發(fā)變組保護(hù)原理

1、發(fā)變組保護(hù)原理 安徽省電力科學(xué)研究院系統(tǒng)研究所2010-5-18保護(hù)總體方案設(shè)計(jì)思想 總體方案為雙主雙后，即雙套主保護(hù)、雙套后備保護(hù)、雙套異常運(yùn)行保護(hù)的配置方案。其思想是將一個(gè)發(fā)變組單元的全套電量保護(hù)集成在一套裝置中。 對(duì)于一個(gè)發(fā)變組單元，配置兩套完整的電氣量保護(hù)，每套保護(hù)裝置采用不同組TA，均有獨(dú)立的出口跳閘回路。 非電量保護(hù)出口跳閘回路完全獨(dú)立，和操作回路獨(dú)立組屏。1 .發(fā)變組保護(hù)配置 配置方案一 300MW-500KV機(jī)組配置方案二 300MW-220KV機(jī)組 配置方案三 100MW-220KV機(jī)組2 . 比例差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性3.發(fā)電機(jī)差動(dòng)TA飽和問(wèn)題以往認(rèn)為： 發(fā)電機(jī)差動(dòng)采用保護(hù)級(jí)TA

2、，并且TA同型； 區(qū)外故障電流倍數(shù)小，一次電流完全相同，二次不平衡差流 ??； 因此，為提高內(nèi)部故障靈敏度，降低差動(dòng)起始定值、比率制動(dòng)系數(shù)。實(shí)際情況： 發(fā)電機(jī)差動(dòng)TA盡管同型，但兩側(cè)電纜長(zhǎng)度可能不一致，部分 機(jī)組TA不是真正同型TA； 區(qū)外故障電流倍數(shù)盡管小，但非周期分量衰減慢； 結(jié)果，導(dǎo)致TA飽和，不平衡差流增大，差動(dòng)保護(hù)屢有誤動(dòng)發(fā)生；差動(dòng)保護(hù)TA斷線(xiàn)報(bào)警或閉鎖 內(nèi)部故障時(shí)，至少滿(mǎn)足以下條件中一個(gè)： （1）任一側(cè)負(fù)序相電壓大于2V （2）起動(dòng)后任一側(cè)任一相電流比起動(dòng)前增加 （3）起動(dòng)后最大相電流大于1.2 Ie （4）同時(shí)有三路電流比啟動(dòng)前減小 因此，差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后40ms內(nèi)，以上條件均不滿(mǎn)足

3、，判為T(mén)A斷線(xiàn)。如此時(shí)“TA斷線(xiàn)閉鎖比率差動(dòng)投入”置1，則閉鎖差動(dòng)保護(hù)，并發(fā)差動(dòng)TA斷線(xiàn)報(bào)警信號(hào)，如控制字置0，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于出口，同時(shí)發(fā)差動(dòng)TA斷線(xiàn)報(bào)警信號(hào)。 4.定子繞組單相接地保護(hù)定子接地保護(hù)的必要性：a 單相接地引起非故障相及中性點(diǎn)電位升高。b 中性點(diǎn)附近經(jīng)過(guò)渡電阻接地若保護(hù)靈敏度不夠而未動(dòng)作，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，在機(jī)端側(cè)再發(fā)生第二點(diǎn)接地，中性點(diǎn)電位升高，第一個(gè)接地點(diǎn)接地電流增大，而過(guò)渡電阻減小，結(jié)果發(fā)生相間或匝間嚴(yán)重短路。c 其次單相接地引起鐵心的損傷。機(jī)組越大分布電容越大，接地容性電流越大。接地電流較大引起電弧，引起繞組絕緣及定子鐵心損壞。4.1基波零序電壓保護(hù)4.1.1單相接地故障時(shí)的

