CSC-306数字式发电机保护装置说明书(0SF.450.021)-V1.13

CSC-306数字式发电机保护装置说 明 书CSC-306数字式发电机保护装置说明书苏毅 邹东霞 校 核：邹卫华 李树峰标准化审查：郑蔚 审 定：屠黎明出 版号：V1.13文件代号：21出版日期：2007年5月18日所有：四方继保自动化股份#注：本公司保留对此说明书修改的权利.如果装置与说明书有不符之处,请您与时和我公司联系,我们将为您提供相应的服务.技术支持 ：010-62986668 ：010-62981900重 要 提 示感谢您使用四方继保自动化股份#的产品.为了安全、正确、高效地使用本装置,请您务必注意以下重要提示：1) 本说明书仅适用于CSC-306数字式发电机保护装置,软件版本号为V1.15与以上.2) 请仔细阅读本说明书,并按照说明书的规定调整、测试和操作.如有随机资料,请以随机资料为准.3) 为防止装置损坏,严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上的芯片和器件.4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测.5) 装置如出现异常或需维修,请与时与本公司服务热线联系.6) 本装置的操作密码是：8888.57 / 61目 录第1篇装置的技术说明11概述11.1适用范围11.2装置主要特点11.3保护配置41.4装置型号命名51.5典型组屏方式51.6装置执行标准62技术条件72.1环境条件72.2电气绝缘性能72.3机械性能72.4电磁兼容性72.5安全性能82.6装置主要技术参数82.7主要技术性能指标93保护原理和逻辑框图143.1纵联差动保护143.2裂相横差保护173.3单元件横差保护183.4负序方向闭锁纵向零压匝间保护203.5负序方向匝间保护213.6复合电压过电流电流可带记忆保护223.7复合过电流保护233.8阻抗保护243.9基波零压定子接地保护253.10三次谐波零压定子接地保护273.11零流定子接地保护283.12转子一点接地保护293.13转子两点接地保护303.14定子过负荷保护313.15转子表层负序过负荷保护323.16励磁绕组转子过负荷保护343.17过电压保护353.18欠电压保护363.19过激磁保护363.20逆功率保护383.21低励失磁保护393.22失步保护433.23频率异常保护453.24起停机保护463.25误上电保护473.26轴电流保护483.27电超速保护493.28大电流闭锁保护493.29方向过流保护493.30解列保护503.31励磁机差动保护513.32励磁变压器差动保护523.33励磁过电流保护563.34TA异常、TV异常56第2篇装置的使用说明584装置硬件584.1装置结构584.2装置功能组件概述594.3功能插件说明595装置各规格的说明616定值清单617开箱检查618人机接口与其操作628.1概述628.2菜单结构图648.3操作说明659维护运行注意事项669.1装置投运前检查669.2运行情况下注意事项669.3常见异常情况与对策669.4保护动作后处理669.5部分定期检验项目679.6装置维护指南6710典型保护报告分析6811运输、贮存注意事项6812订货须知68附录A装置显示或打印信息说明70第1篇 装置的技术说明1 概述1.1 适用范围CSC-306数字式发电机保护装置以下简称装置是基于DSP和MCU合一的32位单片机,适用于各种容量等级、各种类型的发电机/调相机的保护.装置可适用于电厂综合自动化系统可以直接与后台系统进行通信.1.2 装置主要特点1) 符合最新版继电保护和安全自动装置技术规程要求装置保护的配置和实现方式完全符合最新版继电保护和安全自动装置技术规程中对发电机保护的要求,简化了继电保护装置的定值与运行方式的控制字,同时整定方法简单清晰.装置体现了加强主保护、简化后备保护的原则.自动设置的辅助定值和固定的输入定值使用户需要整定的保护定值减到最少,以发挥微机继电保护的优越性,保护装置整定的特点是除了后备保护、失步保护等需要和系统参数与保护配合外,其它保护不需要系统参数,可以根据发电机的参数独立完成保护的整定.装置的软件模块化设计,可以根据用户的需要灵活配置,以满足用户的多种需求.2) 高性能、高可靠、大资源的硬件系统装置采用DSP和MCU合一的32位单片机,高性能的硬件体系保证了装置对所有继电器进行并行实时计算.装置保持了总线不出芯片的优点,有利于提高保护装置的高可靠性.装置的保护功能与人机界面、通信功能完全分开,提高了装置的可靠性,并使装置更便于调试、维护和使用.装置具有大容量的故障录波,储存容量达4Mbyte,全过程的故障记录数据可以保存不少于24次.完整的事件记录和动作报告,可保存不少于2000条动作报告和2000次操作记录,并且掉电不丢失.装置高性能的硬件系统,多层印制板、SMT表面贴装和涂敷工艺,加上完善的软件抗干扰措施,使得装置的整体抗干扰能力通过了IEC61000-4标准中相关EMC的10项抗扰度最高等级要求.3) 硬件自检智能化装置内部各模块智能化设计,实现了装置各模块全面实时自检.装置的模拟量采集回路采用双A/D冗余设计,实现了模拟量采集回路的实时自检.装置的继电器检测采用了新方法,可以检测到继电器励磁回路线圈的完好性和监视出口触点的状态,实现了继电器状态的检测与异常告警.装置的开入回路检测采用了新方法,开入状态经两路光隔同时采集后判断,提高了判断的准确性.