并網電源涉網保護技術要求ofgrid-connectedpower國家標準化管理委員會前言 I 2規范性引用文件 3術語和定義 4總體要求 35同步機組涉網保護技術要求 5.1定子繞組對稱過負荷保護 45.2轉子繞組過負荷保護 5.3低勵失磁保護 45.4失步保護 5.5頻率異常保護 55.6汽輪機超速限制(OPC) 5.7過激磁保護 5.8發電機定子過電壓保護 5.9變壓器零序過流保護 55.10發電機復合電壓過流保護 5.11一類輔機保護 65.12零功率保護 65.13過勵限制及過勵保護 65.14過激磁限制 75.15低勵限制 75.16定子電流限制 75.17電壓調差率 75.18汽輪機功率負荷不平衡控制 85.19無功限制 85.20其他 86新能源場站及分布式電源涉網保護技術要求 8 86.2頻率異常保護 9參考文獻 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業聯合會提出。本文件由全國電網運行與控制標準化技術委員會(SAC/TC446)歸口。本文件起草單位：中國電力科學研究院有限公司、國家電網公司國家電力調度控制中心、中國南方電網電力調度控制中心、南瑞集團有限公司、內蒙古電力(集團)有限責任公司、清華大學、國網上海市電力公司、國網安徽省電力有限公司、國網遼寧省電力有限公司、國家電網公司西北分部、國家電網公司東北分部、國網北京市電力公司、廣西電網有限責任公司、國網青海省電力公司電力科學研究院、國網江西省電力有限公司電力科學研究院、國家電網有限公司華中分部。本文件主要起草人：陳國平、李文鋒、周成、孫華東、許濤、郭強、于釗、安寧、張劍云、王超、何飛、冷喜武、周濟、陸明、牛拴保、張艷軍、齊軍、霍超、陰宏民、魏平、孫驍強、桂林、宋興光、顧軍、湯偉、馬世俊、何洪、王東陽、趙學茂、王衛、宮成、楊超、濮鈞、肖洋、邵德軍、肖明、鄒進、趙紅光、王吉利、1并網電源涉網保護技術要求本文件規定了并網電源涉網保護的總體要求、同步機組涉網保護的技術要求、新能源場站及分布式電源涉網保護技術要求。本文件適用于單機容量100MW及以上火電、燃氣及核電機組，40MW及以上水電、光熱機組，接入220kV及以上電壓等級的同步發電機組，接入35kV及以上電壓等級的新能源場站、儲能電站、分布式電源和調相機。其他并網電源參照執行。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T31464電網運行準則GB38755電力系統安全穩定導則GB/T38969電力系統技術導則DL/T684大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則DL/T1523同步發電機進相試驗導則DL/T1648發電廠及變電站輔機變頻器高低電壓穿越技術規范DL/T5153火力發電廠廠用電設計技術規程3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。在發電機組(含新能源)及同步調相機、靜止同步補償器等無功調節設備的保護和控制裝置中，動作行為和參數設置與電網運行方式相關、或需要與電網側安全自動裝置相協調的部分。注：如同步發電機組定子過電壓保護、轉子過負荷保護、失磁保護、失步保護、頻率異常、超速保護、頂值與過勵限失磁保護loss-of-fieldprotection發電機部分或完全失去勵磁時的保護。失步運行out-of-stepoperation發電機因擾動失去同步，同時保持全部或部分勵磁的運行狀態。2發電機或電力系統失去同步時，用于防止失步加劇的保護。用于防止發電機或升壓變壓器過磁通引起設備損壞的保護。注：也稱為過V/Hz保護或過磁通保護。