三峡发变组保护技术特点(尹项根)课件

三峡电站发电机变压器组保护

配置方案及技术特点华中科技大学电力系尹项根二零零三年六月12/17/2022学术报告1

三峡电站发电机变压器组保护

配置方案

报告内容目录三峡工程及电气系统概况三峡左岸电站发变组及其保护概况三峡机组继电保护关键技术问题三峡左岸电站发电机变压器组继电保护配置方案三峡机组继电保护装置的主要原理及技术特点12/17/2022三峡发变组保护—目录2报告内容目录三峡工程及电气系统概况1.三峡工程及电气系统概况三峡工程位于长江西陵峡中段，湖北宜昌三斗坪；三峡坝顶高程185m，正常蓄水位175m，坝顶全长1983m；三峡电站2003年8月首批4台机组开始发电，2008年全部建成投产；三峡工程是世界最大规模的水电枢纽工程，也是治理长江的关键工程，具有防洪、发电、航运、灌溉等综合效益；12/17/2022三峡发变组保护-工程概况（1/3）31.三峡工程及电气系统概况三峡工程位于长江西陵峡中段，湖北续1.三峡工程及电气系统概况三峡电站分为左岸电站，右岸电站及右岸地下电站等３个独立电站；左岸电站装机14台，右岸电站装机12台，地下电站装机6台（扩建预留）；单机容量700MW，总装机容量（只计地上电站）18.2GW；原定供电范围：华中、华东、四川重庆，最大送电分别为12.0、7.2、2.0GW，现增广东；三峡电站年发电量84.7TWh；12/17/2022三峡发变组保护-工程概况（2/3）4续1.三峡工程及电气系统概况三峡电站分为左岸电站，右岸电站续1.三峡工程及电气系统概况全部机组采用发电机变压器组扩大单元形式一次升压至500kV接入电力网；不设发电机端断路器（预留位置）；500kV主接线采用一个半断路器接线方式和置于厂坝之间的GIS封闭母线；左岸电站8回出线：分送荆门2回，荆州1回，万县2回及直流换流站3回。12/17/2022三峡发变组保护-工程概况（3/3）5续1.三峡工程及电气系统概况全部机组采用发电机变压器组扩大2.左岸发变组及保护概况左岸电站分为左一电厂（8台机组）和左二电厂（6台机组）；左一电厂：ABB和ALSTOM公司提供8台水轮机、发电机、变压器、GIS及相应发变组的保护与控制设备；左二电厂：SIEMENS和VGS公司提供6台水轮机、发电机、变压器、GIS及相应发变组的保护与控制设备；12/17/2022三峡发变组保护-机组及保护概况（1/5）62.左岸发变组及保护概况左岸电站分为左一电厂（8台机组）续2.左岸发变组及保护概况机组基本参数：U=20kV，I=22.453/24.249kA，P=700/756MW（777.8/840MVA)，COSφ=0.9，转速n=75rpm，极对数p=40；机组其它情况：水冷，自并励，定子绕组回叠波绕、每相5并联分支、每分支36(34)匝、每相对地电容1.4(1.8)μF，转子绕组对地电容0.5(2.6)μF，中性点高阻接地（经配电变）；变压器基本参数：840MVA，550kV/20kV，连接组Y0-d11，铁心形式为三相五柱整体，中性点直接或经小电抗接地，Uk=15%；12/17/2022三峡发变组保护-机组及保护概况（2/5）7续2.左岸发变组及保护概况机组基本参数：U=20kV，I=续2.左岸发变组及保护概况定子绕组分析图（ABB-ALSTOM发电机）：12/17/2022三峡发变组保护-机组及保护概况（3/5）8续2.左岸发变组及保护概况定子绕组分析图（ABB-ALS续2.左岸发变组及保护概况定子绕组分析图（SIEMENS-VGS发电机）：12/17/2022三峡发变组保护-机组及保护概况（4/5）9续2.左岸发变组及保护概况定子绕组分析图（SIEMENS-续2.左岸发变组及保护概况定子绕组分析：同相同支同槽，占77.8％／52.9％，同相异支同槽，占11.1％／17.6％，异相异支同槽，占11.1％／29.4％，最小同相同支同槽匝数，1匝／2匝，最小同支同槽匝比，2.78％／5.88％；定子短路分析：匝间、分支间、相间均可能发生短路。12/17/2022三峡发变组保护-机组及保护概况（5/5）10续2.左岸发变组及保护概况定子绕组分析：12/16/2023.机组保护关键技术问题因三峡巨型机组价格昂贵、地位重要，对以下几方面提出较高的技术要求：灵敏、速动、可靠、选择性；完备的保护功能配置，不留死角；主要和重要保护保证合理的冗余度；保护分区独立，局部失效不影响整体；自检和自诊断功能，能自闭锁和报警；智能化原理和数字化技术。