装置可对其中的电源模块的各级输出电压进行实时监测.装置可对机箱内温度进行实时监测.4) 用户界面人性化采用大液晶显示,装置实时显示的差动电流、单元电流、单元电压、频率、压板状态、定值区等信息,可根据用户要求配置.装置具有良好的中/英文视窗界面,使得保护信息、历史操作信息一目了然.装置面板上的8个指示灯,可清楚表明装置正常、异常与动作时的各种状态.装置面板上设置有4个常用功能的快捷按键,实现了一键操作,方便用户使用.装置面板采用一体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构,具有造型独特、美观,精度高,造价低,安装方便,操作简单等特点.该面板与其组件已申请专利,申请号分别为：实用新型03207169.8和外观设计03356024.2.5) 全新的前插拔组合结构装置采用全新的前插拔组合结构,强弱电回路分开,弱电回路采用背板总线方式,强电回路直接从插件上出线,进一步提高了硬件的可靠性和抗干扰性能,可不另加抗干扰器件.6) 组合式交流电流/电压连接器装置的交流回路采用组合型的交流电流/电压连接器,具有交流电流连接器和交流电压连接器混装、可按需要组合与互换的优点.该连接器有防误插、防触电、交流回路短接等功能.接触簧片为双指形,提高了接触的可靠性.该连接器已申请专利,申请号为：实用新型03209402.7.7) 完备的差动保护方案装置可以提供发电机纵差保护、裂相横差保护、不完全差动保护、励磁变或励磁机差动保护方案.8) 采样值差动和稳态量差动相结合的综合智能发电机差动保护装置采用变数据窗和循环闭锁原理,结合采样值差动辅助判据,既加快了保护的出口时间,又极大地提高了发电机差动保护的可靠性.装置具有完善的抗TA饱和能力以与故障恢复过程中不平衡电流对发电机差动保护的影响.9) 多原理、高性能的发电机匝间保护装置提供三种原理的匝间保护功能,分别为高灵敏的单元件横差保护,容错复判型负序方向闭锁纵向零序电压匝间保护,故障分量启动、稳态量保持的负序方向匝间保护.可根据用户现场一次设备的实际情况选配.采用零点滤波叠加傅氏滤波算法,使得单元件横差和纵向零序电压匝间保护的三次谐波滤过比高达100倍以上,即使在系统频率偏移的情况下,仍然能保证很高的三次谐波滤过比.采用负序方向闭锁的纵向零序电压保护方案,以纵向零序电压作为主判据,负序电流、负序电压和负序方向元件作为辅助判据,容错复判匝间短路故障.当负序方向元件所用的TA断线或机端TV断线时,负序方向元件失效,保护自动解除负序方向元件以防其闭锁保护,同时以高定值段保护来反应匝间故障,以提高可靠性.装置设置有单元件横差零序电流回路和纵向零序电压回路异常监视的功能.故障分量启动、稳态量保持的负序方向匝间保护采用故障分量的负序方向元件作为启动量、稳态分量的负序方向元件作为保持量,既提高了保护的灵敏度,也提高了保护的可靠性.10) 三次谐波电压比和动态调整式三次谐波电压差动相结合的综合定子接地保护装置将动态调整式三次谐波电压差动保护和三次谐波电压比保护方案相结合.三次谐波比保护自动适应并网前后发电机机端和中性点三次谐波电压间的比例关系,确保三次谐波电压在零起升压和轻负荷下不误发信.动态调整式三次谐波电压差动判据能实时自动调整变化系数,使得正常时三次谐波电压差为零,故障时判据最灵敏.装置设置有完善的抗中性点和机端零序电压回路异常引起的定子接地保护误动方案.此外,装置设有机端和中性点零压回路异常监视功能.11) 双A/D冗余硬件设计的改进乒乓式转子一点接地保护装置的转子一点接地保护采用改进的乒乓式原理和高精度双A/D硬件冗余设计,切换开关采用最新的MOSFET电子器件并实时监视其状态,保证了转子接地电阻的高精度测量和保护的可靠性.该保护能自动跟踪励磁电压,灵敏度高且与接地点位置无关.即使在轴电刷接触不好的情况下,保护仍具有较好的性能.12) 结合功率变化的多直线遮挡器原理失步保护采用反应发电机测量阻抗变化的多直线遮挡器原理作为主判据,有功变化作为辅助判据,能正确区分短路和失步,确保在发生可恢复性的振荡时失步保护不误动,并能在检测出失步且发电机与系统电势间相角差小于90时才发跳闸命令.13) 综合的间隙性TA二次回路断线判据综合采用相电流突变量、稳态量和差动电流变化量,可靠检测出TA二次回路间隙性断线,保证在TA似断非断的情况下差动保护不误动.14) 独立的起动元件装置采用起动加保护动作与门出口跳闸方式,杜绝因单一的硬件故障引起的装置误动.15) 独立的硬件测频通道装置提供有独立的硬件测频通道,可以满足发电机保护的硬件测频需求.16) 现场调试自动化装置提供方便的现场自动测试方案,可以对保护装置实现全面、完善的测试.17) 动作过程透明化装置的保护CPU可以记录故障录波数据,故障录波报告可以打印输出,也可以COMTRADE兼容格式输出至串口或以太网接口.根据需要,装置可保存故障处理过程中任何运行的中间结果,结合CSPC后台分析软件,可以对保护动作行为作出跳闸结果静态特性分析,并可以看到故障动态发展过程中保护行为的演化过程,使得保护动作过程一目了然,彻底消除了保护装置不明原因的误动作.18) 通信接口多样化装置配备高速可靠的LonWorks现场总线接口、RS-485 通信接口和光、电以太网接口,支持电力行业标准DL/T667-1999idt IEC60870-5-103的通信规约和四方公司CSC2000规约,并可共享网络打印机.