汽輪機超速限制over-speedprotectioncontrol;OPC一種抑制超速的控制功能。當汽輪機轉速達到或超過額定轉速的103%或轉子加速度超過規定值時，自動關閉調節汽門，當轉速恢復正常時再開啟調節汽門，如此反復，直至正常轉速控制回路可以維持額定轉速。過激磁限制voltsperhertzlimiter防止發電機或與其相連的變壓器過磁通的電壓調節器一種附加功能單元。在勵磁系統輸出電流減少時，防止發電機超越靜態穩定極限或超越由定子端部鐵芯發熱所要求的發電機熱容量的電壓調節器一種附加功能單元。將勵磁系統輸出電流限制在允許范圍之內的電壓調節器一種附加功能單元。過勵保護overexcitationprotector在過勵限制器無法將勵磁系統輸出電流限制在允許范圍內時發出保護信號、切換勵磁通道的電壓調節器一種附加功能單元。[來源：DL/T1309—2013,3.11,有修改]定子繞組過負荷保護statorwindingsoverloadprotection發電機過負荷或外部故障引起的定子繞組過電流時，用于防止因熱積累燒毀定子繞組的保護功能，通常由定時限過負荷及反時限過電流兩部分組成。轉子繞組過負荷保護excitedwindingsoverloadprotection發電機勵磁繞組過負荷時，用于防止因熱積累燒毀勵磁繞組的保護功能，通常由定時限和反時限兩部分組成。3定子電流限制statorcurrentlimiter將定子電流限制在允許范圍之內的電壓調節器一種附加功能單元。[來源：DL/T1309—2013,3電壓調差率voltagecompensativeratio發電機在功率因數等于零的情況下，無功電流從零變化到發電機額定定子電流值時，發電機端電壓的變化率。負載電流補償器退出后的電壓調差率稱自然電壓調差率。機組功率突降時，用于防止汽輪機超速和軸系斷裂的保護功能。汽輪機功率負荷不平衡控制powerloadunbalancedcontrol;PLU汽輪機的機械功率大于發電機組有功功率且超過限值時，快速關閉調節汽門減小機械功率，當不平衡值小于限值后，調節汽門延時復位。發電廠一類輔機firstclassauxiliaryinpowerplant發電廠一類輔機是短時(小于5s)中斷供電將會造成機組停機或機組輸出功率大幅下降，影響電網安全運行的輔機。新能源場站renewableenergystation集中接入電力系統的風電場或光伏電站并網點以下所有設備。4總體要求4.1涉網保護在保護電源安全的同時，應能有效預防由于外部系統干擾的誤動。4.2涉網保護定值應根據GB38755與GB/T38969中要求與發電設備配合，保證電源充分發揮其設計的過載能力。4.3啟動條件相同或相關的保護應協調配合。4.4新建并網電源的涉網保護評估應作為并網運行條件之一，涉網保護每年校核一次。4.5涉網保護相關設備改造、軟件升級、定值與動作邏輯修改完成后均應開展保護的校核工作。4.6當電網結構、線路參數和短路電流水平發生變化時(如近區接入新能源與電力電子設備等),應及時校核涉網保護的配置與定值，避免保護不正確動作。4GB/T40586—20215同步機組涉網保護技術要求5.1定子繞組對稱過負荷保護5.1.1發電機定子繞組過負荷保護宜包括定時限和反時限兩部分。5.1.2定子繞組過負荷保護定時限延時應按躲過系統相間短路后備Ⅲ段的最大延時整定，動作于告警或自動減負荷。5.1.3定子繞組過負荷保護反時限的動作特性應與定子繞組允許的過熱特性協調配合，反時限功能應動作于解列機組或程序跳閘。反時限整定公式宜采用式(1)。 (1)式中：t?——定子繞組對稱過負荷保護動作時間，單位為秒(s);K?——定子繞組熱容量系數(由發電機制造廠家提供);I定——以額定定子電流為基準的定子電流標幺值；α——散熱系數。