4、基波零序電壓 0.51.00.250.50.751.0U0/E0EAEBECUAUBUCECEBEC(1- )(1- )(1- )(a)單相接地示意圖（b)基波零序電壓與 的關(guān)系 對(duì)于主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)不論是否接地，當(dāng)高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，直接傳遞給發(fā)電機(jī)的零序電壓超過(guò)定子接地保護(hù)的動(dòng)作值，對(duì)于跳閘接地保護(hù)可以經(jīng)主變高壓側(cè)零序電壓閉鎖，基波報(bào)警可以用時(shí)間避開(kāi)。 基波零序電壓型定子接地保護(hù)簡(jiǎn)單可靠，是現(xiàn)在用的比較普遍的保護(hù)，保護(hù)區(qū)80%90% 中性點(diǎn)接地時(shí)基波保護(hù)存在死區(qū)。 4.1.2基波零序電壓定子接地保護(hù)的特點(diǎn) 4.1.3 基波定子接地保護(hù)判據(jù) （1）靈敏段基波零序電壓保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)時(shí)

5、,其動(dòng)作方程為: Un0U0zd 式中Un0為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓，U0zd為零序電壓定值。 靈敏段動(dòng)作于跳閘時(shí)，還需主變高、中壓側(cè)零序電壓閉鎖，以防止區(qū)外故障時(shí)定子接地基波零序電壓靈敏段誤動(dòng)。 （2 2）高定值段基波零序電壓保護(hù)，動(dòng)作方程為： Un0 U0hzd 保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘均不需經(jīng)主變高、中壓側(cè)零序電壓輔助判據(jù)閉鎖。 4.2 三次諧波定子接地保護(hù) 4.2.1三次諧波電壓源 1 由于發(fā)電機(jī)氣隙磁通密度分布非正弦分布和鐵磁飽和影響，在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)除基波分量外還含有高次諧波，其中三次諧波含量較高。 2 對(duì)于水電機(jī)組三次諧波電壓隨無(wú)功近似線(xiàn)性增長(zhǎng)。這是因?yàn)橥箻O發(fā)電機(jī)帶感性無(wú)功時(shí)，縱軸

6、電樞反應(yīng)將對(duì)三次諧波勵(lì)磁勢(shì)起助磁作用，而且隨無(wú)功增大勵(lì)磁必相應(yīng)增大，勵(lì)磁磁通勢(shì)三次諧波必然增大。 3 TV飽和引起。將引起三次諧波的虛假增大。 UN3US3C0f/2C0f/2C0sI03E3NS(1- )E3(1- )圖1-38 發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)三相諧波電勢(shì)分布等值電路圖010 20 30 40 50 60 70 80 90 100E3機(jī)端中性點(diǎn)UN3US3E3%圖1-39 US3、UN3隨的變化曲線(xiàn)4.2.2單相接地時(shí)三次諧波分布特點(diǎn)4.2.3 現(xiàn)有三次諧波定子接地保護(hù)存在問(wèn)題 三次諧波電壓比率判據(jù) 啟停機(jī)過(guò)程中易誤動(dòng) 正常運(yùn)行機(jī)組頻率變化時(shí)，三次諧波濾過(guò)比下降，易 導(dǎo)致誤動(dòng) 調(diào)整型三

7、次諧波電壓判據(jù)啟停機(jī)過(guò)程中易誤動(dòng)正常運(yùn)行機(jī)組頻率變化時(shí)，三次諧波濾過(guò)比下降，易導(dǎo)致誤動(dòng)運(yùn)行方式變化時(shí)，易誤動(dòng)4.2.4 三次諧波比率判據(jù) 自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)： 發(fā)變組并網(wǎng)前后機(jī)端等效電容變化較大，并網(wǎng)前、后各設(shè)一個(gè)定值，根據(jù)各自狀態(tài)下裝置實(shí)時(shí)顯示的最大三次諧波電壓比率值整定，裝置根據(jù)斷路器位置接點(diǎn)和負(fù)荷電流自動(dòng)適應(yīng)狀態(tài)變化 頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結(jié)合，在頻率4555Hz范圍內(nèi)三次諧波電壓濾過(guò)比不受影響 在系統(tǒng)頻率嚴(yán)重偏離50HZ時(shí)，采用按頻率比率制動(dòng)原理wzdNTKUU3334.2.5三次諧波差動(dòng)判據(jù)NNtTUkreUkU333 三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)：正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)端、中性點(diǎn)三次諧波電

