GB/T 32898-2016 抽水蓄能发电电动机变压器组继电保护配置导则

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口目

中华人民共和国国彖标准

GB/T32898—2016

抽水蓄能发电电动机变压器组继电保护

配置导

Configurationguideofrelayprotectionforpump-storagegeneratorand

transformerunit

2016-08-29发布2017-03-01实施

GB/T32898—2016

目次

前言m

i范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4总2

5发电电动机保护2

6变压器保护8

7对相关回路及设备的要求10

附录A（资料性附录）抽水蓄能电站发电电动机变压器组保护配置参考样例12

附录B（资料性附录）抽水蓄能电站发电电动机变压器组保护出口方式参考样例15

附录C（资料性附录）抽水蓄能电站发电电动机变压器组保护闭锁逻辑参考样例18

参考文献21

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GB/T32898—2016

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刖吕

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由中国电力企业联合会提出并归口。

本标准主要起草单位：国网新源控股有限公司、南网调峰调频发电公司、南京南瑞继保电气有限公

司、华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司、湖北白莲河抽水蓄能有限公司、国网新源控股有限公司北京

十三陵蓄能电厂、华东宜兴抽水蓄能有限公司。

本标准主要起草人:冯伊平、李建光、郝国文、李华、王光、贺儒飞、叶炜敏、景城、吕志娟、孟繁聪、

李德华、蔡朝晖、陈俊、王凯、张永会、黄建德、李建辉、沈全荣、黄坤、余晓燕、杨剑虹、张磊。

m

GB/T32898—2016

抽水蓄能发电电动机变压器组继电保护

配置导

1范围

本标准规定了抽水蓄能电站发电电动机、主变压器、励磁变压器继电保护的基本配置原、出口方

式、闭锁逻辑、相关回路及设备要求。

本标准适用于装设单机容量为150MW及以上的可逆式水泵水轮发电机组、发电电动机机端装设

断路器和换相开关的抽水蓄能电站发电电动机变压器组继电保护设计。

单机容量150MW以下或其他主接线方式的抽水蓄能电站可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2900.1电丁术语基本术语