5.1.4反時限的上限值應與機端三相短路或系統振蕩時機組最大電流相配合，最小動作時間應大于出線縱聯保護動作時間(與振蕩配合時，應大于系統振蕩周期)。5.2轉子繞組過負荷保護5.2.1發電機轉子繞組過負荷保護宜包括定時限和反時限兩部分。5.2.2轉子繞組過負荷保護反時限的動作特性與轉子繞組允許的過熱特性相同，反時限功能應動作于解列機組或程序跳閘。反時限整定公式宜采用式(2)。式中：t?——轉子繞組過負荷保護動作時間，單位為秒(s);K?——轉子繞組熱容量系數(由發電機制造廠家提供);I轉——以額定勵磁電流為基準的轉子電流標幺值；5.2.3轉子繞組過負荷保護定時限功能動作于告警。5.2.4若以勵磁變過負荷保護替代轉子繞組過負荷保護功能，其動作特性應與5.2.2要求一致。5.3低勵失磁保護5.3.1發電機組低勵失磁保護應能躲過系統振蕩(含同步振蕩),宜動作于解列。5.3.2發電機組低勵失磁保護應具備不同測量原理復合判據的多段式方案。與系統聯系緊密的發電廠或采用自并勵勵磁方式的發電機組宜將阻抗判據作為失磁保護的復合判據之一，優先采用定子阻抗判據與機端三相正序低電壓的復合判據。5.3.3發電機組低勵失磁保護阻抗定值應基于系統最小運行方式的電抗值確定。5.4失步保護5.4.1發電機組失步保護應能正確區分短路與振蕩，正確判定失步振蕩與穩定振蕩。5.4.2發電機組失步保護應采用三元件式或遮擋器式的失步保護。5.4.3當失步振蕩中心位于發變組外時應發出信號；當失步振蕩中心位于發變組內，滑極次數超過規5定值時，保護應動作于解列。5.4.4保護的整定應與系統振蕩周期配合。5.5頻率異常保護5.5.1汽輪發電機組應配置頻率異常保護，動作定值應滿足GB/T31464中汽輪發電機組頻率異常運行能力的要求，且應具備頻率異常單次持續時間與頻率異常累計時間統計功能。5.5.2發電機組低頻保護應與電網的低頻減載裝置配合，遵循低頻保護后于電網低頻減載動作的原則。5.5.3發電機組過頻保護應與電網高頻切機裝置配合，遵循高頻切機先于過頻保護動作的原則。5.5.4同一電廠過頻保護應采用時間元件與頻率元件的組合，分輪次動作。5.6汽輪機超速限制(OPC)5.6.1汽輪發電機組宜配置OPC。5.6.2OPC應與機組過頻保護、電網高頻切機協調配合，遵循高頻切機先于OPC,OPC先于過頻保護動作的原則，電網有特殊要求除外。5.6.3OPC整定時，同廠機組宜差異化整定，同時也應防止OPC反復動作。5.7過激磁保護5.7.1發電機應配置過激磁保護，防止過激磁運行時因鐵芯發熱、漏磁增加、電流波形畸變等原因損壞發電機或變壓器。5.7.2發變組單元接線形式下，過激磁保護整定值應與發電機或變壓器過激磁能力低者相配合，不應超過設備的過激磁能力。當發電機與主變壓器之間有斷路器時，過激磁保護應與發電機過激磁能力相配合，并且應為變壓器配置單獨的過激磁保護。5.7.3發電機組過激磁保護可裝設由低定值和高定值兩部分組成的定時限過激磁保護或反時限過激磁保護，有條件時應優先裝設反時限過激磁保護。5.7.4發電機組過激磁保護如果配置定時限保護，其低定值部分應動作于信號，高定值部分應動作于解列；如果配置反時限保護，反時限保護應動作于解列。5.7.5過激磁保護啟動值由電壓運行上限與頻率運行下限比值確定。5.8發電機定子過電壓保護5.8.1發電機應配置定子過電壓保護，以防止輸出端電壓升高而使發電機絕緣受到損害。5.8.2發電機定子過電壓保護的整定值應根據電機制造廠提供的允許過電壓能力或定子繞組的絕緣狀況決定。保護動作于解列滅磁。5.8.3水輪發電機，不宜低于額定電壓的1.5倍，動作時限取0.5s;汽輪發電機，一般不低于額定電壓的1.3倍，動作時限取0.5s。5.9變壓器零序過流保護5.9.1中性點直接接地的主變壓器應配置零序過流保護，作為主保護或相應斷路器拒動時的后備保護，可由兩段式零序過電流保護構成。