南方电网大型发电机及发变组保护技术规范1.doc
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ICS
备案号：
中国南方电网有限责任公司企业标准
Q/CSG
中国南方电网有限责任公司发布
2012-04-26实施
2012-04-26发布
南方电网大型发电机及发变组保护
技术规范
TechnicalspecificationforlargegeneratorandtransformerprotectionofCSG
Q/CSG110033-2012
目次
前言 II
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 总则 1
5 保护配置 1
6 技术要求 8
7 二次回路 14
8 配合要求 14
9 组屏（柜）设计 15
Q/CSG110033-2012
前言
为了降低继电保护现场作业风险，提高现场作业标准化水平，减少继电保护“三误”事故，统一各厂家大型发电机及发变组保护装置的技术要求、保护配置原则及相关的二次回路等，中国南方电网有限责任公司系统运行部组织编制了本规范。
本规范的内容包含大型发电机及发变组保护的配置原则、功能及技术要求、组屏（柜）方案和二次回路设计等。
凡南方电网内从事继电保护的运行维护、科研、设计、施工、制造等单位均应遵守本规范。
新建电厂的大型发电机及发变组保护均应执行本规范。
本规范的附录A为资料性附录。
本规范由中国南方电网有限责任公司系统运行部提出。
本规范由中国南方电网有限责任公司系统运行部归口并解释。
本规范在起草的过程中得到了广西电力工业勘察设计研究院、广东电网公司、广西电网公司、云南电网公司、贵州电网公司、海南电网公司和许继电气股份有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、国电南京自动化股份有限公司等单位的大力支持。
本规范主要起草人：
郑茂然、刘千宽、林杰梅、甘焱、黄玲光、周红阳、魏玉生、赵志强、全智娟、陈娟、刘可兴、蒙宁海、曹珍崇、蒙平、庞滔
37
南方电网大型发电机及发变组保护技术规范
1范围
本规范规定了中国南方电网大型发电机及发变组保护的配置、功能、技术要求、组屏、回路设计的原则。
本规范适用于中国南方电网内新建、扩建的100MW及以上大型水轮发电机及发变组、300MW及以上大型汽轮发电机及发变组继电保护装置。
技改项目可参照执行。
本规范与《南方电网继电保护通用技术规范》一起，构成大型发电机及发变组保护的全部技术要求。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本规范。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB/T14285-2006
继电保护和安全自动装置技术规程
GB/T14598.300-2008
微机变压器保护装置通用技术要求
DL/T478-2010
继电保护和安全自动装置通用技术条件
DL/T671-2010
发电机变压器组保护装置通用技术条件
DL/T684-1999
大型发电机变压器继电保护整定计算导则
DL/T769-2001
电力系统微机继电保护技术导则
DL/T770-2001
微机变压器保护装置通用技术条件
DL/T5132-2001
水力发电厂二次接线设计规范
DL/T5136-2001
火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程
DL/T5177-2003
水力发电厂继电保护设计导则
中国南方电网公司继电保护反事故措施汇编
3术语和定义
GB/T2900.1、GB/T2900.17、GB/T2900.49、DL/T478-2010确立的术语和定义适用于本标准。
4总则
4.1本标准旨在规范大型发电机及发变组保护的配置原则、技术要求、组屏（柜）方案、端子排设计、压板设置、二次回路设计要求，提高继电保护设备的标准化水平，为继电保护的制造、设计、管理和运行维护工作创造有利条件，提升继电保护运行管理水平。
