發(fā)電機(jī)保護(hù)基本原理

發(fā)電機(jī)保護(hù)基本原理發(fā)電結(jié)構(gòu)示意轉(zhuǎn)子：勵磁后產(chǎn)生磁場，在原動機(jī)帶動下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子：感受交變磁場，線圈切割磁力線發(fā)出電能。發(fā)電機(jī)可能發(fā)生的故障定子繞組相間短路定子繞組匝間短路定子繞組一相絕緣破壞引起的單相接地勵磁回路（轉(zhuǎn)子繞組）接地勵磁回路低勵（勵磁電流低于靜穩(wěn)極限對應(yīng)的勵磁電流）、失磁發(fā)電機(jī)主要的不正常工作狀態(tài)過負(fù)荷定子繞組過電流定子繞組過電壓三相電流不對稱過勵磁逆功率失步、非全相、斷路器出口閃絡(luò)、誤上電等發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)和作用

縱差保護(hù)作用：發(fā)電機(jī)及其引出線的相間短路保護(hù)規(guī)程：1MW以上發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。對于發(fā)電機(jī)變壓器組：當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器間有斷路器時，發(fā)電機(jī)裝設(shè)單獨(dú)的縱差保護(hù)；當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器間沒有斷路器時，100MW及以下發(fā)電機(jī)可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組公用縱差保護(hù)；100MW及以上發(fā)電機(jī)，除發(fā)電機(jī)變壓器組公用縱差保護(hù)還應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立縱差保護(hù)，對于200MW及以上發(fā)電機(jī)變壓器組亦可裝設(shè)獨(dú)立變壓器縱差保護(hù)。與發(fā)變組差動區(qū)別：發(fā)變組差動需要考慮廠用分支，要考慮涌流制動、各側(cè)平衡調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)和作用

橫差保護(hù)作用：發(fā)電機(jī)定于繞組一相匝間短路。要求：定子繞組為星形接線，每相有并聯(lián)分支且中心點有分支引出端子的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)和作用

縱向零序電壓作用：發(fā)電機(jī)匝間短路（也能反映相間短路）。規(guī)程：50MW以上發(fā)電機(jī)，當(dāng)定子繞組為星形接線，中性點只有三個引出端子時，根據(jù)用戶和制造廠的要求，也可裝設(shè)專用的匝間短路保護(hù)。

發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)和作用

定子接地作用：定子繞組單相接地是發(fā)電機(jī)最常見的故障，由于發(fā)電機(jī)中心點不接地或經(jīng)高阻接地，定子繞組單相接地并不產(chǎn)生大的故障電流。常用保護(hù)方式：基波零序電壓（90％）、零序電流、三次諧波零序電壓（100％）發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)和作用

定子接地規(guī)程：與母線直接連接的發(fā)電機(jī)：當(dāng)單相接地故障電流(不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用)大于允許值時，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。保護(hù)裝置由裝于機(jī)端的零序電流互感器和電流繼電器構(gòu)成，其動作電流躲過不平衡電流和外部單相接地時發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電容電流整定，接地保護(hù)帶時限動作于信號，但當(dāng)消弧線圈退出運(yùn)行或由于其它原因，使殘余電流大于接地電流允許值時應(yīng)切換為動作于停機(jī)。發(fā)電機(jī)變壓器組：對100MW以下發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于90%的定子接地保護(hù)，對100MW及以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)。保護(hù)裝置帶時限動作于信號必要時也可動作于停機(jī)。發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)和作用

勵磁回路接地保護(hù)作用：勵磁回路一點接地故障對發(fā)電機(jī)并未造成危害。但若繼而發(fā)生兩點接地將嚴(yán)重危害發(fā)電機(jī)安全。實現(xiàn)方法：采用乒乓式原理。規(guī)程：1MW及以下水輪發(fā)電機(jī)，對一點接地故障宜裝設(shè)定期檢測裝置，1MW以上水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)一點接地保護(hù)裝置。100MW以及汽輪發(fā)電機(jī)，對一點接地故障可采用定期檢測，裝置對兩點接地故障應(yīng)裝設(shè)兩點接地保護(hù)裝置。轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)和100MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)勵磁回路一點接地保護(hù)裝置，并可裝設(shè)兩點接地保護(hù)裝置，對旋轉(zhuǎn)整流勵磁的發(fā)電機(jī)宜裝設(shè)一點接地故障定期檢測裝置。