5.9.2每段零序過電流保護的動作電流應與出線零序過電流保護的相應后備段相配合。5.10發電機復合電壓過流保護5.10.1發電機應配置復合電壓過流保護，作為主保護或相應斷路器拒動時的后備保護。65.10.2過電流保護按發電機額定負荷下可靠返回下整定，靈敏系數按主變壓器高壓側母線兩相短路的條件檢驗，與主變壓器后備保護的動作時間配合，動作于停機。5.10.3低電壓元件接線電壓，按躲過發電機失磁時最低機端電壓整定；靈敏系數按主變壓器高壓側母線三相短路的條件檢驗。5.10.4負序電壓元件接相電壓或線電壓，按躲過正常運行時的不平衡電壓整定，靈敏系數按主變壓器高壓側母線兩相短路的條件檢驗。5.10.5當發電機為自并勵方式時，電流元件應具有記憶功能，記憶時間稍長于動作時限。5.11一類輔機保護5.11.1發電廠一類輔機應配置高、低電壓保護。5.11.2對頻率敏感的一類輔機，應配置頻率異常保護。5.11.3系統異常時，發電廠一類輔機保護定值應滿足DL/T5153的要求。5.11.4發電廠一類輔機變頻器高、低電壓保護定值應滿足DL/T1648要求。5.12零功率保護零功率保護應具備防止電網擾動等原因(如直流閉鎖)誤動的措施。5.13過勵限制及過勵保護5.13.1發電機的電壓調節器應配置過勵限制功能，應采用與轉子過負荷保護相同的計算公式，其反時限動作特性應與轉子過負荷保護反時限動作特性相配合，應將勵磁電流限制到機組長期允許運行值以下，且不低于額定勵磁電流。過勵限制反時限動作定值曲線、轉子過負荷保護反時限動作定值曲線、轉子過負荷能力曲線配合關系如圖1所示。5.13.2發電機的電壓調節器可選配過勵保護，其反時限動作特性應與過勵限制、轉子繞組過負荷保護相配合。5.13.3當過勵保護動作出口于解列機組時，過勵保護反時限應采用與轉子過負荷保護相同計算公式；當過勵保護動作出口于通道切換或報警時，過勵保護反時限的熱容量系數應大于過勵限制反時限的熱容量系數，且小于轉子過負荷保護熱容量系數。5.13.4高起始響應勵磁系統應具備瞬時勵磁電流限制功能。瞬時勵磁電流限制應先于轉子繞組過負荷保護動作。5.13.5勵磁變過負荷保護定值應與過勵限制配合。圖1電壓調節器過勵限制、轉子繞組過負荷保護、過勵保護與轉子過負荷能力配合關系示意圖75.14過激磁限制5.14.1電壓調節器應配置過激磁限制(V/Hz限制)功能，其限制特性應與發變組中發電機或變壓器的定子鐵芯過激磁保護相匹配(單元接線按變壓器整定),限制應先于保護動作。5.14.2過激磁限制整定值曲線與過激磁保護定時限高段整定值配合關系如圖2所示。圖2過激磁限制與過激磁保護定時限配合關系示意圖5.14.3過激磁限制整定值曲線與過激磁保護反時限整定曲線配合關系如圖3所示。圖3過激磁限制與過激磁保護反時限配合關系示意圖5.15低勵限制5.15.1電壓調節器中應配置低勵限制，限制定值應基于發電機進相試驗結果確定。5.15.2電壓調節器中的低勵限制應與失磁保護相協調，遵循低勵限制先于失磁保護動作的原則。低勵限制定值與發電機進相能力應根據GB/T31464與DL/T1523進行整定與實測，并需要結合電壓進行修正。5.16定子電流限制5.16.1發電機的電壓調節器可選配定子電流限制功能。5.16.2定子電流限制應與發電機定子過負荷能力相協調，不應限制機組強勵能力。5.17電壓調差率5.17.1單元接線機組應采用負調差，調差率設置范圍應為主變短路阻抗的-20%～—50%。且應滿8足發電機無功電流由零增加到額定無功電流時，發電機電壓變化不大于5%額定電壓的要求。5.17.2單元接線的多臺機組接于同一高壓母線的情況，各個發電機變壓器組的等效調差應相等。注：總調差為折算到以主變容量為基準值的發電機調差系數與主變短路阻抗之和。5.18汽輪機功率負荷不平衡控制5.18.1為