8、壓幅值、相位在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整系數(shù)kt使正常運(yùn)行時(shí)差電壓接近為0；可以保護(hù)100的定子接地4.2.6三次諧波電壓差動(dòng)可靠性：頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結(jié)合，在頻率49.550.5Hz范圍內(nèi)保護(hù)功能不受影響；在機(jī)組頻率超出49.550.5Hz范圍時(shí)，閉鎖本判據(jù)；機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷電流大于0.2In時(shí)，自動(dòng)投入本判據(jù)；當(dāng)TV斷線(xiàn)時(shí)閉鎖本判據(jù)。 由于采用了以上輔助判據(jù)，盡管三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)在定子接地時(shí)靈敏度很高，但是在啟停機(jī)過(guò)程中、區(qū)外故障及其他工況下均不會(huì)誤動(dòng)。5.發(fā)電機(jī)定子匝間故障 .縱向零序電壓原理構(gòu)成的保護(hù)方案。在發(fā)電機(jī)的出口裝設(shè)一個(gè)專(zhuān)用全絕絕緣電壓互感器，其一次繞組中性點(diǎn)直接與發(fā)電

9、機(jī)中性點(diǎn)相連而不接地。所以，該電壓互感器二次繞組不能用來(lái)測(cè)量相對(duì)地電壓。只有當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生匝間短路或者對(duì)中性點(diǎn)不對(duì)稱(chēng)的各種相間短路時(shí)，破壞了三相對(duì)中性點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)，產(chǎn)生了對(duì)中性點(diǎn)的零序電壓，即縱向零序電壓，在它的開(kāi)口三角繞組才有輸出電壓，即3U00，使零序電壓匝間短路保護(hù)正確動(dòng)作。為防止低定值零序電壓匝間短路保護(hù)在外部短路時(shí)誤動(dòng)作，還采用一些制動(dòng)或閉鎖量。5.1專(zhuān)用PT縱向零序電壓匝間保護(hù)BACoo3U0YH0E0I0nxf0 xf01nn零序電壓匝間保護(hù)用電壓互感器 n并聯(lián)分支發(fā)電機(jī)零序等效電路 nxnnxnnxnnnxEIffff000020000013I3U31131 =E專(zhuān)用TV縱向零序

10、電壓匝間保護(hù)5.2發(fā)電機(jī)裂相差動(dòng)定子匝間保護(hù)TA安裝位置示意圖發(fā)電機(jī)的失磁一、發(fā)電機(jī)失磁的原因 1、滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘而轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈經(jīng)滅磁電阻短接 2、轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈短路 3、轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈回路斷線(xiàn)而開(kāi)路 4、硅整流的故障 5、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的故障等 二、發(fā)電機(jī)的失磁的影響 1、當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流將逐漸衰減至零。 2、由于感應(yīng)電勢(shì)逐漸減小，導(dǎo)致電磁功率小于原動(dòng)機(jī)的功率，轉(zhuǎn)子加速，功角增大，有可能超過(guò)靜穩(wěn)極限而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)失步。 3、發(fā)電機(jī)失磁后將從并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)中吸取電感性無(wú)功功率供給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。 4、在發(fā)電機(jī)超過(guò)同步轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)子回路中將感應(yīng)出頻率為 的電流，此電流

11、產(chǎn)生異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)異步轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡時(shí)，即進(jìn)入穩(wěn)定的異步運(yùn)行。失磁前有功越大，穩(wěn)定異步轉(zhuǎn)差越大，吸收無(wú)功越大 。轉(zhuǎn)子繞組短路引起失磁比轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路失磁，轉(zhuǎn)差小。sfff 由于失磁導(dǎo)致失步后的影響 1、需要從電網(wǎng)中吸收很大的無(wú)功功率以建立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)。 2、由于從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率將引起電力系統(tǒng)的電壓下降，如果電力系統(tǒng)的容量較小或無(wú)功功率的儲(chǔ)備不足，則可能使失磁發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、升壓變壓器高壓側(cè)的母線(xiàn)電壓 、或其它鄰近點(diǎn)的電壓低于允許值，從而破壞了負(fù)荷與各電源間的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。 3、由于失磁發(fā)電機(jī)吸收了大量的無(wú)功功率，因此為了防止其定子繞組的過(guò)電流

