序电流互感器就会起动零序电流继电器，使开关跳闸，从而可以断开电容器组，防止故障继续扩大。
QSTATVC1Xb1C2Xb2acac电容器组双星型接线方式水利电力学院
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6 发电机励磁系统概述
6.1 配置简介
发电机采用自并激三相全控桥静止可控硅整流励磁系统，励磁调节系统2套数字式调节器构成，每套调节器都可按电压偏差自动调节通道和按转子电流偏差手动调节通道。2套调节器互为备用，故障时自动切换。调节器还具备与计算机监控系统现地控制单元LCU 的通信接口，以实现监控系统对励磁系统的投、切及调节等功能。
励磁系统的功率单元由2个可控硅整流桥并联构成。当其中一个可控硅桥故障时，励磁系统能满足机组包括强励在内的各种运行工况的要求。励磁系统的顶值电压倍数及顶值电流倍数均为2。励磁系统的配置有过励限制、低励限制、电压/频率限制及电力系统稳定器(PSS)、电压跟踪等辅助单元及励磁变压器过电流、转子过电压及交流侧过电压等保护。发电机的正常停机采用逆变灭磁，机组事故时采用快速直流开关加非线性电阻灭磁方式。发电机采用残压起励，并辅以直流起励，直流起励电源取自厂内蓄电池。
6.2 同步发电机励磁系统的构成及要求
6.2.1 构成
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，即励磁电流，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
励磁功率单元G励磁系统发电机 电力系统励磁调节器输入信息励磁自动控制系统构成框图
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