4.2优先通过继电保护装置自身实现相关保护功能，尽可能减少外部输入量，以降低对相关回路和设备的依赖。
4.3优化回路设计，在确保可靠实现继电保护功能的前提下，尽可能减少屏（柜）内装置间以及屏（柜）间的连线。
5保护配置
5.1基本原则
5.1.1大型发电机及发变组保护应采用微机型保护，按双重化配置（非电气量保护除外），保护配置原则应是强化主保护、简化后备保护。
5.1.2每套发变组保护装置均应含完整的主保护及后备保护，宜使用主、后一体化的保护装置。
当发电机与变压器之间装设断路器时，发电机与变压器保护装置应分别独立设置。
发电机出口不装设断路器时，发电机与变压器保护装置可合并设置，每一套保护宜具有发电机纵联差动保护和变压器纵联差动保护功能。
5.1.3双重化配置的两套电气量保护的直流电源、电流回路、电压回路、开入量、跳闸回路等应相互独立，彼此没有电气联系，并且安装在各自柜内。
当运行中的一套保护因异常需退出或检修时，应不影响另一套保护的正常运行。
5.1.4非电量保护应设置独立的装置、独立的电源回路和出口跳闸回路，与电气量保护必须完全分开。
非电量保护宜独立组屏。
5.1.5双重化配置的两套电气量保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈。
非电量保护的跳闸回路应同时作用于断路器的两组跳闸线圈。
5.2发电机保护配置
5.2.1一般原则
5.2.1.1对于大型发电机的下列故障及异常运行状态，应按本条的规定，装设相应的保护。
a）定子绕组相间短路；
b）定子绕组接地；
c）定子绕组匝间短路；
d）发电机外部相间短路；
e）定子绕组过电压；
f）定子绕组过负荷；
g）转子表层（负序）过负荷：
h）励磁绕组过负荷；
i）励磁回路接地；
j）励磁电流异常下降或消失；
k）定子铁芯过励磁；
l）发电机逆功率；
m）频率异常；
n）失步；
o）发电机突然加电压；
p）发电机启、停故障；
q）断路器失灵；
r）发电机功率突降；
s）其他故障和异常运行。
5.2.1.2发电机出口装设断路器时，上述各项保护，宜根据故障和异常运行状态的性质及动力系统具体条件，分别动作于：
a）停机：
断开发电机出口断路器、灭磁。
对汽轮发电机，还要关闭主汽门；对水轮发电机还要关闭导叶。
b）解列灭磁：
断开发电机出口断路器、灭磁。
汽轮机甩负荷，水轮机关导叶至空载。
c）解列：
断开发电机出口断路器。
汽轮机甩负荷，水轮机关导叶至空载。
d）减出力：
将原动机出力减到给定值。
e）缩小故障影响范围：
断开预定的其他断路器。
f）程序跳闸：
对汽轮发电机首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳发电机出口断路器并灭磁；对水轮发电机，首先将导叶关到空载位置，再跳开发电机出口断路器并灭磁。
g）减励磁：
将发电机励磁电流减至给定值。
h）信号：
发出声光信号。
5.2.1.3发电机出口不装设断路器时，上述各项保护，宜根据故障和异常运行状态的性质及动力系统具体条件，分别动作于：
a）停机：
断开主变压器高、中压侧断路器、灭磁。
对汽轮发电机，还要关闭主汽门，断开高压厂用工作变压器低压侧分支断路器，启动厂用电源切换等；对水轮发电机还要关闭导叶。
b）解列灭磁：
断开主变压器高、中压侧断路器，灭磁。
汽轮机甩负荷，断开高压厂用工作变压器低压侧分支断路器，启动厂用电源切换等；水轮机关导叶至空载。
c）解列：
断开主变压器高、中压侧断路器。
汽轮机甩负荷，断开高压厂用工作变压器低压侧分支断路器，启动厂用电源切换等；水轮机关导叶至空载。
d）减出力：
将原动机出力减到给定值。
e）缩小故障影响范围：
断开预定的其他断路器。
f）程序跳闸：
对汽轮发电机首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳主变压器高、中压侧断路器并灭磁，断开高压厂用工作变压器低压侧分支断路器，启动厂用电源切换等；对水轮发电机，首先将导叶关到空载位置，再跳开主变压器高、中压侧断路器并灭磁。