一點接地保護(hù)帶時限動作于信號兩點接地保護(hù)應(yīng)帶時限動作于停機(jī)。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用失失磁保護(hù)護(hù)作用：為為防大型型發(fā)電機(jī)機(jī)低勵(勵磁電流流低于靜靜穩(wěn)極限限所對應(yīng)應(yīng)的勵磁磁電流)或失去勵勵磁(勵磁電流流為零)后，從系系統(tǒng)中吸吸收大量量無功功功率而對對系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生不利利影響。。實現(xiàn)方法法：測量量機(jī)端阻阻抗、勵勵磁電壓壓、有功功、無功功。規(guī)程：100MW以下不允允許失磁磁運(yùn)行的的發(fā)電機(jī)機(jī)，當(dāng)采采用半導(dǎo)導(dǎo)體勵磁磁系統(tǒng)時時宜裝設(shè)設(shè)專用的的失磁保保護(hù)；100MW以下但失失磁對電電力系統(tǒng)統(tǒng)有重大大影響的的發(fā)電機(jī)機(jī)，及100MW及以上發(fā)發(fā)電機(jī)應(yīng)應(yīng)裝設(shè)專專用的失失磁保護(hù)護(hù)，對600MW的發(fā)電機(jī)機(jī)可裝設(shè)設(shè)雙重化化的失磁磁保護(hù)。。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用定定了繞組組過電流流保護(hù)作用：當(dāng)當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)縱差保保護(hù)范圍圍外發(fā)生生短路，，而短路路元件的的保護(hù)或或斷路器器拒絕動動作時，，為了可可靠切除除故障，，則應(yīng)裝裝設(shè)反應(yīng)應(yīng)外部短短路的過過電流保保護(hù)。這這種保護(hù)護(hù)兼作縱縱差保護(hù)護(hù)的后備備保護(hù)。。規(guī)程：1MW以上的發(fā)發(fā)電機(jī)宜宜裝設(shè)復(fù)復(fù)合電壓壓(包括負(fù)序序電壓及及線電壓壓)起動的過過電流保保護(hù)50MW及以上的的發(fā)電機(jī)機(jī)可裝設(shè)設(shè)負(fù)序過過電流保保護(hù)和單單元件低低壓起動動過電流流保護(hù)。。自并勵發(fā)發(fā)電機(jī)帶帶電流記記憶。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用過負(fù)荷保保護(hù)作用：發(fā)發(fā)電機(jī)長長時間超超過額定定負(fù)荷運(yùn)運(yùn)行時作作用于信信號的保保護(hù)。中中小型發(fā)發(fā)電機(jī)只只裝設(shè)定定子過負(fù)負(fù)荷保護(hù)護(hù)；大型型發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)分別別裝設(shè)定定子過負(fù)負(fù)荷和勵勵磁繞組組過負(fù)荷荷保護(hù)。。規(guī)程：定子繞組組非直接接冷卻的的發(fā)電機(jī)機(jī)，應(yīng)裝裝設(shè)定時時限過負(fù)負(fù)荷保護(hù)護(hù)保護(hù)。。裝置接接一相電電流動作作于信號號。定子子繞組為為直接冷冷卻且過過負(fù)荷能能力較低低(例如低于于1.5倍60s)的發(fā)電機(jī)機(jī)，過負(fù)負(fù)荷由定定時限和和反時限限兩部分分組成。。50MW及以上,A≥10的發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)裝設(shè)設(shè)定時限限負(fù)序過過荷保護(hù)護(hù)；100MW及以上，，A＜10的發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)裝設(shè)設(shè)由定時時限和反反時限兩兩部分組組成的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子表層層過熱保保護(hù)。對勵磁系系統(tǒng)故障障或強(qiáng)勵勵時間過過長引起起的勵磁磁繞組過過負(fù)荷，，在10MW及以上，，采用半半導(dǎo)體勵勵磁系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)電電機(jī)上應(yīng)應(yīng)裝設(shè)勵勵磁繞組組過負(fù)荷荷保護(hù)。。對于300MW以下采用用半導(dǎo)體體勵磁系系統(tǒng)的發(fā)發(fā)電機(jī)，，可裝設(shè)設(shè)定時限限勵磁繞繞組過負(fù)負(fù)荷保護(hù)護(hù)，帶時時限動作作于信號號和動作作于降低低勵磁電電流。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用負(fù)序過負(fù)負(fù)荷保護(hù)護(hù)作用：電力系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生不不對稱短短路或者者三相負(fù)負(fù)荷不對對稱(如電氣機(jī)機(jī)車、電電弧爐等等單相負(fù)負(fù)荷的比比重太大大)時，發(fā)電電機(jī)定于于繞組中中就有負(fù)負(fù)序電流流。