GB/T2900.17电工术语量度继电器

GB/T2900.49电工术语电力系统保护

3术语和定义

GB/T2900.1、GB/T2900.17,GB/T2900.49中界定的以及以下术语和定义适用于本文件。

3.1

发电工况generatormode

从上水库放水流向下水库，驱动机组水泵水轮机转轮转动，将水势能转化为电能的运行状态。

3.2

抽水工况pumpmode

机组从下水库向上水库抽水，将电能转化为水势能的运行状态。

3.3

发电调相工况generatorcondensermode

转轮室压水后转轮在空气中旋转，机组发电方向并网运行的状态。

3.4

抽水调相工况pumpcondensermode

转轮室压水后转轮在空气中旋转，机组抽水方向并网运行的状态。

3.5

静止变频启动staticfrequencyconverterstartup

利用静止变频装置通过启动回路驱动机组以抽水方向启动的启动方式。

3.6

背靠背启动backtobackstartup

一台机组以拖动丁况启动，通过启动回路驱动另一台机组以抽水方向启动的同步启动方式。

1

GB/T32898—2016

3.7

拖动工况1unchermode

机组以背靠背方式启动，拖动机运行在发电方向并提供变频电流将被拖动机拖至额定转速并且并

网的一种T况。

3.8

被拖动工况launchedmode

机组以背靠背方式启动，被拖动机组在抽水方向被拖至额定转速并并网的一种工况。

3.9

电气制动electricbraking

机组在正常和非电气故障停机时合上机端短路开关并施加励磁，产生电磁制动力矩加速停机的

过程。

4总

4.1发电电动机变压器组的各种运行T况应配置完善的保护。

4.2发电电动机变压器组继电保护除非电量保护外应双重化配置。

4.3发电电动机和主变压器应各至少配置一套各种运行工况投入的纵差保护。

4.4发电电动机差动保护应根据定子绕组形式和工程实际条件配置。

4.5发电电动机变压器组继电保护的外部闭锁信号宜直接取自断路器、隔离开关等设备的辅助接点，

保护闭锁不应采用改变保护定值方式实现。

4.6发电电动机变压器组保护装置的电压、电流宜采用软件换相方式适应各种T况的转换。

5发电电动机保护

5.1一般原

5.1.1下列故障及异常运行方式应装设相应的保护：

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)定子绕组分支断线；

e)发电电动机外部相间短路

f)定子绕组过电压；

g)定子绕组过负荷；

h)转子表层（负序）过负荷；

i)励磁回路接地；

j)励磁电流异常下降或消失

k)定子铁芯过激磁；

1)发电机逆功率；

m)频率异常；

n)失步；

o)发电电动机突然加电压；

P）轴承绝缘破坏；

q)抽水T况失电或低电压；

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GB/T32898—2016

r）调相工况失电；

s）静止变频器启动或背靠背启动过程故障；

t）电气制动短路开关触头接触不良；

u）启动过程中相序错误；

v）其他故障和异常运行。

5.1.2针对5.1.1所列故障及异常运行方式，宜配置保护如下：

a）纵差保护（含完全纵差保护、不完全纵差保护）；

b）横差保护（含裂相横差保护、单元件横差保护）；

c）复合电压过流保护；

d）定子接地保护；

）转子接地保护；

f）过励磁保护；

g）过电压保护；

h）低电压保护；

1）过频保护；

j）低频保护；

k）失磁保护；

l）失步保护；

m）转子表层（负序）过负荷保护；

n）定子过负荷保护；

o）发电机逆功率保护；

P）电动机低功率保护；

q）误上电保护；

r）低频过电流保护；

s）电压相序保护；

t）电流不平衡保护；

u）轴电流保护或轴承绝缘保护；

v）断路器失灵保护。

发电电动机保护功能配置可参照附录A的表A.1和图A.1。

5.1.3保护出口方式如下：

a）停机；

b）程序跳闸；

c）缩小故障影响范围；

d）灭磁；

）发信。

发电电动机保护岀口方式可参照附录B的表B.1。

5.2配置与技术要求

5.2.1纵差保护

5.2.1.1配置原：

a）应装设完全纵差保护，反应定子绕组及其引出线的相间短路故障，动作于停机；

b）可装设不完全纵差保护，反应定子绕组及其引出线的相间短路、匝间短路和分支开焊故障，动

作于停机；