g）减励磁：
将发电机励磁电流减至给定值。
h）厂用电源切换：
由厂用工作电源供电切换到备用电源供电。
i）高压厂用工作变压器分支跳闸：
断开高压厂用工作变压器本侧分支断路器。
j）信号：
发出声光信号。
5.2.2发电机定子绕组及其引出线相间短路主保护
5.2.2.1应装设纵联差动保护作为发电机定子绕组及其出线的相间短路故障的主保护,保护应瞬时动作于停机。
5.2.2.2当发电机定子绕组采用多分支结构时，经过计算分析，也可采用不完全纵差保护，作为发电机定子绕组及其引出线相间短路故障的主保护,保护应瞬时动作于停机。
5.2.3发电机定子绕组匝间短路保护
5.2.3.1对定子绕组为星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端的发电机，应装设零序电流型横差保护或裂相横差保护、不完全纵差保护作为定子绕组匝间短路故障主保护，保护应瞬时动作于停机。
5.2.3.2当定子绕组为星形接线、中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设定子匝间保护作为发电机定子绕组匝间短路故障的主保护，保护应瞬时动作于停机。
5.2.4发电机定子绕组单相接地保护
5.2.4.1应装设保护区为100%的定子接地保护作为发电机定子绕组单相接地故障保护。
100％定子接地保护可采用双频分离式或低频信号注入式原理。
5.2.4.2双频分离式100％定子接地保护由反应近机端侧单相接地的基波零序过电压保护和反应近中性点侧单相接地的三次谐波过电压保护两部分组成。
保护用的电压取自机端电压互感器和中性点接地配电变压器（消弧线圈）二次侧。
5.2.4.3当采用双频分离式100％定子接地保护时，必须将基波零序过电压保护与发电机中性点侧三次谐波过电压保护的出口分开，基波零序过电压保护应动作于停机，发电机中性点侧三次谐波过电压保护宜动作于信号。
5.2.5发电机相间短路后备保护
5.2.5.1装设负序过电流保护和复合电压启动过电流保护作为发电机外部相间短路故障保护和发电机主保护的后备，其电流元件应装设在发电机中性点侧，保护宜带有二段时限，以较短的时限动作于缩小故障影响的范围或动作于解列；以较长的时限动作于停机。
5.2.5.2自并励（无串联变压器）发电机宜采用带电流记忆的复合电压启动过电流保护，保护宜带有二段时限，以较短的时限动作于解列；以较长的时限动作于停机。
5.2.5.3对于按5.2.7.2和5.2.8.3规定装设了定子绕组对称反时限过负荷和不对称（负序）反时限过负荷保护，且保护综合特性对发变组所连接高压母线的相间短路故障具有必要的灵敏系数，并满足时间配合要求，可不再装设5.2.5.1规定的后备保护。
5.2.6发电机定子绕组过电压保护
5.2.6.1应装设过电压保护，作为发电机定子绕组异常过电压故障的保护。
水轮发电机过电压保护应动作于解列灭磁或停机，汽轮发电机过电压保护应动作于解列灭磁。
保护可采用两段式。
5.2.7发电机定子绕组过负荷保护
5.2.7.1定子绕组非直接冷却的发电机，应装设定时限过负荷保护作为过负荷引起的发电机定子绕组过电流故障的保护，带时限动作于信号。
5.2.7.2定子绕组为直接冷却且过负荷能力较低（例如低于1.5倍、60s），过负荷保护由定时限和反时限两部分组成。
a）定时限部分：
动作电流按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定，带时限动作于信号，在有条件时，可动作于自动减负荷。
b）反时限部分：
动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定，动作于停机或程序跳闸。
保护应反应电流变化时定子绕组的热积累过程。
不考虑在灵敏系数和时限方面与其他相间短路保护相配合。
5.2.8发电机转子表层（负序）过负荷保护
