變壓器、發(fā)電機、發(fā)電機組保護

聯(lián)合參謀學院 2013-12-20

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變壓器：主保護：瓦斯保護、差動保護
瓦斯保護，屬于機械保護，用于保護變壓器內(nèi)部故障，又分輕瓦斯和重瓦斯之分，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于掉閘，動作原理是變壓器內(nèi)部短路過熱產(chǎn)生氣體，氣體由于密度較輕聚集于變壓器上部，上部空氣增多則對變壓器油產(chǎn)生向下的壓力使油的液面下降，油杯浮力減小隨著油面下降致使接觸節(jié)點輕瓦斯動作，重瓦斯與之原理相同，只是重瓦斯油杯處于輕瓦斯油杯下方，只有更大事故的才能啟動。

差動保護：變壓器差動保護是在變壓器一次側(cè)、二次側(cè)各裝一個CT，由于大部分變壓器是星角接線，所以兩個CT要求是角星接線，這樣才能使輸出的相位、電壓等數(shù)據(jù)具有可比性（主要是由于變壓器星角接線后一次側(cè)、二次側(cè)會產(chǎn)生30°的相角差）。外部故障時，變壓器兩側(cè)同時變化則保護不會動作，內(nèi)部故障時兩側(cè)產(chǎn)生變化則引起差動動作。

后備保護：主要包括過電流、復合電壓起動的過電流保護和負序電流保護。
后備保護需要有一定時限，也就是說不能在主保護無故障時提前動作，要滯后于主保護的動作時間。
三種后備保護只是靈敏度不同，所以三種后備保護不一定要全部使用，其中過電流保護最簡單，多用于保護普通的降壓變壓器，動作原理簡單，就是當電流超過一定數(shù)值時引起保護動作（不是根據(jù)短路電流整定的數(shù)值，而是根據(jù)一定的過電流數(shù)值整定的），復合電壓起動的過電流保護是用于保護升壓變壓器及當過流保護靈敏度不夠時的降壓變壓器，引起保護動作的條件不僅僅是過電流還有低電壓，當同時滿足兩個條件時保護才能動作，這樣就可以減少誤動的機會，負序電流保護用于保護大容量變壓器或者聯(lián)絡(luò)電壓器，是將負序電流整定出來，正常情況下負序電流為零，當發(fā)生非三相短路的任何故障時負序電流都有變化

，則保護可以啟動，因此加裝一個單相低電壓起動的過電流保護裝置就可以實現(xiàn)保護的目的，總體來說三種保護可以說一個比一個高級，但反過來說一個比一個復雜，投資也是不一樣的，因此要實際考慮變壓器的重要性來選取保護，另外保護越復雜則接線越多，可靠性就得不到保證，所以要權(quán)衡利弊。

后后備保護
過負荷保護就是當變壓器長時間超額定功率或容量運行時保護動作，如果是發(fā)電站的變壓器，三相負荷基本上都是平衡的，所以可以只裝在一相上即可（節(jié)省資金?。。?
接地保護：零序電流保護和零序電壓保護（這個我不太懂，希望老師傅可以指點一下，看我這樣理解可以不）
零序電流保護只要是用于中性點接地的變壓器，因為單相接地時會產(chǎn)生回路，此時電流零序比較大，保護較靈敏，零序電壓保護用于保護中性點不接地的變壓器，此時不形成回路則電流小但電壓高，容易引起動作。（確實不懂，不敢說太多，希望老師傅批評指正。）

發(fā)電機：
發(fā)電機的差動保護分橫差、縱差，橫差就是匝間短路，縱差就是相間短路
現(xiàn)在大容量機組（為了防止定子單星型接線時負擔較大）多是雙星型接線，這樣就會產(chǎn)生例如A1相與A2相匝間短路，此時就需要橫差保護，因為這時縱差電流不會很大，動作靈敏度不高，單星形接線一樣道理，另外匝間短路時會產(chǎn)生二次諧波，也可以利用二次諧波保護（優(yōu)點：靈敏，缺點：外部短路時也會產(chǎn)生二次諧波容易引起誤動作，就需要加裝方向閉鎖裝置，總結(jié)成兩個字就是“費錢”）來反映匝間短路，不過這種涉及到諧波保護的都比較復雜，小機組基本上沒有。

縱差保護就是差動保護與變壓器一樣，就是不用再考慮星接、角接了，使用同型號的CT就行了。就是像發(fā)電機這種設(shè)備都會有一些不定因素對保護有擾動，因此需要一些特殊處理（例如為防止三次諧波擾動需要使用速飽和變壓器等）。