12、，發(fā)電機(jī)所能發(fā)出的有功功率將較同步運(yùn)行時(shí)有不同程度的降低，吸收的無(wú)功功率越大，則降低的越多。 4、失磁后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，因此，在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率 為的交流電流，因而形成附加的損耗，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁回路過(guò)熱。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)差率越大時(shí)，所引起的過(guò)熱也越嚴(yán)重。 5因異步轉(zhuǎn)距作用，失磁前有功越大，穩(wěn)定異步轉(zhuǎn)差越大，異步運(yùn)行有功波動(dòng)越大，相應(yīng)機(jī)組振動(dòng)越大。sfff 失磁機(jī)組對(duì)相鄰機(jī)組的影響 發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，由于機(jī)端電壓降低，相鄰發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓自動(dòng)或手動(dòng)增加，向故障發(fā)電機(jī)供無(wú)功功率。健全發(fā)電機(jī)定子電流較大，值班人員在機(jī)組允許的條件下，不允許減勵(lì)磁。否則可能引起健全機(jī)組振蕩。相鄰線(xiàn)路電流增大

13、，可能引起線(xiàn)路線(xiàn)路或機(jī)組后備保護(hù)動(dòng)作。所以考慮一臺(tái)機(jī)組失磁時(shí)，與相鄰元件保護(hù)的配合。 當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流將逐漸衰減至零。由于發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)Ed隨著勵(lì)磁電流的減小而減小，因此，其電磁轉(zhuǎn)矩也將小于原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，因而引起轉(zhuǎn)子加速，使 發(fā)電機(jī)的功角增大。當(dāng)超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限角時(shí)，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步。發(fā)電機(jī)失磁后將從并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)中吸取電感性無(wú)功功率供給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。在發(fā)電機(jī)超過(guò)同步轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)子回路中將感應(yīng)出頻率 為的電流，此電流產(chǎn)生異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)異步轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡時(shí)，即進(jìn)入穩(wěn)定的異步運(yùn)行。 sfff 失磁保護(hù)的功能特點(diǎn)發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行方式下的機(jī)端

14、測(cè)量阻抗發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗 （1）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗 當(dāng)發(fā)電機(jī)向外輸送有功和無(wú)功功率時(shí)，其機(jī)端測(cè)量阻抗Zf位于第一象限，如下圖中的1點(diǎn)所示，它與R軸的夾角為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角。 當(dāng)發(fā)電機(jī)只輸出有功功率時(shí)，測(cè)量阻抗位于R軸上的2點(diǎn)。 當(dāng)發(fā)電機(jī)欠激運(yùn)行時(shí)，它向外輸送有功，同時(shí)從電網(wǎng)吸收一部分無(wú)功功率（Q值變?yōu)樨?fù))，但仍保持同步并列運(yùn)行，此時(shí)，測(cè)量阻抗位于第四象限的3點(diǎn)。 （2）發(fā)電機(jī)外部故障1時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗 當(dāng)采用0接線(xiàn)方式時(shí)，故障相測(cè)量阻抗位于第一象限，其大小和相位正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗Zd，如圖中的5點(diǎn)。如繼電器接于非故障相，則測(cè)繪阻抗的大小和

15、相位需經(jīng)具體分析后確定。 發(fā)電機(jī)機(jī)端經(jīng)過(guò)渡電阻兩相短路，升壓變壓器高壓側(cè)經(jīng)過(guò)渡電阻兩相短路，一相短路。測(cè)量阻抗可能進(jìn)入阻抗圓。 解決方法：加輔助判據(jù)，整定延時(shí)大于主保護(hù)延時(shí)。 (3)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗 EdUs時(shí)，振蕩中心位于 處。當(dāng)XS=0時(shí)，振蕩中心即位于1/2Xd處此時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡沿直線(xiàn)OO變化，如圖所示，當(dāng)=180時(shí)、測(cè)電阻抗的最小值為Zf=-j1/2Xd。 X21發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗 發(fā)電機(jī)從失磁開(kāi)始到進(jìn)入穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行，一般可分為三個(gè)階段 1.失磁后到失步前 :sin的增大與Ed的減小相補(bǔ)償，基本上保持了電磁功率P不