5.2.8.1对不对称负荷、非全相运行及外部不对称短路引起的负序电流，应装设发电机转子表层（负序）过负荷保护。
5.2.8.2A值（转子表层承受负序电流能力的常数）大于10的发电机，应装设定时限负序过负荷保护。
保护装置的动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流值和躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定，带时限动作于信号。
5.2.8.3A值（转子表层承受负序电流能力的常数）小于10的发电机，应装设由定时限和反时限两部分组成的转子表层过负荷保护。
a）定时限部分：
动作电流按发电机长期允许的负序电流值和躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定，带时限动作于信号。
b）反时限部分：
动作特性按发电机承受短时负序电流的能力确定，动作于停机或程序跳闸。
保护应能反应电流变化时发电机转子的热积累过程。
不考虑在灵敏系数和时限方面与其他相间短路保护相配合。
5.2.9发电机励磁绕组过负荷保护
5.2.9.1采用半导体整流励磁系统的发电机应装设励磁绕组过负荷保护，作为发电机励磁系统故障或强励时间过长引起的励磁绕组过负荷的保护。
5.2.9.2300MW以下的发电机，可装设定时限励磁绕组过负荷保护。
保护带时限动作于信号，必要时动作于解列灭磁。
5.2.9.3300MW及以上的发电机，保护可由定时限和反时限两部分组成。
a）定时限部分:
保护带时限动作于信号和降低励磁电流。
b）反时限部分:
保护动作于解列灭磁或停机，保护应能反映电流变化时励磁绕组的热积累过程。
5.2.10发电机转子一点接地保护
5.2.10.1应装设转子一点接地保护作为发电机转子一点接地故障的保护，延时动作于信号，宜减负荷平稳停机，有条件时可动作于程序跳闸。
5.2.10.2双重化配置的两套发电机转子一点接地保护，在正常运行时，应只投入其中一套保护。
5.2.11发电机失磁保护
5.2.11.1对发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障应装设失磁保护。
保护应由发变组保护装置实现。
5.2.11.2对汽轮发电机，失磁保护宜瞬时或短延时动作于信号，有条件的机组可进行励磁切换。
失磁后母线电压低于系统允许值时，带时限动作于解列。
当发电机母线电压低于保证厂用电稳定运行要求的电压时，带时限动作于解列，并切换厂用电源。
有条件的机组失磁保护也可动作于自动减出力。
当减出力至发电机失磁允许负荷以下，其运行时间接近于失磁允许运行限时时，可动作于程序跳闸。
5.2.11.3对水轮发电机，失磁保护应带时限动作于解列。
5.2.12发电机过励磁保护
5.2.12.1300MW及以上的发电机应装设过励磁保护，作为电压升高和频率降低时工作磁通密度过高引起绝缘过热老化的保护。
可装设定时限过励磁保护或反时限过励磁保护，有条件时应优先装设反时限过励磁保护。
a）定时限过励磁保护:
由低定值和高定值两部分组成，低定值部分带时限动作于信号和降低励磁电流，高定值部分动作于解列灭磁或程序跳闸。
b）反时限过励磁保护:
反时限特性曲线由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成。
上限定时限、反时限动作于解列灭磁，下限定时限动作于信号。
5.2.12.2发电机变压器组之间不装设断路器时可共用一套过励磁保护，其保护装于发电机电压侧，定值可按发电机或变压器的过励磁能力较低的要求整定。
5.2.12.3过激磁保护应有防止发电机单相接地误动作措施，电压元件应接入发电机机端的电压互感器线电压。
5.2.13发电机逆功率保护
5.2.13.1对发电机变为电动机运行的异常运行方式，应装设逆功率保护。
保护带时限动作于信号，经机组允许的逆功率时间延时动作于解列。
5.2.13.2对水轮发电机，当发电机调相运行时，应闭锁逆功率保护。
