發(fā)電機保護(一)

1發(fā)電機保護NorthChinaElectricPowerUniversity華北電力大學(xué)發(fā)電機保護——主要內(nèi)容1.1發(fā)電機保護概述1.2內(nèi)部故障主保護1.3定子繞組單相接地保護1.4勵磁回路接地保護1.5低勵及失磁保護1.6失步保護1.7過勵磁保護1.8負(fù)序電流保護1.9異常運行保護發(fā)電機保護1.1發(fā)電機保護概述1.1.1大型發(fā)電機組的特點1.發(fā)電機單機容量的發(fā)展隨著容量增大，相對造價降低不再明顯，大容量發(fā)電機故障對系統(tǒng)的沖擊大，目前單機容量提高進(jìn)展緩慢。1955年出現(xiàn)第一臺200MW機組1965年出現(xiàn)第一臺1000MW機組1973年出現(xiàn)第一臺1300MW機組單機容量隨著科學(xué)技術(shù)和電力系統(tǒng)的規(guī)模而發(fā)展，從幾百千瓦到100多萬千瓦經(jīng)歷了100多年。1.1.1大型發(fā)電機組的特點1.發(fā)電機單機容量的發(fā)展1.1.1大型發(fā)電機組的特點1.發(fā)電機單機容量的發(fā)展2.大機組的特點(1)有效材料利用率提高1)熱容量與銅損鐵損的比值下降，允許過熱能力下降，要求更完善的后備保護；1.1.1大型發(fā)電機組的特點2)慣性時間常數(shù)下降，更易發(fā)生失步。2.大機組的特點(2)增大，定子繞組電阻減小。1)時間常數(shù)增大，暫態(tài)過程延長，保護的工作環(huán)境更加惡劣；2)短路電流的相對水平下降，要求保護更加靈敏；3)發(fā)電機的靜穩(wěn)儲備系數(shù)下降，運行中更易失穩(wěn)；4)失磁異步運行時滑差更大，后果更加嚴(yán)重；5)甩負(fù)荷時的過電壓更嚴(yán)重。1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點(3)結(jié)構(gòu)工藝方面1)冷卻方式復(fù)雜，更易發(fā)生故障。1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點(3)結(jié)構(gòu)工藝方面2)汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸向長度和直徑之比增加，更易發(fā)生振動，導(dǎo)致故障；1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點(3)結(jié)構(gòu)工藝方面3)水輪發(fā)電機有多個磁極，轉(zhuǎn)子直徑很大，定轉(zhuǎn)子間隙很小，易發(fā)生摩擦；08年9月20日青海省拉西瓦電站首臺水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊裝成功，21對磁極，直徑12.528米；1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點(3)結(jié)構(gòu)工藝方面三峽70萬千瓦機組轉(zhuǎn)子直徑為9.8米；3)水輪發(fā)電機有多個磁極，轉(zhuǎn)子直徑很大，定轉(zhuǎn)子間隙很小，易發(fā)生摩擦；新疆恰甫其海水電站8萬千瓦機組轉(zhuǎn)子直徑為8m，間隙2.2cm；1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點4)每相有多個分支，往往采用分布式中性點，影響保護設(shè)置。(3)結(jié)構(gòu)工藝方面1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點(4)運行方面1)保護的不正確動作將帶來嚴(yán)重?fù)p失；2)勵磁環(huán)節(jié)多，易發(fā)生低勵失磁及過勵磁；3)異常運行工況多；1.1.1大型發(fā)電機組的特點2.大機組的特點(4)運行方面4)采用發(fā)變組單元接線。保護將其作為整體切除；振蕩時，振蕩中心處于機端附近，威脅廠用電安全。1.1.1大型發(fā)電機組的特點1.