装置提供GPS对时接口,提供的对时方式有：脉冲对时方式、IRIG-B码对时方式；另外也提供网络对时方式.19) 软件设计标准化、模块化装置软件设计结合发电机保护的特点采用标准化、模块化设计,针对不同场合的需求,可实现不必改变程序,对软件功能进行重新配置,定值项自适应改变,即真正的软件功能可配置.20) 功能齐全的后备保护装置的后备保护功能多样,提供有各种过流保护包括复压过流、方向过流、低压过流、负序过流、纯过流、阻抗保护与各种异常运行工况的保护等,可根据用户的不同需求进行灵活配置.21) 灵活的出口配置装置的跳闸出口采用灵活的配置方式,以满足各种发电机保护出口要求.出口配置可在出厂时一次性完成.1.3 保护配置1.3.1 反应短路故障的主保护1) 发电机纵联差动保护；2) 发电机裂相横差保护；3) 发电机不完全差动保护；4) 励磁变压器差动保护；5) 励磁机差动保护；6) 匝间保护；根据不同要求选配下列保护：a） 单元件横差保护；b） 负序方向闭锁纵向零序电压保护；c） 故障分量启动的负序方向保护；7) 转子两点接地保护.1.3.2 反应短路故障的后备保护1) 过电流保护包括励磁机或励磁变,可根据不同要求选配下列保护：a） 过电流保护；b） 方向过电流保护调相机用；c） 低压闭锁过电流保护；d） 复合电压闭锁过电流保护；e） 记忆过电流保护；f） 复合过电流保护；2) 相间阻抗保护.1.3.3反应接地故障的保护1) 定子接地保护；2) 转子一点接地保护.1.3.4 反应异常运行的保护1) 定子绕组过负荷保护；2) 转子表层负序过负荷保护；3) 转子过负荷保护；4) 过电压保护；5) 过激磁保护；6) 失磁保护；7) 失步保护；8) 逆功率保护；9) 程跳逆功率保护；10) 励磁过电压保护；11) 频率异常保护；12) 误上电保护；13) 起停机保护；14) 解列保护；15) 电超速保护；16) 电流闭锁保护；17) 轴电流保护；18) 轴电压保护；19) TA和TV断线/异常检测.1.3.5 非电量保护非电量保护包括发电机热工、断水、励磁系统故障等本体保护,励磁变本体保护.非电量保护由专门的非电量保护装置实现.因此,此部分内容不在本说明书中介绍,相关内容请参阅四方公司的本体保护装置说明书.1.4 装置型号命名装置型号的命名意义如图1所示.图1 装置型号命名意义1.5 典型组屏方式1.5.1 发电机出口不带断路器时1） 对于100MW与以上机组保护,考虑完全双重化,按三面屏布置（a） 第1面屏：CSC-306第1套发电机和励磁机/励磁变电气量保护、CSC-316M第1套主变电气量保护、CSC-316A第1套高厂变电气量保护,若有两台高厂变则需配置两台CSC-316A机箱；（b） 第2面屏：CSC-306第2套发电机和励磁机/励磁变电气量保护、CSC-316M第2套主变电气量保护、CSC-316A第2套高厂变电气量保护,若有两台高厂变则需配置两台CSC-316A机箱；（c） 第3面屏：本体保护机箱包括发电机、励磁变、主变、高厂变的本体保护、电压切换箱双母线系统时作为电压切换用、操作箱、打印机.2） 对于100MW以下容量的机组保护,考虑单重化,按两面屏布置（a） 第1面屏：CSC-306发电机和励磁机/励磁变电气量保护、本体保护机箱发电机、励磁变的本体保护；（b） 第2面屏：CSC-316M主变电气量保护、CSC-316A高厂变电气量保护、本体保护机箱包括主变、高厂变的本体保护、电压切换箱双母线系统时作为电压切换用、操作箱、打印机.3） 按照CSC-300数字式发电机变压器保护装置一体化装置进行组屏设计,详细内容参见CSC-300数字式发电机变压器组保护装置说明书.1.5.2 发电机出口带断路器1） 对于100MW与以上机组保护,考虑完全双重化,按六面屏布置（a） 第1面屏：CSC-306第1套发电机和励磁机/励磁变电气量保护；（b） 第2面屏：CSC-306第2套发电机和励磁机/励磁变电气量保护；（c） 第3面屏：发电机/励磁变本体保护机箱、三相操作箱、打印机；（d） 第4面屏：CSC-316M第1套主变电气量保护、CSC-316A第1套高厂变电气量保护,若有两台高厂变则需配置两台CSC-316A机箱；（e） 第5面屏：CSC-316M第2套主变电气量保护、CSC-316A第2套高厂变电气量保护,若有两台高厂变则需配置两台CSC-316A机箱；（f） 第6面屏：本体保护机箱包括主变、高厂变的本体保护、电压切换箱双母线系统时作为电压切换用、操作箱、打印机.若现场屏柜安装位置紧张时,可按4面屏布置,即将第3面屏的机箱分散至第1、2面屏,将第6面屏的机箱分散至第4、5面屏.2） 对于100MW以下容量的机组保护,考虑单重化,按两面屏布置（a） 第1面屏：CSC-306发电机和励磁机/励磁变电气量保护、发电机本体保护机箱、三相操作箱、打印机；（b） 第2面屏：CSC-316M主变电气量保护、CSC-316A高厂变电气量保护、本体保护机箱包括主变、高厂变的本体保护、电压切换箱双母线系统时作为电压切换用、操作箱、打印机；1.6 装置执行标准装置执行的标准为：企业标准Q/HDSFJ014-2004CSC-306数字式发电机保护装置.2 技术条件2.1 环境条件装置在以下环境条件下能正常工作：a) 工作环境温度：-10+55.运输过程的环境温度极限值为：-25和+70.在此极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变化.