該負(fù)負(fù)序電流流產(chǎn)生反反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場，，相對于于轉(zhuǎn)子為為兩倍同同步轉(zhuǎn)速速，因此此在轉(zhuǎn)子子中出現(xiàn)現(xiàn)100Hz的倍頻電電流，它它會使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子端部部、護(hù)環(huán)環(huán)內(nèi)表面面等電流流密度很很大的部部位過熱熱。造成成轉(zhuǎn)子的的局部灼灼傷，因因此應(yīng)裝裝設(shè)負(fù)序序電流保保護(hù)。中中小型發(fā)發(fā)電機(jī)多多裝設(shè)負(fù)負(fù)序定時時限電流流保護(hù)；；大型發(fā)發(fā)電機(jī)多多裝設(shè)負(fù)負(fù)序反時時限電流流保護(hù)，，其動作作時限完完全出發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子承受受負(fù)序電電流而發(fā)發(fā)熱的能能力(A)決定．不不考慮與與系統(tǒng)保保護(hù)配合合。規(guī)程：50MW及以上,A≥10的發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)裝設(shè)設(shè)定時限限負(fù)序過過荷保護(hù)護(hù)；100MW及以上，，A＜10的發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)裝設(shè)設(shè)由定時時限和反反時限兩兩部分組組成的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子表層層過熱保保護(hù)。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用定于繞組組過電壓壓保護(hù)作用：中中小型型汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)通通常不裝裝設(shè)過電電壓保護(hù)護(hù)。水輪輪發(fā)電機(jī)機(jī)和大型型汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)都都裝設(shè)過過電壓保保護(hù)、以以切除突突然甩去去全部負(fù)負(fù)荷后引引起定子子繞組過過電壓。。規(guī)程：對對于水輪輪發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)裝設(shè)設(shè)過電壓壓保護(hù)；；對于200MW及以上的的汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)宜宜裝設(shè)過過電壓保保護(hù)。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用逆功率保保護(hù)作用：當(dāng)汽輪機(jī)機(jī)主汽門門誤關(guān)閉閉，或機(jī)機(jī)爐保護(hù)護(hù)動作關(guān)關(guān)閉主汽汽門而發(fā)發(fā)電機(jī)出出口斷路路器未跳跳閘時，，發(fā)電機(jī)機(jī)失去原原動力變變成電動動機(jī)運(yùn)行行，從電電力系統(tǒng)統(tǒng)吸收有有功功率率。這種種工況對對發(fā)電機(jī)機(jī)并無危危險，但但由于鼓鼓風(fēng)損失失，汽輪輪機(jī)尾部部葉片有有可能過過熱而造造成汽輪輪機(jī)事故故，故大大型機(jī)組組要裝設(shè)設(shè)用逆功功率繼電電器構(gòu)成成的逆功功率保護(hù)護(hù)，用于于保護(hù)汽汽輪機(jī)。。規(guī)程：200MW及以上的的汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)宜宜裝設(shè)逆逆功率保保護(hù)對燃燃汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)應(yīng)應(yīng)裝設(shè)逆逆功率保保護(hù)。發(fā)電機(jī)的的主要保保護(hù)和作作用其它保護(hù)護(hù)失步保護(hù)護(hù)：大型型發(fā)電機(jī)機(jī)應(yīng)裝設(shè)設(shè)反應(yīng)系系統(tǒng)振蕩蕩過程的的失步保保護(hù)。中中小型發(fā)發(fā)電機(jī)都都不裝設(shè)設(shè)失步保保護(hù)，當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)發(fā)生振蕩蕩時，由由運(yùn)行人人員判斷斷，根據(jù)據(jù)情況用用人工增增加勵磁磁電流、、增加或或減少原原動機(jī)出出力、局局部解列列等方法法來處理理。300MW以上宜裝裝設(shè)。頻率異常常保護(hù)：：可能造造成汽輪輪機(jī)葉片片產(chǎn)生損損傷并威威脅廠用用電的安安全。低低頻保護(hù)護(hù)：300MW以上裝設(shè)設(shè)，時間間累計。。過勵磁保保護(hù)：300MW以上非全相保保護(hù)：220kV及以上斷路器斷斷口閃絡(luò)絡(luò)：220kV及以上發(fā)電機(jī)保保護(hù)動作作方式停機(jī)：斷開發(fā)電電機(jī)斷路路器、滅滅磁；對對汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)還還要關(guān)閉閉主汽門門；對水水輪發(fā)電電機(jī)還要要關(guān)閉導(dǎo)導(dǎo)水翼。。解列滅磁磁：斷開發(fā)電電機(jī)斷路路器、滅滅磁，汽汽輪機(jī)甩甩負(fù)荷。。解列：斷開發(fā)電電機(jī)斷路路器，汽汽輪機(jī)甩甩負(fù)荷。。減出力：：將