保護裝置的發(fā)展電磁式保護：50、60年代廣泛應(yīng)用，目前仍有應(yīng)用；晶體管保護：70年代末基本成熟，“四統(tǒng)一”設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；微機保護、集成電路保護：80年代初到90年代是研制及應(yīng)用的過程，集成電路保護由于調(diào)試?yán)щy90年代初退出，微機保護得到廣泛的應(yīng)用。2.主設(shè)備保護落后線路保護主設(shè)備結(jié)構(gòu)與運行工況復(fù)雜，而內(nèi)部故障分析落后。3.主設(shè)備保護相對保守機組運行環(huán)境相對好，故障相對少，誤動將使正確動作率下降很多。1.1.2主設(shè)備保護的發(fā)展1.1.3發(fā)電機故障類型和不正常運行狀態(tài)1.發(fā)電機故障類型(1)定子鐵心與線圈之間的絕緣破壞，發(fā)生接地故障，由于故障點電弧的作用，使同槽其它線圈絕緣下降，引發(fā)相間、匝間故障(2)發(fā)生單相接地故障后，由于電位的變化，造成另外一點接地故障，發(fā)生兩點接地(3)同槽繞組之間絕緣破壞，發(fā)生相間匝間故障(4)繞組端部由于接頭松動，放電引發(fā)短路(5)對于轉(zhuǎn)子線圈，還可能發(fā)生勵磁電流消失故障(1)定子繞組過電流(2)定子繞組過負(fù)荷(3)負(fù)序過電流(4)定子繞組過電壓(5)轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷(6)過勵磁(7)逆功率等2.發(fā)電機不正常運行狀態(tài)1.1.3發(fā)電機故障類型和不正常運行狀態(tài)3.故障類型統(tǒng)計1.1.3發(fā)電機故障類型和不正常運行狀態(tài)06年國電公司10萬以上機組：本體故障29次，93次異常運行狀態(tài)，8次機外故障定子接地34.48%；轉(zhuǎn)子接地27.59%；相間故障17.24%；鐵心故障10.31%；內(nèi)部引線故障6.9%；匝間故障3.45%。在本體故障中：1.1.4發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)的保護1.內(nèi)部故障主保護主要包括各種差動保護2.短路故障的后備保護過電流保護：近、遠(yuǎn)后備反時限保護：近后備3.定子繞組接地保護4.轉(zhuǎn)子繞組接地保護5.低勵、失磁保護6.失步保護7.過勵磁保護8.負(fù)序電流保護9.不正常運行保護逆功率保護、過電壓保護、過負(fù)荷保護、頻率異常保護、誤上電保護、啟停機保護、非全相保護、斷口閃絡(luò)保護10.非電量保護1.1.4發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)的保護7.信號1.停機：跳閘、滅磁、關(guān)閉主汽門2.解列滅磁：跳閘、滅磁、原動機甩負(fù)荷3.解列：跳閘、原動機甩負(fù)荷4.增減出力：增加、減小原動機出力5.縮小故障影響范圍：跳母聯(lián)斷路器6.程序跳閘：首先關(guān)主汽門、跳閘、滅磁1.1.5發(fā)電機保護的動作行為發(fā)電機保護1.2發(fā)電機內(nèi)部故障主保護1.2.1縱差保護基本原理正常運行或區(qū)外故障時：內(nèi)部故障時：1.基本原理1.2.1縱差保護基本原理2.不平衡電流主要由電流互感器傳變特性不一致造成1.2.1縱差保護基本原理2.不平衡電流減小誤差的措施：(1)減小負(fù)載1.2.1縱差保護基本原理2.不平衡電流減小誤差的措施：(2)提高鐵芯導(dǎo)磁率1.2.1縱差保護基本原理2.不平衡電流減小誤差的措施：(3)采用TP級互感器，保證暫態(tài)傳變精度具有氣隙鐵芯的TPY和TPZ。應(yīng)用較多的是TPY型電流互感器。1.2.1縱差保護基本原理2.不平衡電流最大不平衡電流的計算：互感器穩(wěn)態(tài)最大誤差非周期分量系數(shù)1.5～2同型系數(shù)0.5或1外部短路時的最大短路電流二次值1.2.1縱差保護基本原理3.整定計算躲過外部故障時的最大不平衡電流：可靠系數(shù)