当温度恢复后,装置应能正常工作；b) 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25且表面无凝露；c) 大气压力：80kPa 110kPa；d) 使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危与装置安全的危险以与超出本说明书规定的振动、冲击和碰撞.2.2 电气绝缘性能2.2.1 介质强度装置能承受GB/T14598.3-1993eqv IEC60255-5：1977规定的交流电压为2kV强电回路或500V弱电回路、频率为50Hz、历时1min的介质强度试验,而无击穿和闪络现象.2.2.2 绝缘电阻用开路电压为500V的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于100M,符合IEC60255-5：2000的规定.2.2.3 冲击电压装置能承受GB/T14598.3-1993eqv IEC60255-5：1977规定的峰值为5kV强电回路或1kV弱电回路的标准雷电波的冲击电压试验.2.3 机械性能2.3.1 振动装置能承受GB/T 11287-2000idt IEC60255-21-1：1988规定的I级振动响应和振动耐受试验.2.3.2 冲击和碰撞装置能承受GB/T 14537-1993idt IEC60255-21-2：1988规定的I级冲击响应和冲击耐受试验,以与I级碰撞试验.2.4 电磁兼容性2.4.1 脉冲群干扰装置能承受GB/T 14598.13-1998eqv IEC60255-22-1：1988规定的级1MHz和100kHz脉冲群干扰试验第一半波电压幅值共模为2.5kV,差模为1kV.2.4.2 静电放电干扰装置能承受GB/T14598.14-1998idt IEC60255-22-2：1996规定的级接触放电8kV静电放电干扰试验.2.4.3 辐射电磁场干扰装置能承受GB/T 14598.9-2002idt IEC60255-22-3：2000规定的级10V/m的辐射电磁场干扰试验.2.4.4 快速瞬变干扰装置能承受GB/T 14598.10-1996idt IEC60255-22-4：1992规定的级通信端口2kV,其他端口4kV的快速瞬变干扰试验.2.5 安全性能装置符合GB16836-1997的外壳防护等级不低于IP20、安全类别为I类.2.6 装置主要技术参数2.6.1 额定直流电源电压220V或110V订货时注明；2.6.2 额定交流参数a) 交流电流：5A或1A订货时注明；b) 相电压：100/V；c) 开口三角电压：100V,300V；d) 频率：50Hz.2.6.3 功耗a) 直流电源回路：当正常工作时,不大于35W；当保护动作时,不大于60W；b) 交流电流回路：当二次额定电流为5A时,不大于1VA/相；当二次额定电流为1A时,不大于0.5VA/相；c) 交流电压回路：在额定电压下不大于0.5VA/相.2.6.4 过载能力a） 交流电流回路：在2倍额定电流下连续工作,10倍额定电流下允许10s,50倍额定电流下允许1s；b） 交流电压回路：在1.2倍额定电压下连续工作,1.4倍额定电压下允许10s；c） 直流电源回路：80%120%额定电压,连续工作.2.6.5 输出触点容量a) 跳闸触点容量：在电压不大于250V、电流不大于1A、时间常数L/R为50.75ms的直流有感负荷回路中,触点断开容量为50W,允许长期通过电流不大于5A；b) 其它触点容量：在电压不大于250V、电流不大于0.5A、时间常数L/R为50.75ms的直流有感负荷回路中,触点断开容量为30W,允许长期通过电流不大于3A.2.7 主要技术性能指标2.7.1 交流回路精确工作范围交流回路精确工作范围为：a) 相电流变换器：线性范围为0.0820；b) 相电压变换器：线性范围为0.4V100V；c) 线电压变压器：线性范围为0.5V160V；d) 100V零序电压变换器：线性范围为0.4100V；e) 300V零序电压变换器：线性范围为3300V.注：为装置TA的额定电流,以下同.2.7.2 纵联差动保护纵联差动保护的主要性能为：a) 比率制动动作电流整定范围：,整定值允差5%或0.02；b) 拐点电流整定范围：；c) 比率制动系数或斜率整定范围：；d) 比率制动动作时间2倍整定电流时不大于30ms.注1：对于比率制动系数的差动保护,无需整定拐点电流.注2：为发电机二次额定电流,以下同.2.7.3 裂相横差保护、不完全差动保护裂相横差保护、不完全差动保护的主要性能为：a) 比率制动动作电流整定范围：,整定值允差5%或0.02；b) 拐点电流整定范围：；c) 比率制动斜率整定范围：；d) 比率制动动作时间2倍整定电流时不大于30ms.2.7.4 励磁机差动保护励磁机差动保护的主要性能为：a) 比率制动动作电流整定范围：,整定值允差5%或0.02；b) 比率制动系数整定范围：；c) 比率制动动作时间2倍整定电流时不大于30ms.注：为励磁机二次额定电流,以下同.2.7.5 励磁变压器差动保护励磁变压器差动保护的主要性能为：a) 差动速断电流整定范围：,整定值允差2.5%；b) 比率制动动作电流整定范围：,整定值允差5%或0.02；c) 比率制动斜率整定范围：；d) 二次谐波制动比整定范围：0.10.5；e) 差动速断动作时间1.5倍整定电流时不大于20ms；f) 比率差动动作时间2倍整定电流时不大于30ms.