12/17/2022三峡发变组保护-关键问题（1/2）113.机组保护关键技术问题因三峡巨型机组价格昂贵、地位重要，续3.机组保护关键技术问题因三峡机组定子绕组分支数多，使短路、断线主保护灵敏度难以达到；因三峡机组定子绕组匝间短路可能性大，必须配置匝间保护，技术难度大；因三峡机组定子绕组对地分布电容大，绝缘监测和定子接地保护的难度大；因三峡机组转子绕组对地分布电容大，绝缘监测和转子一点接地保护难度大。12/17/2022三峡发变组保护-关键问题（2/2）12续3.机组保护关键技术问题因三峡机组定子绕组分支数多，使短4.左岸发变组保护配置发变组保护系统特点：全数字式保护系统，两个全独立子系统形成双重化双屏结构，硬、软件自检和容错功能，防止直流换流站谐波影响的措施，故障录波和事件顺序记录功能（分辨率＜5ms），与电站时钟同步功能（误差≤1ms）；12/17/2022三峡发变组保护-配置（1/8）134.左岸发变组保护配置发变组保护系统特点：12/16/20续4.左岸发变组保护配置发变组保护系统配置——子系统Ａ：01,87GSP,发电机完全纵差02,87GUP,发电机裂相（分相横差）03,64G,发电机定子接地*04,40G,发电机失磁*05,78G,发电机失步06,11G,发电机后备07,51G,发电机定子过负荷（过流）08,59G,发电机定子过电压12/17/2022三峡发变组保护-配置（2/8,A-1）14续4.左岸发变组保护配置发变组保护系统配置——子系统Ａ：1续4.左岸发变组保护配置09,52B,断路器保护10,87T,主变压器差动*11,51TN,主变压器零序*12,51ST,厂用变压器过流13,51STL,厂用变压器过负荷14,51ET,励磁变压器过流15,51ETL,励磁变压器过负荷16,95,TV断线闭锁？17,96,TA断线闭锁12/17/2022三峡发变组保护-配置（3/8,A-2）15续4.左岸发变组保护配置09,52B,断路器续4.左岸发变组保护配置18,54T,主变冷却系统故障19,63T,主变压力释放20,80TL,主变轻瓦斯21,54ST,厂用变冷却系统故障22,63ST,厂用压力释放23,80STL,厂用变轻瓦斯24,54ET,励磁变冷却系统故障25,63ET,励磁压力释放26,80ETL,励磁变轻瓦斯12/17/2022三峡发变组保护-配置（4/8,A-3）16续4.左岸发变组保护配置18,54T,主变冷续4.左岸发变组保护配置其它保护：清洁水中断，瓦温过高，过速，油压过低。12/17/2022三峡发变组保护-配置（5/8,A-4）17续4.左岸发变组保护配置其它保护：12/16/2022三峡续4.左岸发变组保护配置发变组保护系统配置——子系统Ｂ：01,60G,发电机不平衡（单元件横差）02,64G,发电机定子接地*03,40G,发电机失磁*04,51GR,发电机负序电流05,24G,发电机变压器组过激磁06,64E,励磁绕组一点接地07,38/51上导轴承绝缘监视08,51EL,励磁绕组过负荷12/17/2022三峡发变组保护-配置（6/8,B-1）18续4.左岸发变组保护配置发变组保护系统配置——子系统Ｂ：1续4.左岸发变组保护配置09,87T,主变差动*10,51TN,主变零序*11,87ST,厂用变差动12,87ET,励磁变差动13,95,TV断线闭锁14,96,TA断线闭锁15,80TH,主变重瓦斯16,49T,主变温度升高17,80STH,厂用变重瓦斯12/17/2022三峡发变组保护-配置（7/8,B-2）19续4.左岸发变组保护配置09,87T,主变差续4.左岸发变组保护配置18,49ST,厂用变温度升高19,80ETH,励磁变重瓦斯20,49ET,励磁变温度升高12/17/2022三峡发变组保护-配置（8/8,B-3）20续4.左岸发变组保护配置18,49ST,厂用变温5.发变组保护原理及技术特点定子匝间短路保护之一：裂相保护定子每相绕组5分支在中性点侧分为两组，每组安装TA，反相引入装置构成差动回路（分相横差保护）；第一组：1-2-3分支，TA变比18000/1；第二组：4-5分支，TA变比12000/1；特点：ABB改进标积制动，Siemens比率制动，初始量饱和识别。