第七章發(fā)電機(jī)保護(hù)

1、第七章 發(fā)電機(jī)保護(hù)主要內(nèi)容7.1 發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式7.2 發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)7.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)7.4 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)7.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)7.1 發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式1.發(fā)電機(jī)的故障定子繞組 定子繞組及引出線上的相間短路 定子繞組的匝間短路 定子繞組的單相接地故障 轉(zhuǎn)子繞組 一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地 轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流消失2.發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀 定子繞組過電流 對稱過負(fù)荷 負(fù)序過電流 定子繞組過電壓 轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷 逆功率等3.發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)（1）縱聯(lián)差動保護(hù)；（2）定子繞組接地保護(hù)；（3）定子繞組匝間短路保護(hù)；（4

2、）發(fā)電機(jī)外部相間短路保護(hù)；（5）負(fù)序過電流保護(hù)；（6）定子繞組過負(fù)荷保護(hù)；（7）定子繞組過電壓保護(hù)；3.發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)（8）勵磁繞組一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地保護(hù)；（9）失磁保護(hù)；（10）勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù)；（11）逆功率保護(hù)；（12）過勵磁保護(hù)；（13）失步保護(hù)；3.發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)（14）大容量發(fā)電機(jī)還應(yīng)考慮配置低頻保護(hù)、過頻保護(hù)、起停機(jī)保護(hù)、誤上電保護(hù)、斷口閃絡(luò)保護(hù)等；（15）發(fā)電機(jī)的非電量保護(hù)，如采用水冷卻的發(fā)電機(jī)應(yīng)配置斷水保護(hù)。7.2 發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)一、比率制動式縱差動保護(hù) 正常運(yùn)行或區(qū)外故障時： 內(nèi)部故障時：動作方程：二、發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)整定計(jì)算與靈敏度1.縱差動保護(hù)的整定

3、 (1)啟動電流的整定 式中 通常取0.30.3I Igngn (2)拐點(diǎn)電流的整定(3)制動特性的斜率的整定 式中2.發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)的靈敏性 要求計(jì)算條件：發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行以前，其出口發(fā)生 兩相短路；發(fā)電機(jī)采用自同期并列時，在系統(tǒng)最小運(yùn) 行方式下，其出口發(fā)生兩相短路。三、發(fā)電機(jī)橫差動保護(hù)1.發(fā)電機(jī)裂相橫差動保護(hù)基本原理同一分支繞組內(nèi)部匝間短路1.發(fā)電機(jī)裂相橫差動保護(hù)基本原理同相不同分支繞組匝間短路2.單元件橫差動保護(hù)基本原理四、縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù) 利用匝間短路時破壞了三相對中性點(diǎn)的對稱，而產(chǎn)生對中性點(diǎn)的零序電壓來實(shí)現(xiàn)7.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)一、發(fā)電機(jī)定子繞組單

4、相接地時電氣量的特征機(jī)端特點(diǎn) 有零序電壓出現(xiàn)，其大小與成正比； 接地點(diǎn)通過容性零序電流，大小與及CfCf、CwCw有有 關(guān)關(guān)； 內(nèi)部發(fā)生單相接地時，機(jī)端零序電流互感器 中流過的電流為外接元件電容電流，方向由 發(fā)電機(jī)流向母線； 發(fā)生外部單相接地時，機(jī)端零序電流互感器 中流過的電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流，方 向由外部流向發(fā)電機(jī)。二、利用零序電流構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) 零序電流互感器裝在 發(fā)電機(jī)出口； 采用具有交流助磁的 零序電流互感器； 當(dāng)相間保護(hù)動作時將 接地保護(hù)退出。三、利用零序電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)整定值：躲正常運(yùn)行時的不平衡電壓（包括三次諧波電壓），以及變壓器高壓側(cè)

5、接地時在發(fā)電機(jī)端所產(chǎn)生的零序電壓。一般為1530V1530V四、發(fā)電機(jī)100%定子繞組單相接地保護(hù)（85%85%） 用于消除死區(qū) 兩部分的保護(hù)區(qū)應(yīng)相互重疊7.4 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)一、負(fù)序電流保護(hù)的作用針對定子繞組電流不平衡而引起的轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)之一。二、定時限負(fù)序過電流保護(hù)信號跳閘三、反時限負(fù)序過電流保護(hù)7.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)一、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果失磁故障：發(fā)電機(jī)的勵磁突然全部消失或部分消失。原因： 轉(zhuǎn)子繞組故障 勵磁機(jī)故障 自動滅磁開關(guān)誤跳閘 半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障 誤操作等對電力系統(tǒng)的危害（1）造成系統(tǒng)中大量無功缺少。當(dāng)系統(tǒng)中無功儲備不足，將

6、引起電壓下降，嚴(yán)重時引起電壓崩潰，系統(tǒng)瓦解；（2）造成系統(tǒng)中其他發(fā)電機(jī)增加無功輸出。使某些發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路過電流，后備 保護(hù)可能因過流動作，擴(kuò)大故障范圍；（3）造成有功功率擺動及系統(tǒng)電壓降低。可能導(dǎo)致相鄰正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間失去同 步，引起系統(tǒng)振蕩。對發(fā)電機(jī)的危害（1）轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)差頻電流，引起繞組發(fā)熱；（2）異步運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)的等效電抗降低，從系統(tǒng) 中吸收的無功增加，使定子繞組過熱；（3）對大型直接冷卻式汽輪發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和有功將發(fā)生劇烈擺動。這種影響對水輪發(fā)電機(jī) 更為嚴(yán)重，直接威脅機(jī)組安全；（4）定子端部漏磁增強(qiáng)，使端部的部件和端部鐵芯過熱。二、發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗1.等有功阻抗圓（P P 不變）不變）2.臨界失步圓3.失步后的異步運(yùn)行階段空載失磁時：4.其它運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗三、發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)判據(jù)1.主判據(jù)（1）靜穩(wěn)邊界阻抗圓判據(jù)（2）異步阻抗圓判據(jù)（3）無功方向判據(jù)（4）系統(tǒng)三相電壓降低2.輔助判據(jù)（1）勵磁電壓下降（2）不出現(xiàn)負(fù)序分量（3）用延時躲振蕩四、失磁保護(hù)的構(gòu)成方式按保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所允許的最低電壓整定按靜穩(wěn)邊界圓進(jìn)行整定按躲空載運(yùn)行時的最低勵磁電壓整定本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)1. 了解發(fā)電機(jī)可能發(fā)生故障的類型和不正常運(yùn) 行狀態(tài)，針對各種故障和不