发电机—变压器组保护设计
前言
毕业设计是在学校学习生活中的最后一个环节，通过本次设计使我系统的掌握了三年来所学专业理论知识，提高综合应用能力，初步了解实际工程设计，培养了我们用运所学知识全面地、独立地分析问题的能力。
本设计是关于大型发电机—变压器组继电保护设计，其主要内容包括大型发电机组的特点及继电保护的要求、大型发电机和变压器的故障及异常运行的保护方式、大型发电机—变压器组继电保护的特点及配置原则，对300MW汽轮发电机—变压器组继电保护总配置情况介绍和微机保护装置的选择，主要对发电机—变压器组的短路故障保护原理、异常运行保护原理、非电量保护原理和相关原理的逻辑框图介绍。
在本次设计过程中，杨晓敏老师给了我们很大的支持和帮助，并在老师精心的辅导下我们完成了毕业设计任务。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，不妥和和错误之处在所难免，敬请老师给予指正。
李玉仓 2009-6-1
发电机—变压器组保护设计
第一篇 概述
第一章 发变组可能出现的故障及异常运行状态
一．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：1.定子绕组相间短路；2.定子绕组一相的匝间短路；3. 定子绕组单相接地；4.转子绕组一点接地或两点接地；5.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：1.由外部短路引起的定子绕组过电流；2.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；3.由于突然甩负荷而一起的定子绕组过电压；4.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；5.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；6.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。
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发电机—变压器组保护设计
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。
1.电气故障：
原因有(1:高压或低压绕组相间短路 （2:中性点直接接地侧的单相接地短路 （3:高压或低压绕组的匝间短路 （4: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。
2.“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，但一般不能检测起步平衡的电量。
原因有(1: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
（2：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
（3：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。
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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：
1.各项保护功能配置完善；
2.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；
3.实现双重化配置；
4.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一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；
5.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；
6.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，
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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 第一章 反映短路故障的主保护 第一节 发电机纵差保护
一.发电机纵差保护的接线方式
由于发电机结构的特殊性，发电机纵差保护根据获取电流的方式不同，又完全纵差保护和不完全纵差保护两种。
1. 发电机完全纵差保护
发电机完全纵差保护是利用比较发电机每相定子绕组首末两端全相电流的大小和相位的原理构成的。根据纵差保护的基本原理，发电机完全纵差保护能够灵敏的反映发电机定子绕组及引出线的相间短路故障，但对定子绕组的匝间短路和定子绕组的分支开焊故障却没有作用。
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发电机纵差保护原理接线示意图
2. 发电机不完全纵差保护
发电机不完全纵差保护是一种能同时反应发电机相间短路、匝间短路和分支绕组开焊故障的新型发电机纵差保护。它是通过比较发电机机端每相定子的全相电流和中性点侧每相定子的部分相电流大小和相位二构成。
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