發(fā)電機保護配置與選型

1、發(fā)發(fā)電機保護電機保護配置與選型配置與選型 12111 第二組第二組發(fā)電機保護主要內(nèi)容發(fā)電機保護主要內(nèi)容對于發(fā)電機可能發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài)，應對于發(fā)電機可能發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài)，應根據(jù)發(fā)電機的容量有選擇地裝設(shè)以下保護。根據(jù)發(fā)電機的容量有選擇地裝設(shè)以下保護。1、縱聯(lián)差動保護：為定子繞組及其引出線的相間、縱聯(lián)差動保護：為定子繞組及其引出線的相間短路保護。短路保護。2、橫聯(lián)差動保護：為定子繞組一相匝間短路保護。、橫聯(lián)差動保護：為定子繞組一相匝間短路保護。只有當一相定子繞組有兩個及以上并聯(lián)分支而構(gòu)成只有當一相定子繞組有兩個及以上并聯(lián)分支而構(gòu)成兩個或三個中性點引出端時，才裝設(shè)該種保護。兩個或三

2、個中性點引出端時，才裝設(shè)該種保護。3、單相接地保護：為發(fā)電機定子繞組的單相接地、單相接地保護：為發(fā)電機定子繞組的單相接地保護。保護。4、勵磁回路接地保護：為勵磁回路的接地故障保護。、勵磁回路接地保護：為勵磁回路的接地故障保護。5、低勵、失磁保護：為防止大型發(fā)電機低勵、低勵、失磁保護：為防止大型發(fā)電機低勵(勵磁電流低勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應的勵磁電流于靜穩(wěn)極限所對應的勵磁電流)或失去勵磁或失去勵磁(勵磁電流為零勵磁電流為零)后，從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，后，從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，100MW及以上容量的發(fā)電機都裝設(shè)這種保護。及以上容量的發(fā)電機都裝設(shè)這種

3、保護。 6、過負荷保護：發(fā)電機長時間超過額定負荷運行時作用、過負荷保護：發(fā)電機長時間超過額定負荷運行時作用于信號的保護。中小型發(fā)電機只裝設(shè)定子過負荷保護；大于信號的保護。中小型發(fā)電機只裝設(shè)定子過負荷保護；大型發(fā)電機應分別裝設(shè)定子過負荷和勵磁繞組過負荷保護。型發(fā)電機應分別裝設(shè)定子過負荷和勵磁繞組過負荷保護。7、定子繞組過電流保護：當發(fā)電機縱差保護范圍外發(fā)生、定子繞組過電流保護：當發(fā)電機縱差保護范圍外發(fā)生短路，而短路元件的保護或斷路器拒絕動作，這種保護作短路，而短路元件的保護或斷路器拒絕動作，這種保護作為外部短路的后備，也兼作縱差保護的后備保護。為外部短路的后備，也兼作縱差保護的后備保護。8、定子

4、繞組過電壓保護：用于防止突然甩去全部負荷后、定子繞組過電壓保護：用于防止突然甩去全部負荷后引起定子繞組過電壓，水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝引起定子繞組過電壓，水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝設(shè)過電壓保護，中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設(shè)過電壓保護設(shè)過電壓保護，中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設(shè)過電壓保護。9、負序電流保護：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負、負序電流保護：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負荷不對稱荷不對稱(如電氣機車、電弧爐等單相負荷的比重太大如電氣機車、電弧爐等單相負荷的比重太大)時，時，會使轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱，會使轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱，造成轉(zhuǎn)

5、子的局部灼傷，因此應裝設(shè)負序電流保護。造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷，因此應裝設(shè)負序電流保護。10、失步保護：反應大型發(fā)電機與系統(tǒng)振蕩過程的失步保、失步保護：反應大型發(fā)電機與系統(tǒng)振蕩過程的失步保護。護。11、逆功率保護：當汽輪機主汽門誤關(guān)閉，或機爐保護動、逆功率保護：當汽輪機主汽門誤關(guān)閉，或機爐保護動作關(guān)閉主汽門而發(fā)電機出口斷路器未跳閘時，從電力系統(tǒng)作關(guān)閉主汽門而發(fā)電機出口斷路器未跳閘時，從電力系統(tǒng)吸收有功功率而造成汽輪機事故，故大型機組要裝設(shè)用逆吸收有功功率而造成汽輪機事故，故大型機組要裝設(shè)用逆功率繼電器構(gòu)成的逆功率保護，用于保護汽輪機。功率繼電器構(gòu)成的逆功率保護，用于保護汽輪機。比率制動方程比率制動方