注：为励磁变二次额定电流,以下同.2.7.6 匝间保护匝间保护的主要性能为：l 单元件横差保护a) 三次谐波滤过比大于100；b) 电流整定范围：0.0810,整定值允差2.5%或0.02；c) 电流返回系数不小于0.95；d) 转子一点接地后横差保护延时定值范围：0.1s1s；e) 转子一点接地未动作时,保护动作时间1.2倍整定电流时不大于70ms.l 负序方向闭锁纵向零序电压保护a) 零序电压三次谐波滤过比大于100；b) 负序方向最大灵敏角：82.55；c) 负序方向动作范围：0165；d) 零序电压整定范围：1.0V100V,整定值允差2.5%或0.05V；e) 延时整定范围：0s30s,允差1.2倍整定值时,最大灵敏角下测量不超过1%整定值或40ms；f) 高定值段零序电压整定范围：3.0V100V,整定值允差2.5%或0.05V；g) 高定值段延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.l 负序方向匝间保护a) 负序电流的故障分量整定范围：0.02 1；b) 负序电压的故障分量整定范围：0.5 V 10V；c) 故障分量负序方向灵敏度：在最大灵敏角下,最小动作负序增量不大于0.5%为发电机二次额定容量；d) 稳态量保持最大灵敏角：82.55；e) 负序方向动作范围：0165；f) 在最大灵敏角下测量保护动作时间不大于200ms.2.7.7 定子绕组接地保护定子绕组接地保护的主要性能为：l 零序电压原理a) 三次谐波滤过比大于100；b) 返回系数不小于0.95；c) 零压整定范围：5V50V,整定值允差2.5%；d) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.l 三次谐波原理a) 自调整三次谐波电压制动系数整定范围：0.220,整定值允差10%；b) 三次谐波电压比整定范围：0.52,整定值允差5%；c) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.2.7.8 转子接地保护转子接地保护的主要性能为：l 转子一点接地保护a) 电阻定值整定范围：0.5 k50k,整定值允差10%或0.5k；b) 延时整定范围：1.0s30s,允差0.8倍整定值时不超过1%整定值或1s.l 转子两点接地保护a) 定子正序二次谐波电压整定范围：0.5V20V,整定值允差2.5%或0.05V；b) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.2.7.9 定子过负荷保护定子过负荷保护的主要性能为：l 定时限部分a) 电流整定范围：,电流整定值允差2.5%；b) 返回系数不小于0.95；c) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.l 反时限部分a) 长延时可整定到1000s；b) 起动电流整定值范围：,整定值允差2.5%；c) 返回系数不小于0.95；d) 散热系数整定范围：13；e) 热容量系数整定范围：199；f) 反时限动作时间：动作值与计算值误差不大于5%或25ms.2.7.10 转子表层负序过负荷保护转子表层负序过负荷保护的主要性能为：l 定时限部分a) 负序电流整定范围：,整定值允差5%或0.02；b) 返回系数不小于0.95；c) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.l 反时限部分a) 长延时可整定到1000s；b) 长期允许负序电流倍数整定范围：0.050.5,整定值允差5%；c) 返回系数不小于0.95；d) 热容量系数整定范围：120；e) 反时限动作时间：动作值与计算值误差不大于5%或25ms.2.7.11 励磁过负荷保护励磁过负荷保护的主要性能为：l 定时限部分a) 转子电流整定范围：1.0I2.0I,其中I为励磁机或励磁变.电流整定值允差2.5%；b) 返回系数大于0.95；c) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.l 反时限部分a) 长延时可整定到1000s；b) 热容量系数整定范围：1100；c) 反时限动作时间：动作值与计算值误差不大于5%或25ms.2.7.12 过电压保护过电压保护的主要性能为：a) 整定范围：100V160V,整定值允差2.5%；b) 返回系数不小于0.95；c) 动作延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.2.7.13 欠电压保护欠电压保护的主要性能为：a) 整定范围：10V100V,整定值允差2.5%；b) 返回系数不小于0.95；c) 动作延时整定范围：0.1s30s,允差0.8倍整定值时不超过1%整定值或40ms.2.7.14 过激磁保护过激磁保护的主要性能为：l 定时限部分a) 频率适用范围：20Hz65Hz；b) 基准电压整定范围：80V120V；c) 过激磁倍数整定范围：1.01.6,整定值允差2.5%；d) 返回系数不小于0.96；e) 延时整定范围：0.1s6000s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或70ms.l 反时限部分a) 频率适用范围：20Hz65Hz；b) 基准电压整定范围：80V120V；c) 长延时可整定到6000s；d) 