5.2.13.3对汽轮发电机，应装设程跳逆功率保护，与主汽门关闭接点串联后经延时作用于停机。
5.2.14发电机频率异常保护
5.2.14.1对低于额定频率带负载运行的汽轮发电机，应装设低频率保护作为发电机在频率偏低使汽轮机的叶片及其拉筋发生断裂故障的保护，动作于信号，并有低频累加功能，动作于信号、程序跳闸或停机。
5.2.14.2对高于额定频率带负载运行的汽轮发电机或水轮发电机，应装设高频率保护，保护动作于解列灭磁或程序跳闸。
5.2.15发电机失步保护
5.2.15.1300MW及以上发电机应装设失步保护，当系统发生非稳定振荡时保护系统或发电机安全。
5.2.15.2通常发电机失步保护动作于信号。
当振荡中心在发变组内部，失步运行时间超过整定值或失步运行滑极次数超过规定值时，保护动作于解列，并保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流。
5.2.16发电机轴电流保护
5.2.16.1水轮发电机推力轴承或导轴承绝缘损坏时，在感应电压作用下产生轴电流，为防止轴瓦过热烧损，水轮发电机宜装设轴电流保护。
保护瞬时动作于信号，亦可经时限动作于解列灭磁。
5.2.16.2轴电流保护宜采用套于大轴上的特殊专用电流互感器作为测量元件，也可采用其他电压型或泄漏电流型装置作为测量元件。
5.2.17发电机其他故障和异常运行保护
5.2.17.1300MW及以上容量发电机宜装设误上电保护。
用于当发电机在盘车或停机的情况下，发电机的断路器意外合闸，突然加上电压的保护。
5.2.17.2300MW及以上容量发电机应装设启停机保护。
用于发电机在启、停机过程中发生相间和接地故障时，防止某些保护装置受频率变化影响而拒动的保护。
5.2.17.3300MW及以上容量发电机出口断路器宜设断路器失灵保护，保护由保护跳闸输出接点启动，经三相电流或负序电流判别，保护动作后跟跳本断路器，再延时跳开相邻断路器。
5.2.17.4对有调相运行工况的水轮发电机组，在调相运行期间有可能失去电源时，应装设解列保护，保护装置可用低频保护，带时限动作于停机。
5.2.17.5发电机出口不装设断路器时，对发电机在同步过程中，由于主变高压侧断路器断口两侧电压周期性升高，使断口一相或两相击穿造成闪络故障，可设置断路器断口闪络保护，保护动作于解列灭磁。
5.2.17.6对发电机断水（采用水冷却系统的发电机）、热工保护、水力机械保护、发电机火灾和励磁系统故障等，应装设动作于信号、程序跳闸、解列灭磁或全停的非电气量保护。
5.2.17.7600MW及以上容量发电机宜装设低功率保护，用于发电机功率突降保护。
5.2.18励磁变压器和主励磁机保护
5.2.18.1自并励发电机的励磁变压器宜装设电流速断保护作为主保护，过电流保护作为后备保护，动作于停机。
5.2.18.2对交流励磁发电机的主励磁机的短路故障宜在中性点侧的TA回路装设电流速断保护作为主保护，过电流保护作为后备保护，动作于停机。
5.2.18.3励磁变压器应装设温度保护，保护设两段定值，低定值动作于信号，高定值动作于信号或停机。
5.2.19抽水蓄能发电机组保护
抽水蓄能发电机组应根据其机组容量和接线方式装设与水轮发电机相当的保护，且应能满足发电机、调相机或电动机不同运行方式的要求，并宜装设变频起动和发电机电制动停机需要的保护。
5.2.19.1差动保护应采用同一套差动保护装置能满足发电机和电动机两种不同运行方式的保护方案。
换相开关宜划入发电、电动机或主变压器的纵联差动保护区内。
5.2.19.2应装设能满足发电机或电动机两种不同运行方式的定时限或反时限过电流保护。
5.2.19.3应装设逆功率保护，并应在调相运行和切换到电动机运行方式时自动退出逆功率保护。
5.2.19.4应装设能满足发电机运行或电动机运行的失磁、失步保护。
并由运行方式切换发电机运行或电动机运行下其保护的投退。
5.2.19.5变频起动时宜闭锁可能由谐波引起误动的各种保护，起动结束后应自动解除其闭锁。
5.2.19.6对发电机电制动停机，宜装设防止定子绕组端头短接接触不良的保护，保护可短延时动作于切断电制动励磁电流。