c）考虑与主变压器纵差保护配合，可配置保护范围包含换相开关或发电电动机断路器的完全纵

3

GB/T32898—2016

差保护。

5.2.1.2保护闭锁逻辑：

a)差动范围包含电气制动短路开关的应在电气制动时闭锁；

b)差动范围包含被拖动隔离开关的应在静止变频器启动和背靠背启动时闭锁；

c)差动范围包含拖动隔离开关的应在拖动工况时闭锁。

5.2.1.3技术要求：

a)电流互感器二次回路断线时不应闭锁差动保护；

b)额定频率运行时保护动作时间（2倍整定电流时）不大于30ms；

c)低于额定频率运行时保护动作时间（2倍整定电流时）不大于2倍电气周期；

d)纵差保护在10Hz〜55Hz范围内应正常丁作，10Hz以下应采取措施防止误动。

5.2.2横差保护

5.2.2.1配置原：

装设裂相横差保护或单元件横差保护，反应定子绕组的匝间短路、分支开焊以及相间短路故障，动

作于停机。

5.2.2.2保护闭锁逻辑：

所有T况均不应闭锁。

5.2.2.3技术要求：

a)电流互感器二次回路断线时不应闭锁裂相横差保护；

b)额定频率运行时保护动作时间（2倍整定电流时）不大于30ms；

c)低于额定频率运行时保护动作时间（2倍整定电流时）不大于2倍电气周期；

d)横差保护在10Hz〜55Hz范围内应正常丁作，10Hz以下应采取措施防止误动。

5.2.3复合电压过流保护

5.2.3.1配置原：

装设复合电压过流保护，反应定子绕组及其引出线的相间短路故障，动作于停机,

5.2.3.2保护闭锁逻辑：

所有T况不宜闭锁。

5.2.3.3技术要求：

宜具有电流记忆（保持）功能。

5.2.4定子接地保护

5.2.4.1配置原：

a)一套保护装置装设注入式100%定子接地保护，反应定子绕组及其引出线的单相接地故障，动

作于停机；

b)另一套保护装置装设零序电压定子接地保护，反应定子绕组及其引出线的单相接地故障，动作

于停机。

5.2.4.2保护闭锁逻辑：

注入式100%定子接地保护电阻判据宜在静止变频器启动、背靠背启动、电气制动时闭锁，也可采

用特定低频段闭锁的方式。

5.2.4.3技术要求：

a)注入源应具有电压消失、故障或过载报警功能；

b)注入式100%定子接地保护可靠反映的发电电动机中性点接地电阻值不低于1kn；

c)零序电压定子接地保护在10Hz〜55Hz范围内应正常工作。

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5.2.5转子接地保护

5.2.5.1配置原：

a）装设转子接地保护，反应转子绕组及其引出线的接地故障，保护动作于发信或程序跳闸；

b）转子接地保护正常运行时投入其中一套，另一套作为冷备用。

5.2.5.2保护闭锁逻辑：

所有工况均不应闭锁。

5.2.5.3技术要求：

采用注入式原理时应具有注入源电压异常报警功能。

5.2.6过励磁保护

5.2.6.1配置原：

a）装设发电电动机过励磁保护，反应频率降低、电压升高引起的铁芯丁作磁密过高；

b）过励磁保护宜由定时限和反时限两部分组成，定时限部分低定值段动作于发信，定时限部分高

定值段和反时限过励磁保护动作于停机。

5.2.6.2保护闭锁逻辑：

所有工况均不闭锁。

5.2.6.3技术要求：

a）应在10Hz〜65Hz范围内正常工作，10Hz以下应采取措施防止误动；

b）不宜采用相电压，以防止接地故障时误动。

5.2.7过电压保护

5.2.7.1配置原：

装设发电电动机过电压保护，反应发电电动机定子过电压异常，防止定子绕组绝缘遭受破坏，动作

于停机。

5.2.7.2保护闭锁逻辑：

所有工况均不应闭锁。

5.2.8低电压保护

5.281配置原：

装设发电电动机低电压保护，反应抽水工况、发电调相工况和抽水调相工况运行时失电故障或低电

压,动作于停机。

5.282保护闭锁逻辑：

除抽水工况、发电调相丁况和抽水调相工况外，其他工况均应闭锁。

5.2.9频率异常保护

5.2.9.1配置原：

a）装设发电电动机过频保护，宜动作于程序跳闸；

b）装设发电电动机低频保护，反应抽水工况、发电调相T况和抽水调相工况运行时失电故障或系

统频率过低，动作于停机。

5.2.9.2保护闭锁逻辑：

a）过频保护在所有工况下均不应闭锁；

b）低频保护除抽水工况、发电调相T况和抽水调相T况外，其他工况均应闭锁。

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5.2.10失磁保护