反时限各点过激磁倍数整定范围：1.01.6,整定值允差2.5%；e) 返回系数不小于0.96；f) 反时限动作时间：动作值与计算值误差不大于5%或70ms.2.7.15 低励失磁保护低励失磁保护的主要性能为：a) 阻抗定值允差5%或0.1,其它定值允差2.5%；b) 阻抗整定范围：0200,电阻和电抗定值允差5%或0.1；c) 转子电压整定范围：20500V；d) 凸极功率整定范围：1W400W；e) 变励磁电压判据的斜率整定范围：0.0510；f) 机端和系统电压整定范围：30V100V；g) 延时整定范围：0.1s30s,允差不超过1%整定值或40ms；h) 长延时定值范围：0.1s2000s,允差不超过1%整定值或40ms.2.7.16 失步保护失步保护的主要性能为：a) 滑极次数整定范围：110；b) 失步保护电阻边界和变压器电抗整定范围：0100,电阻和电抗定值允差5%或0.1；c) 阻抗停留时间整定范围：0.01s1s.2.7.17 逆功率保护逆功率保护的主要性能为：a) 整定范围：1.0%50%；b) 返回系数不小于0.9；c) 有功最小整定不大于10W二次的三相功率,额定电流为5A,功率整定值允差10%.注：为发电机额定功率,以下同.2.7.18 频率异常保护频率异常保护的主要性能为：a) 频率测量范围：40Hz65Hz；b) 低频保护频率整定范围：45Hz49.99Hz,整定值允差0.02Hz；c) 过频保护频率整定范围：50.01Hz55Hz,整定值允差0.02Hz；d) 连续低频或过频保护延时整定范围：1s6000s；e) 频率累积延时整定范围：1min600min；f) 延时允差2.5%.2.7.19 误上电保护误上电保护的主要性能为：a) 电流整定范围：,整定值允差5或0.02；b) 1.2倍整定值时保护动作时间不大于220ms.2.7.20 起停机保护起停机保护的主要性能为：a) 零序电压整定范围：5V50V,整定值允差2.5%；b) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或70ms；c) 差动电流整定范围：,整定值允差5%或0.02；d) 差动固有延时不大于70ms.2.7.21 过电流保护过电流保护的主要性能为：1) 过电流保护a) 电流整定范围：,整定值允差2.5%或0.02；b) 返回系数不小于0.95；c) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.2) 低电压闭锁过电流保护电流可带记忆a) 过电流技术条件同1；b) 低电压整定范围：10V100V,整定值允差2.5%；c) 返回系数：低电压元件不大于1.1；d) 延时整定范围：0.1s30s,允差电流为1.2倍整定值、低电压为0.8倍整定值时不超过1%整定值或40ms.3) 复合电压闭锁过电流保护电流可带记忆a) 过电流技术条件同1；b) 低电压技术条件同2；c) 负序电压整定范围：2V40V,整定值允差2.5%或0.05V；d) 延时整定范围：0.1s30s,允差电流、负序电压为1.2倍整定值、低电压为0.8倍整定值时不超过1%整定值或40ms.4) 复合过电流保护电流可带记忆a) 低电压闭锁过电流技术条件同2；b) 负序电流整定范围：,整定值允差2.5%或；c) 延时整定范围：0.1s30s,允差1.2倍整定值时不超过1%整定值或40ms.2.7.22 阻抗保护阻抗保护的主要性能为：a) 整定范围：0100,整定值允差5%；b) 阻抗反向偏移比整定范围：0100；c) 精确工作电流不大于0.1；d) 延时整定范围：0.1s30s,允差0.8倍整定值时不超过1%整定值或40ms.3 保护原理和逻辑框图3.1 纵联差动保护3.1.1 保护原理纵联差动保护作为发电机内部相间短路故障的主保护,采用两段比率制动特性见图2.纵差保护有两种方案可选,即比率制动系数的纵差保护和比率制动斜率的纵差保护方案.方案一：比率制动系数的纵差保护,动作方程为： 1式中：、分别为差动电流和制动电流,计算公式分别为差动电流和制动电流.为差动电流起始值,为制动系数.其中：、分别为发电机机端和中性点的电流相量,均以指向系统为正.方案二：比率制动斜率的纵差保护,动作方程为： 2式中：为比率制动斜率,为拐点电流值,其它量意义与方案一表示相同.TA断线后发告警信号,TA断线是否闭锁差动保护可通过整定定值单中的功能位实现.为了防止一点在区内、一点区外的两点接地故障,还设有机端负序电压元件.在差动保护仅有一相满足动作条件时,除增加计算次数和TA异常判断次数外,同时机端负序电压大时,保护才发跳闸命令.为了提高保护的可靠性,在稳态量差动判别的基础上,增加采样值差动作为辅助判据.装置具有完善的抗TA饱和能力以与故障恢复过程中不平衡电流对差动保护的影响.当采用完全纵差保护时,机端和中性点侧应选用同型号、同变比的TA,两侧电流互感器的二次负载宜匹配一致,以最大减轻不平衡电流,降低定值,提高灵敏度.当中性点侧引入部分分支时,发电机完全纵差保护就构成了不完全差动保护,此时采用单相出口方式,并选用比率制动斜率的纵差保护方案.当采用不完全差动时,机端和中性点侧仍可采用同型号、同变比的TA,由装置自动调整平衡.图2 带比率制动特性的发电机纵联差动保护动作特性3.1.2 逻辑框图发电机完全纵差保护逻辑框图如图3,不完全纵差保护逻辑框图如图4.