16、變。 與此同時(shí)，無(wú)功功率Q將隨著Ed的減小和的增大而迅速減小，Q值將由正變?yōu)樨?fù)，即發(fā)電機(jī)變?yōu)槲崭行缘臒o(wú)功功率。 sinXUEPsdXUXUEQssd2cos22222222212122jssssjjsssssssssssfffePUjXPUjXWeWePUjXjQPjQPPUjXjQPjQPjQPPUjXWUjXUIUsUIjXIsUIUZ 機(jī)端測(cè)量阻抗變化軌跡說(shuō)明由于這個(gè)圓是在某一定有功功率P不變的條件下做出的，因此稱(chēng)為等有功阻抗圓。機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡與P有密切關(guān)系，對(duì)應(yīng)不同的P值有不同的阻抗圓，且P越大時(shí)圓的直徑越小。發(fā)電機(jī)失磁以前，向系統(tǒng)送出無(wú)功功率，功率因數(shù)角為正，測(cè)量阻抗位于第一象

17、限。失磁以后，隨著無(wú)功功率的變化，功率因數(shù)角由正值變?yōu)樨?fù)值，因此測(cè)量阻抗也沿著圓周隨之由第一象限過(guò)渡到第四象限。 2.臨界失步點(diǎn) 對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組，當(dāng)=90時(shí)，發(fā)電機(jī)處于失去靜穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，故稱(chēng)為臨界失步點(diǎn)。此時(shí)輸送到受端的無(wú)功功率 ,式中Q為負(fù)值，表明臨界失步時(shí)，發(fā)電機(jī)自系統(tǒng)吸收無(wú)功功率，且為一常數(shù)，不論有功為多少，都與之無(wú)關(guān)故臨界失步點(diǎn)也稱(chēng)為等無(wú)功點(diǎn)。 XUQS2機(jī)端測(cè)量阻抗變化軌跡說(shuō)明 發(fā)電機(jī)在輸出不同的有功功率P而臨界失步時(shí)，其無(wú)功功率Q恒為常數(shù)。因此，在上式中， 為變數(shù)，Zf也是一個(gè)圓的方程，這個(gè)圓稱(chēng)為臨界失步阻抗圓，也稱(chēng)等無(wú)功阻抗圓。其圓周為發(fā)電機(jī)以不同的有功功率P臨界失步時(shí)，機(jī)端

18、測(cè)量阻抗的軌跡，圓內(nèi)為失步區(qū)。 222222222222)1 (21212)(2jsdsdsjsdsdsjsdsjsssssssffeXXjXXjjXeXXjXXjjXejXXjXeQjUjXjQPjQPQjUjXWjQPjQPQjUjXWUIUZ 2.失步后的異步運(yùn)行階段可用異步發(fā)電機(jī)等效電路來(lái)表示，此時(shí)按圖1-25所規(guī)定的電流正方向，機(jī)端測(cè)量阻抗應(yīng)為 )()(22221XXjSRjXsRjXjXZadadf 是定子漏抗 是轉(zhuǎn)子漏抗 是轉(zhuǎn)子電阻 為轉(zhuǎn)差率當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在失磁時(shí) ， ， ，此時(shí)機(jī)端的測(cè)量阻抗為最大 sfff0SSR2dadfjXjXjXZ1當(dāng)發(fā)電機(jī)在其他運(yùn)行方式下失磁時(shí)， 將隨著

19、轉(zhuǎn)差率的增大而減小，并位于第四像限內(nèi)。極限情況是當(dāng) 時(shí)， ， 趨近于零， 的數(shù)值為最小 fZffSSR2fZdadadfXjXXXXXjZ221考慮到轉(zhuǎn)子面上裝有阻尼條，或是隱極機(jī)本身的整塊轉(zhuǎn)子具有阻尼繞組作用，因此式中的 可用 代替。 dXdX 1X2X2RS 綜上所述，當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁前在過(guò)激狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其機(jī)端測(cè)量阻抗位于復(fù)數(shù)平面的第一象限（如圖1-28中的a或a點(diǎn)），失磁以后，測(cè)量阻抗沿等有功阻抗圓向第四象限移動(dòng)。當(dāng)它與臨界失步圓相交時(shí)（b或b點(diǎn)），表明機(jī)組運(yùn)行處于靜穩(wěn)定的極限,失磁過(guò)程靜穩(wěn)極限功率隨著轉(zhuǎn)子電流減小而減小。越過(guò)（b或b）點(diǎn)以后，轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行，最后穩(wěn)定進(jìn)行于（c或c）點(diǎn)，