6、程這種動作特性的優(yōu)點是：這種動作特性的優(yōu)點是： 在區(qū)內(nèi)故障電流較小時，它具有較高的在區(qū)內(nèi)故障電流較小時，它具有較高的動作靈敏度；動作靈敏度； 而區(qū)外故障時，它具有較強的而區(qū)外故障時，它具有較強的躲過暫態(tài)不平衡差流的能力。躲過暫態(tài)不平衡差流的能力。保護采用比率制動原理，出口設(shè)置為循環(huán)閉鎖方式，保護邏輯見圖一。因為發(fā)電機中性點一般不直接接地，當發(fā)電機差動區(qū)內(nèi)發(fā)生相間短路故障時，有兩相或三相差動同時動作出口跳閘；而當發(fā)電機収生一相在區(qū)內(nèi)接地另一相在區(qū)外同時接地故障，只有一相差動動作，但同時有負序電壓，保護也出口跳閘。如果只有一相差動動作無負序電壓，判斷為TA斷線。這是應為發(fā)電機中性點不直接接地，內(nèi)部

7、相間短路時一般都會二相差動或三相差動同時動作。二、發(fā)電機過電壓保護用于防止突然甩去全部負荷后引起定子繞組過電壓用于防止突然甩去全部負荷后引起定子繞組過電壓,水輪水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝設(shè)過電壓保護。發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝設(shè)過電壓保護。當運行中的發(fā)電機突然甩掉負荷或者帶時限切除距發(fā)電當運行中的發(fā)電機突然甩掉負荷或者帶時限切除距發(fā)電機較近的外部故障時，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的增加以及強機較近的外部故障時，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的增加以及強行勵磁裝置動作等原因，發(fā)電機的機端電壓將升高。行勵磁裝置動作等原因，發(fā)電機的機端電壓將升高。對于對于水輪發(fā)電機，由于調(diào)速系統(tǒng)慣性較大，使制動過程水輪發(fā)電機，由于調(diào)速

8、系統(tǒng)慣性較大，使制動過程緩慢，因此在突然失去負荷時，轉(zhuǎn)速將超過額定值，這緩慢，因此在突然失去負荷時，轉(zhuǎn)速將超過額定值，這時發(fā)電機輸出端電壓有可能高達額定值得時發(fā)電機輸出端電壓有可能高達額定值得1.8-2倍，為了倍，為了防止發(fā)電機的絕緣受到損壞，在水輪發(fā)電機上一般應裝防止發(fā)電機的絕緣受到損壞，在水輪發(fā)電機上一般應裝設(shè)過電壓保護。設(shè)過電壓保護。三、發(fā)電機3U0定子接地保護保護采用基波零序電壓式，范圍為由機端至機內(nèi)保護采用基波零序電壓式，范圍為由機端至機內(nèi)90左右左右的定子繞組單相接地故障。可作小機組的定子接地保護，的定子繞組單相接地故障?？勺餍C組的定子接地保護，也可與三次諧波保護合用，組成大中型

9、發(fā)電機的也可與三次諧波保護合用，組成大中型發(fā)電機的100定定子接地保護。子接地保護。發(fā)電機定子繞組的單相接地是發(fā)電機最常見的一種故障，發(fā)電機定子繞組的單相接地是發(fā)電機最常見的一種故障，并且是相間或匝間短路的先兆。因此定子接地保護是大型并且是相間或匝間短路的先兆。因此定子接地保護是大型機組保護中重要的保護，它對預防定子繞組嚴重短路故障機組保護中重要的保護，它對預防定子繞組嚴重短路故障具有重要意義。具有重要意義。基波零序電壓的發(fā)電機單相接地保護的特點（1）簡單、可靠。 （2）設(shè)有三次諧波濾過器以降低不平衡電壓。 （3）由于與發(fā)電機有電聯(lián)系的元件少，接地電流不大，適用于發(fā)電機變壓器組。 其不足之處是