图3 发电机完全纵差保护动作逻辑图图4 发电机不完全纵差保护动作逻辑图3.1.3 整定内容和取值建议（1） 方案一整定比率制动系数方案只设两个定值.a) 最小动作电流定值ICD：最小动作电流ICD按躲过发电机额定工况下差动保护差动回路中的最大不平衡电流整定.一般地,通常整定为0.3,为发电机二次额定电流.b) 差动特性比率制动系数：.其中,为可靠系数取1.5,为非周期分量系数取2.0,为同型系数取1.0,为电流互感器比误差取0.1,通常为安全可靠=0.3.c) 按照上述原则整定的比率制动系数特性的差动保护,当发电机机端两相金属性短路时,差动保护的灵敏系数一定满足要求,不必进行灵敏度校验.（2） 方案二整定a) 最小动作电流定值ICD：.其中,为可靠系数,通常取1.5；为电流互感器比误差,与所采用电流互感器的型号有关,通常10P级电流互感器取0.06,5P级电流互感器取0.02.ICD建议整定为0.3.如果为不完全纵差,或两侧TA特性不一致时整定为0.4.b) 拐点电流定值IB：完全纵差保护通常可整定.不完全纵差保护通常可整定.c) 差动特性比率制动斜率：对于比率制动的纵差保护差动特性斜率的整定与灵敏度校验参考大型发电机变压器组继电保护整定计算导则.对于不完全差动保护,其灵敏度须经过专用的内部故障分析软件进行校验.通常对于发电机完全纵差,整定为0.30.5；不完全纵差或两侧TA特性不一致时整定为0.5.3.1.4 说明对于发电机完全纵差保护,机端和中性点电流互感器应选用同型号、同变比,而且为零度接线.当采用不完全纵差保护时,机端和中性点电流互感器仍可采用同型号、同变比的,由软件引入平衡系数进行调整.对于不完全差动保护,需输入分支系数.3.2 裂相横差保护3.2.1 保护原理发电机裂相横差保护作为内部相间和匝间短路故障的主保护,就是将一台发电机每相定子绕组一分为二,各配以电流互感器,检测两组电流互感器中的差流,当差动电流大于定值时,保护动作.当这两组电流互感器变比不同时可通过软件调整平衡.裂相横差保护采用比率制动原理和单相差动动作出口方式.裂相横差两个中性点的电流都以机端侧相电流作为基准侧.发电机完全纵差保护与裂相横差保护相比,主要的区别表现在：（1） 保护范围不同：发电机完全纵差保护主要反应内部相间短路故障而不反应匝间故障,而裂相横差保护既反应内部相间短路故障,也反应匝间故障.但是,经过理论分析,对于相间短路故障来说,完全纵差保护的灵敏度整体上要优于裂相横差保护.（2） 定值整定不同：发电机完全纵差保护的运行条件要好于裂相横差保护,裂相横差整定的差动特性动作范围要小于完全纵差保护.（3） 电流互感器装设的依据不同：对于不同机组,无需特殊的理论分析,只需取机端和中性点侧两组全电流即可构成完全纵差保护,电流互感器装设位置固定.对于多分支的发电机尤其是水轮发电机来说,裂相横差保护电流互感器的安装位置即两侧所取的分支数必须经过专用的内部故障分析软件才能确定,对于不同的机组,其取法是不同的.3.2.2 逻辑框图发电机裂相横差保护逻辑框图如图5.图5 发电机裂相横差保护动作逻辑图3.2.3 整定内容和取值建议1） 最小动作电流定值ICD：ICD由负荷工况下最大不平衡电流决定,它由两部分组成,即两组互感器在负荷工况下的比误差所造成的不平衡电流；由于定子与转子间气隙不同,使得各分支定子绕组也不相同所造成的不平衡电流.因此,裂相横差保护的最小动作电流比纵差保护的大.通常ICD整定为0.30.5,一般可整定为0.4.2） 拐点电流定值IB：为躲过发电机失磁失步运行时由于转子偏心产生的不平衡差动电流,.3） 差动特性斜率：为躲过区外故障时产生的最大暂态差流,建议整定为0.5.裂相横差保护的灵敏度须经过专用的内部故障分析软件进行校验.3.3 单元件横差保护3.3.1 保护原理对于定子绕组为双Y接线且中性点具有四个或六个引出线的发电机,单元件横差保护反应发电机两中性点连线上的电流,从而反应发电机的内部匝间、内部相间短路和分支开焊故障.单元件横差保护的判据为： 3式中：为单元件横差零序电流的基波分量；为横差电流定值.采用专用的零点滤波器和傅氏算法,单元件横差保护的三次谐波滤过比可达100倍以上.即使在系统频率偏移的情况下,保护仍然具有较高的三次谐波滤过比.虽然单元件横差零序电流回路的断线不会引起保护的误动,但是如果此零序电流回路断线没有被与时发现,当发生内部故障时就可能造成保护的拒动.为此,装置设置了单元件横差TA回路异常监视功能可通过控制字整定选用,当检测到TA回路异常时,发出告警信号,与时通知运行人员进行处理.该功能是否投入要根据实测值：当发电机负荷带至20%额定值时,通过装置面板进入测量量,观察横差电流的三次谐波分量Ihc3,若该值大于0.1A横差TA为5A时或0.02ATA为1A时,则投入横差零流TA回路异常监视功能；否则退出该功能.3.3.2 逻辑框图单元件横差保护逻辑框图见图6.图6 单元件横差保护逻辑图3.3.3 整定内容和取值建议1） 单元件横差电流定值IHC：单元件横差保护可根据用户的实际需要,实现传统的单元件横差和高灵敏单元件横差功能.当按照传统的单元件横差保护选取TA时,整定计算公式为：.高灵敏单元件横差保护用的互感器变比,根据发电机满载运行时中性点连线的最大不平衡电流,可选为、,宜选用较大变比的TA.高灵敏单元件横差保护动作电流设计值可初选为.作为该保护动作电流的运行值应整定为.其中,为可靠系数,取1.31.5；为非周分量系数,取1.52.0；为三次谐波滤过比,取100.