5.2.10.1配置原：

装设发电电动机失磁保护，反应励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障，动作于停机。

5.2.10.2保护闭锁逻辑：

失磁保护应在机组并网前闭锁。

5.2.11失步保护

5.2.11.1配置原：

装设失步保护，反应发电电动机与系统失去同步时的异步运行状态。失步保护动作于发信，当振荡

中心位于发电电动机一变压器组内部或失步振荡次数超过设定值、对发电电动机安全构成威胁时，作用

于停机。

5.2.11.2保护闭锁逻辑：

失步保护应在机组并网前闭锁。

5.2.11.3技术要求：

保护宜具有电流闭锁元件，断开断路器时的电流不应超过断路器允许开断的失步电流。

5.2.12转子表层（负序）过负荷保护

5.2.12.1配置原：

a）装设转子表层（负序）过负荷保护，反应不对称负荷和外部不对称短路引起的负序电流；

b）转子表层（负序）过负荷保护应由定时限和反时限两部分组成，定时限部分动作于发信,反时限

部分动作于停机。

5.2.12.2保护闭锁逻辑：

转子表层（负序）过负荷保护在机组并网前应闭锁。

5.2.13定子过负荷保护

5.2.13.1配置原：

a）装设定子过负荷保护，反应过负荷引起的发电电动机定子绕组过电流；

b）定子过负荷保护由定时限和反时限两部分组成，定时限部分动作于发信，反时限部分动作于

停机。

5.2.13.2保护闭锁逻辑：

所有丁况均不应闭锁。

5.2.14发电机逆功率保护

5.2.14.1配置原：

装设发电机逆功率保护，反应发电机变电动机运行的异常运行方式，动作于停机，

5.2.14.2保护闭锁逻辑：

除发电工况外，其他工况均应闭锁。

5.2.15电动机低功率保护

5.2.15.1配置原：

装设电动机低功率保护，反应电动机运行时的突然失电或入力过低，动作于停机，

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5.2.15.2保护闭锁逻辑：

除抽水工况外，其他丁况均应闭锁。

5.2.16误上电保护

5.2.16.1配置原：

装设发电电动机误上电保护，作为发电电动机启动过程和停机状态时误合发电电动机断路器的保

护，动作于停机。

5.2.16.2保护闭锁逻辑：

所有工况均不应闭锁。

5.2.16.3技术要求：

宜具有正常并网后自动退出、解列后自动投入运行的功能。

5.2.17低频过流保护

5.2.17.1配置原：

a）装设发电电动机低频过流保护，反应静止变频器启动、背靠背启动和电气制动时定子绕组及其

引出线的相间短路故障,动作于停机；

b）低频过流保护宜装设两段，低定值段躲过最大启动电流，高定值段躲过电气制动电流。

5.2.17.2保护闭锁逻辑：

a）低频过流保护低定值段在机组并网后和电气制动时应闭锁；

b）低频过流保护高定值段在机组并网后应闭锁。

5.2.17.3技术要求：

a）保护测量原理应与频率无关；

b）时间整定值的准确度（1.5倍整定值时）：±1%延时定佰或2倍电气周期"

5.2.18电压相序保护配置原

装设发电电动机电压相序保护，用于判断机组电压相序与旋转方向是否一致,动作于停机。

5.2.19电流不平衡保护

5.2.19.1配置原：

可装设发电电动机电流不平衡保护，用于防止电气制动时定子绕组端头短接（电气制动短路开关）

接触不良故障，动作于灭磁。

5.2.19.2保护闭锁逻辑：

电流不平衡保护除电气制动外,其他工况均应闭锁。

5.2.19.3技术要求：

a）保护测量原理应与频率无关；

b）时间整定值的准确度（1.5倍整定值时）：±1%延时定值或2倍电气周期。

5.2.20轴电流保护或轴承绝缘保护

5.2.20.1配置原：

装设发电电动机轴电流保护或轴承绝缘保护，反映发电电动机轴电流密度超过允许值时转轴轴颈

的滑动表面和轴瓦损坏故障，保护动作于发信，可动作于停机。

5.2.20.2保护闭锁逻辑：

所有工况均不应闭锁。

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5.2.20.3技术要求：

轴电流保护宜具有基波分量和三次谐波分量选择功能。

5.2.21断路器失灵保护

5.2.21.1配置原：

装设发电电动机断路器失灵保护，动作于跳开相邻所有断路器。

5.2.21.2保护闭锁逻辑：

发电电动机断路器失灵保护根据所使用电流互感器的安装位置，设置闭锁逻辑。可在静止变频器

启动、背靠