接地保護：零序電壓保護，零序電流保護和三次諧波保護。（有的超小型機組甚至三種都沒有，靠差動保護代替了）
零序電流保護就是在發(fā)電機直接帶較多廠用電時，此時外接元件對地電容比較大，當單點接地時就會形成較大的零序電流，保護容易動作

零序電壓保護就多用于發(fā)電機變壓器組了，此時外接元件比較少，單點接地零序電流很小但電壓比較高，因此可以可靠動作，但當繞組靠近中性點處接地時零序電壓也很小，所以有一定的保護死區(qū)，此時可以考三次諧波保護（費錢！，同二次諧波保護一樣，小機組基本不用，另外靠近中性點處正常時電壓也比較小，絕緣不易損壞，所以基本也不會發(fā)生接地情況）。還有就是零序電壓保護是接在三相五柱PT的開口三角側(cè)的

勵磁回路接地保護：勵磁一點接地保護和勵磁兩點接地保護（勵磁接地保護就是轉(zhuǎn)子接地保護?。┮稽c接地發(fā)信號，兩點接地則跳閘
勵磁一點接地保護主要采用疊加直流電壓式，通過勵磁繞組與地之間的電阻變化來反映是否接地。

勵磁兩點接地保護是在發(fā)生一點接地之后投入的，因為兩點接地保護需要利用一點接地才能動作，所以不需要時時投入，兩點接地保護主要采用直流電橋原理，一點接地時形成電橋，兩點接地時電橋平衡被破壞則保護動作。但存在死區(qū)，當接地點比較靠近時不平衡電流較小，繼電器可能拒絕動作。另外由于兩點保護需要利用一點接地才能產(chǎn)生電橋，如果一點接地之后馬上出現(xiàn)兩點接地情況可能工作人員來不及投入，轉(zhuǎn)子繞組將會無保護運行，這也是一個很大的弊端。

失磁保護：
失磁就是勵磁電流突然全部消失或部分消失導致磁場突然全部或部分消失，失磁后會導致發(fā)電機吸收無功，發(fā)出有功處于進相狀態(tài)，很可能會拖垮系統(tǒng)，另外由于轉(zhuǎn)矩等原因會使發(fā)電機進入異步運行狀態(tài)，此時由于大部分發(fā)電機都有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，當發(fā)電機由系統(tǒng)吸收無功導致系統(tǒng)電壓降低，自動調(diào)節(jié)勵磁增加，這是就有可能產(chǎn)生過電流，導致各種后備保護誤動作。由于失磁時會由原來的發(fā)出無功變?yōu)槲諢o功，方向發(fā)生了變化，可以以此為依據(jù)選擇繼電器，另外也可以利用阻抗繼電器的阻抗復平面來反映失磁變化。

負序過電流保護（由于發(fā)電機電壓基本為一定值，因此也可叫負序過負荷保護）
發(fā)電機負序過電流保護與變壓器負序過電流保護原理基本一致，只是發(fā)電機負序過電流保護有定時限和反時限之分，定時限就是在電流到達一定值時并超過整定的時限時動作，反時限則是當電流超過整定值大時工作時間較少，反之亦然。

發(fā)電機變壓器組保護
由于發(fā)電機組可以看做是一個工作元件，因此很多保護可以同時利用以減少投資，例如差動保護、后備保護和過負荷保護等。

差動保護：發(fā)電機組差動保護可以采取大差動保護，即將兩個CT裝在發(fā)電機中性點側(cè)和變壓器高壓側(cè)，這樣可以保護整個發(fā)電機組，如果接入廠用電可以把廠用電分支一起接入差動保護之中采用兩套差動保護。

后備保護：后備保護應將CT接到發(fā)電機中性點側(cè)，PT接到發(fā)電機出口側(cè)，當有廠用電的情況下應該分兩個時限斷開各開關(guān)，首先斷變壓器高壓側(cè)保證廠用電，然后在斷開其他斷路器和勵磁開關(guān)。

接地保護：由于此時發(fā)電機所接元件不多，對地電容不大，因此要使用零序電壓保護，對于較重要機組可加裝三次諧波保護，普通機組單用零序電壓保護就可以了。

保護有：發(fā)電機差動保護、復合電壓起動過電流保護、失磁保護、過電壓保護、發(fā)電機勵磁回路一點接地保護、發(fā)電機勵磁回路兩點接地保護、過負荷保護、變壓器差動保護、瓦斯保護、變壓器高壓側(cè)零序保護、低壓側(cè)單相接地保護、變壓器溫度保護。

保護有：發(fā)電機主變大差動保護、重瓦斯、低壓閉鎖過流、負序過電流保護、勵磁回路一點接地、勵磁回路兩點接地、過負荷保護、負序過負荷保護、零序電壓保護、差動短線、輕瓦斯、變壓器溫度保護、PT斷線保護。