和分别为最大外部短路电流和失磁失步时转子偏心在横差TA二次侧输出的零序不平衡电流的基波和三次谐波分量.2） 一点接地横差延时THC：即转子一点接地后单元件横差延时时间,THC一般可整定为0.5s.3.3.4 说明在具体的工程应用中,单元件横差保护用的TA变比,必须确保区内故障时TA的动热稳定性.此外,还应确保区内故障时,TA二次回路与保护装置不被损坏.保护装置内部的小TA有足够的抗饱和能力与动热稳定性.3.4 负序方向闭锁纵向零压匝间保护3.4.1 保护原理发电机发生匝间短路时机端专用TV采用全绝缘,且该TV一次侧中性点通过高压电缆与发电机中性点相连接的开口三角绕组两端会产生零序电压,利用这一特点可构成纵向零序电压的内部短路保护.保护判据为：.其中,为机端专用TV的开口三角零序电压的基波分量,为纵向零序电压定值.保护延时动作出口.为防止外部故障和电压互感器二次回路异常时纵向零序电压元件误动,增设稳态量负序方向元件作为闭锁元件负序方向元件可选择机端TA或中性点TA,内部匝间故障时,负序功率由发电机流向系统,稳态量负序方向元件参考3.5中的式6.当发电机未并网时,由于无负序电流,此时以负序电压作为闭锁元件.当发电机机端专用TV一次回路异常时,闭锁纵向零序电压判据.为了防止负序方向元件所用的TA断线或机端TV断线时,负序方向元件失去作用,此时发生匝间故障时可能闭锁匝间保护,为此自动投入一段高定值段,不经负序方向闭锁,经延时出口.高定值段的纵向零压和延时都可整定.装置设置了纵向零压回路异常监视功能,可通过控制字整定选用.当专用TV三个线电压均大于90V,开口三角零序电压的三次谐波分量小于一固定值,经延时10s判为专用TV开口三角零压回路异常,发告警信号,与时通知运行人员进行处理,以避免保护拒动情况的发生.该功能是否投入要根据实测值：当发电机空载运行,机端电压为额定电压时,通过装置面板进入测量量,观察纵向零压的三次谐波分量U3,若该值大于0.3V,则投入纵向零压回路异常监视功能；否则退出该功能.3.4.2 逻辑框图负序方向闭锁纵向零压保护逻辑框图见图7.其中,TV1为机端普通电压互感器,TV2为匝间专用电压互感器,TA为负序方向元件所用的电流互感器,使用机端TA或中性点侧TA可选择.图7 负序方向闭锁纵向零压匝间保护动作逻辑图3.4.3 整定内容和取值建议零序电压UZJ1的整定原则为能可靠躲过正常工况下由发电机纵向不对称与专用TV三相参数不一致产生的零序电压,而在定子绕组发生最小匝间短路时能可靠动作.高定值段零压UZJ2的整定,应躲过负序方向元件用的TV断线或TA断线、又发生外部故障时的最大纵向零序电压.建议UZJ2整定得不低于6V,TZJ2不少于0.2s.负序电流起动值I2Q和负序电压起动值U2Q装置内部固定.3.4.4 说明尽管在单纯TA或TV断线的情况下,由于负序方向元件不满足动作条件,保护不会误动.但装置还是考虑了TA和TV断线的检测功能.在发现TA或TV断线时发出告警信号并将负序方向元件闭锁,以防止在二次回路断线情况下又发生外部故障时造成保护误动.3.5 负序方向匝间保护3.5.1 保护原理对于由中性点只引出三个端子而无法装设单元件横差保护以与没有专用TV不能装设纵向零序电压保护的场合,可采用故障分量启动的负序方向匝间保护来实现定子绕组内部匝间故障的保护.保护采用负序电流的故障分量、负序电压的故障分量、负序功率的故障分量作为启动元件,20ms后切换为稳态量的负序方向作为延时判别元件,保护经200ms延时出口.故障分量启动元件动作判据为： 4式中：、分别为负序电流、负序电压、负序功率故障分量门槛值.负序功率的故障分量可按如下公式计算： 5式中：为故障分量负序方向继电器的最大灵敏角,一般为75.85.稳态量负序方向元件动作判据为： 6式中：、分别为负序电流、电压门槛值,装置内部固定；为负序方向元件. 稳态量负序方向继电器的最大灵敏角,一般为75.85.负序方向继电器的电压取自机端TV,电流取自中性点TA或机端TA可选择.内部故障时,负序功率由发电机流向系统.3.5.2 整定内容和取值建议1） 负序电流的故障分量、负序电压的故障分量、负序功率的故障分量：建议为1%,为3%,为0.1%.2） 负序电流起动值I2Q,负序电压起动值U2Q：负序电流起动值I2Q、负序电压起动值U2Q,装置内部固定.3） 延时元件T0：装置内部固定为0.2s.3.6 复合电压过电流电流可带记忆保护3.6.1 保护原理由负序电压与线电压启动的过电流保护,可作为发电机、变压器、高压母线与相邻线路故障的后备.复合电压过电流保护设一段两时限或两段两时限.电流取自发电机机端TA或中性点TA可选择的最大相电流,电压取自机端普通TV.对于自并励发电机,在短路故障后电流衰减变小,故障电流在过流保护动作出口前就可能已经返回,因此,在复合电压过流保护起动后,过流元件需带有记忆功能,使保护能可靠动作出口,电流是否带记忆功能可通过功能位选择.当TV断线时,根据控制字TV断线退出保护/不退出保护选择有不同的处理方式.当选择TV断线退出保护时,若机端普通TV断线,退出复压过流保护；当选择TV断线不退出保护时,若机端普通TV断线,认为复压条件满足,并且若用户选择电流带记忆,则要在TV断线后退出记忆功能,即复压过电流保护变为纯过电流保护.3.6.2 逻辑框图发电机复合电压过电流保护的各时限逻辑框图如图8.当不带电流记忆时,TV异常时,复合电压过电流保护变为过电流保护；当带电流记忆时,TV异常时退出记忆回路,即复压记忆过电流保护变为过电流保护.图8 发电机复压过流保护逻辑框图3.6.3 整定内容和取值建议1） 过流电流定值：过流电流定值的整