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（1/8）215.发变组保护原理及技术特点定子匝间短路保护之一：裂相保护续5.发变组保护原理及技术特点定子匝间短路保护之二：不平衡保护定子每相绕组5分支在中性点侧分为两组，属同组的三相绕组并联，在两组连线上安装TA（单元件横联差动）；TA变比500/1；特点：ABB瞬时最大值，特殊延时控制Siemens模值；问题：抑制三次谐波；校核TA变比防饱和。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（2/8）22续5.发变组保护原理及技术特点定子匝间短路保护之二：不平衡续5.发变组保护原理及技术特点定子相间短路保护：纵联差动保护分相差动，定子每相绕组在机端和中性点侧分别安装TA，同相引入装置构成差动回路；TA变比30000/1；特点：ABB改进标积制动，多侧电流直接引入，最大侧电流选择，Siemens比率制动，初始量饱和识别。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（3/8）23续5.发变组保护原理及技术特点定子相间短路保护：纵联差动保续5.发变组保护原理及技术特点定子绕组接地保护：基波零序电压结合外加交流注入信号方案（前者构成95%保护区，前者构成100%保护区并实现绝缘监视）—ABB方案（发信与跳闸）：零序电压取自机端和中性点（不同测点构成双重化，A、B屏共4套），由中性点变压器二次侧注入12.5Hz信号，检测对地绝缘电阻。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（4/8）24续5.发变组保护原理及技术特点定子绕组接地保护：基波零序电续5.发变组保护原理及技术特点定、转子接地保护共用注入电源；SIEMENS方案（发信与跳闸）：零序电压取自中性点（A、B屏共2套），由中性点变压器二次侧注入20.0Hz正弦信号，检测对地绝缘电阻。问题（定子接地）：零序电压方案需抑制三次谐波，可增加变压器高压侧接地闭锁措施，提高灵敏度。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（5/8）25续5.发变组保护原理及技术特点定、转子接地保护共用注入电源续5.发变组保护原理及技术特点励磁绕组及回路接地保护（发信与跳闸）：ABB方案：经隔直电容对励磁绕组双极注入12.5Hz信号，检测对地绝缘；SIEMENS方案：通过耦合单元（两只40k电阻）给励磁回路双极注入变极性直流偏置电压信号，检测绝缘；用切换方式消除励磁电压影响。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（6/8）26续5.发变组保护原理及技术特点励磁绕组及回路接地保护（发信续5.发变组保护原理及技术特点变压器差动保护：ABB方案：比率制动同发差，相位调整及相电流差，差流速断，及二次谐波比制动；SIEMENS方案：比率制动同发差，相位调整及相电流差，差流速断，及二次、五次谐波比制动，零序差流补偿（零差）。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（7/8）27续5.发变组保护原理及技术特点变压器差动保护：12/16/续5.发变组保护原理及技术特点多种反时限过负荷保护：含发电机定子绕组、励磁绕组过负荷，转子表层过热，变压器过负荷及发变组过激磁保护。ABB方案：特点；SIEMENS方案：特点。12/17/2022三峡发变组保护—保护原理及特点（8/8）28续5.发变组保护原理及技术特点多种反时限过负荷保护：12/

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补充通报内容南方电网联网中广东与海南联网及保护概况

500kV海底电缆及架空混合线路湛江至海口：139＋31＋11km分布电容问题、电抗器配置问题继电保护相关问题OCT、OPT应用及二次回路光纤数字化

OCT、OPT技术发展及工程应用二次回路光电数字化问题输电线路TCSC应用及本题保护12/17/2022三峡发变组保护—目录30补充通报内容南方电网联网中广东与海

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