电制动停机过程宜闭锁会发生误动的保护。
5.2.19.7为防止电动机工况下，输入功率过低和失去电源，发电、电动机应装设低功率保护，保护动作于停机。
5.2.19.8为防止发电、电动机调相运行工况失去电源，并作为电动工况低功率保护的后备，发电、电动机应装设低频保护。
保护在发电、电动工况下投入，在同步起动过程中退出。
保护在发电运行方式时可动作于调相转发电操作，在电动机运行方式时宜动作于解列灭磁。
5.2.19.9对同步起动过程中定子绕组及其连接母线设备的短路故障，应装设次同步保护，在起动过程中背靠背起动5s后投入，并网后退出。
保护可设速动和延时两段，动作于停机。
5.2.19.10为了防止发电、电动机失步运行，应参照5.2.15.2装设失步保护。
电动机运行方式时保护应动作于停机。
5.2.19.11为了防止换相开关因故障或误操作，造成发电、电动机组电压相序与旋转方向不一致，可装设电压相序保护，保护在起动时检测起动过程中的相序。
保护动作于闭锁自动操作回路和解列灭磁。
5.2.19.12在机组由水泵调相工况向水泵工况转换过程中，为防止机组在抽空状态下运行，损坏机组密封及导水机构，宜装设溅水功率保护。
溅水功率保护在发电及发电调相工况下闭锁。
保护可设延时段，动作于停机。
5.3发变组升压变压器保护配置
5.3.1一般原则
5.3.1.1对于大型发变组升压变压器的下列故障及异常运行方式，应按本章的规定装设相应的保护装置：
a）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；
b）绕组的匝间短路；
c）外部相间短路引起的过电流；
d）中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；
e）中性点非有效接地侧的单相接地故障；
f）过负荷；
g）过励磁；
h）油面降低；
i）变压器油面温度、绕组温度过高及油箱压力升高和冷却系统故障。
5.3.1.2当发电机与变压器之间不装设断路器时，上述各项故障的保护动作于跳变压器各侧断路器时，应同时动作于停机；当发电机与变压器之间装设断路器时，上述各项故障的保护动作于跳变压器各侧断路器时，宜同时动作于解列灭磁。
5.3.2主变压器内部、套管和引出线故障的主保护
5.3.2.1宜采用不同涌流闭锁原理的纵联差动保护做为变压器主保护，瞬时跳开变压器各侧断路器。
其中一套主保护应采用二次谐波制动原理的比率差动保护。
5.3.2.2每套主保护中应配置不经TA断线闭锁的差动速断保护，瞬时跳开变压器各侧断路器。
5.3.3主变压器相间短路后备保护
5.3.3.1双绕组变压器高压侧应装设复合电压启动的过电流保护。
保护为两段式，每段保护可带两段或三段时限，并以较短时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。
5.3.3.2三绕组变压器高、中压侧应装设复合电压启动的过电流保护和复合电压启动的方向过电流保护。
保护为两段式，每段保护可带两段或三段时限，并以较短时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。
5.3.3.3对有倒送电运行要求的变压器，应装设专门的倒送电过电流保护，保护带一段时限，跳开变压器各侧断路器。
正常运行时可用发电机出口断路器辅助触点等条件进行联锁退出该保护。
5.3.3.4变压器低压侧不另设相间短路后备保护，应利用装于发电机中性点侧的相间短路后备保护，作为高、中压侧外部、变压器和分支线相间短路后备保护。
5.3.3.5在满足灵敏性和选择性要求的情况下，应优先选用简单可靠的电流、电压保护作为后备保护，复合电压启动由变压器各侧电压构成“或”门逻辑。
对电流、电压保护不能满足灵敏性和选择性要求的可采用阻抗保护。
5.3.4主变压器单相接地短路后备保护
5.3.4.1当主变压器中性点
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