10、不能作為100定子接地保護，有死區(qū)，但一般不小于15%。四、發(fā)電機阻抗原理失磁保護發(fā)電機阻抗原理失磁保護失磁保護是及時發(fā)現(xiàn)和切除由于勵磁系統(tǒng)故障引起失磁保護是及時發(fā)現(xiàn)和切除由于勵磁系統(tǒng)故障引起的發(fā)電機異常運行和故障的發(fā)電機異常運行和故障正常運行時，若用阻抗復平面表示機端測量阻抗，則阻抗的軌跡在第一象限（滯相運行）或第四象限（進相運行）內(nèi)穩(wěn)定運行。發(fā)電機失磁后，機端測量阻抗的軌跡將沿著等有功阻抗園進入異步邊界園內(nèi)。所以，阻抗原理發(fā)電機失磁保護將機端測量阻抗是否進入預先整定的阻抗圓作為發(fā)電機是否低或失磁的主要判據(jù)。失磁對電力系統(tǒng)的危害失磁對發(fā)電機的危害 發(fā)電機失磁保護阻抗圓原理邏輯圖 五、發(fā)電機對

11、稱過負荷（一）發(fā)電機過負荷判據(jù)及特性（二）定子繞組的過負荷保護兩段定時限負序過負荷保護動作特性七、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護保護采用注入直流電源原理，直流電源由裝置自產(chǎn)。因此，在發(fā)電機運行及不運行時，均可監(jiān)視發(fā)電機勵磁回路的對地絕緣。該保護動作靈敏、無死區(qū)。考慮到雙套化配置方案中，轉(zhuǎn)子接地保護由于保護原理的要求不能雙套化，否則會相互影響導致測量失誤。如采用一套運行一套備用方式，需要時應可靠安全地帶電切換。轉(zhuǎn)子一點接地原理發(fā)電機勵磁回路一點接地，由于構(gòu)不成電流通路，并不影響發(fā)電機的正常運行，也不會對發(fā)電機構(gòu)成危害。對于一點接地故障的危害，主要擔心再發(fā)生第二點接地故障，因為在一點接地故障后，勵磁回路對

12、地電壓有所升高，就有可能發(fā)生第二個接地故障點。其危害有：（1）破壞發(fā)電機氣隙磁場的對稱性，使氣隙磁場不均勻發(fā)生畸變，氣隙磁通失去平衡，引起發(fā)電機的劇烈振動而損壞發(fā)電機、無功出力降低。汽輪發(fā)電機勵磁回路兩點接地還可能引起軸系和汽機磁化，后果嚴重。若裝有橫差保護，還會引起它的誤動作，所以轉(zhuǎn)子一點接地保護動作后要將橫差保護加上一個短的延時防止誤動。（2）兩點接地造成沒被短路繞組的電流增大，如果流過轉(zhuǎn)子本體的短路電流大（通常以1500A為界限），熱效應燒損轉(zhuǎn)子的同時還會使轉(zhuǎn)子發(fā)生緩慢變形而形成偏心，進一步加劇振動。還可能損壞其他勵磁裝置且導致失磁故障，危及發(fā)電機和系統(tǒng)的安全。對于水輪發(fā)電機，在發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子

13、一點接地后，應立即安排停機（這是水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)決定的），因此水輪發(fā)電機一般不設(shè)置轉(zhuǎn)子兩點接地保護。 轉(zhuǎn)子一點接地保護邏輯框圖檢測漏電流大軸（600）負極（602）1ggRR1t信號對單元件橫差加延時及投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護計算Rg八、勵磁繞組過負荷保護九、發(fā)電機縱向零序電壓式匝間保護發(fā)電機縱向零序電壓式匝間保護，是發(fā)電機同相同分支匝間短路及同相不同分支之間匝間短路的主保護。該保護反映的是發(fā)電機縱向零序電壓的基波分量，并用其三次諧波增量作為制動量。 保護原理：發(fā)電機定子繞組發(fā)生內(nèi)部短路，三相機端對中性點的電壓不再平衡，因為機端電壓互感器中性點與發(fā)電機中性點直接相連且不接地，所以互感器開口三角繞組輸出縱向3U0。縱向零序電壓式匝間保護交流接入回路縱向零序電壓式匝間保護交流接入回路發(fā)電機正常運行時，機端不平衡基波零序電壓很小，但可