20、此時(shí)，平均異步功率與調(diào)節(jié)后的原動(dòng)機(jī)輸入功率相平衡。 3.異步狀態(tài) 對(duì)于任意的一個(gè)s值，則隨 變化都有一個(gè)相應(yīng)的圓，我們給定一組s值，則可得到一個(gè)圓族，s=0時(shí)圓最大，隨 增大，圓逐漸變小，當(dāng) ，圓趨向于一個(gè)點(diǎn)。顯然，這個(gè)圓族的外包線(xiàn)給出了發(fā)電機(jī)異步阻抗的邊界，對(duì)于任意的s和 值，機(jī)端測(cè)量阻抗Z的端點(diǎn)，都應(yīng)當(dāng)落在這個(gè)邊界之內(nèi)。 sst0: 正常運(yùn)行t1: 進(jìn)入靜穩(wěn)圓t2:進(jìn)入異步圓6. 失磁保護(hù)失磁保護(hù)6.1發(fā)電機(jī)機(jī)端正序測(cè)量阻抗失磁后的變化軌跡t0: 正常運(yùn)行t1: 低勵(lì)t2: 異步運(yùn)行6.2發(fā)電機(jī)機(jī)端正序測(cè)量阻抗低勵(lì)后的變化軌跡6.3系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)端正序阻抗的變化軌跡曲線(xiàn)1:異步圓區(qū)外振蕩曲線(xiàn)

21、2:異步圓區(qū)內(nèi)振蕩6.4發(fā)電機(jī)失磁后還能否運(yùn)行 如果系統(tǒng)有足夠的無(wú)功儲(chǔ)備,而有功儲(chǔ)備不足,在發(fā)電機(jī)失磁后系統(tǒng)電壓不低于允許值時(shí)，可以允許發(fā)電機(jī)在無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)下異步運(yùn)行，沒(méi)有必要立即把失磁發(fā)電機(jī)切除，而只需發(fā)信號(hào)，這對(duì)系統(tǒng)是有好處的，可以避免在出現(xiàn)無(wú)功差額后又出現(xiàn)有功差額。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)在無(wú)勵(lì)磁異步運(yùn)行時(shí)，有相當(dāng)大的異步轉(zhuǎn)矩，并能輸出一定的甚至是接近額定值的有功功率。因此失步定子判據(jù)可以選擇失磁異步阻抗園與無(wú)功反方判據(jù)相結(jié)合的方式。無(wú)勵(lì)磁異步運(yùn)行的條件和相應(yīng)的允許時(shí)間，還決定于發(fā)電機(jī)的溫升情況，如果系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)不允許無(wú)勵(lì)磁異步運(yùn)行，則失磁保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)或經(jīng)短延時(shí)動(dòng)作于跳閘。如果允許無(wú)勵(lì)磁異步運(yùn)行，則失

22、磁保護(hù)只發(fā)信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷，而以較長(zhǎng)的延時(shí)切除失磁的發(fā)電機(jī)。 失磁判據(jù)定子阻抗判據(jù) (輔助判據(jù))低電壓判據(jù)轉(zhuǎn)子電壓判據(jù) 減出力有功判據(jù)6.5失磁保護(hù)判據(jù)失磁保護(hù)判據(jù)異步阻抗圓、靜穩(wěn)邊界圓可選正序電壓、正序電流計(jì)算阻抗可選擇無(wú)功反向元件閉鎖無(wú)功反向值可整定6.5.1定子判據(jù) 高壓側(cè)母線(xiàn)低電壓判據(jù)Upp Ulezd高壓側(cè)PT斷線(xiàn)時(shí)閉鎖此判據(jù) TV斷線(xiàn)時(shí)閉鎖本判據(jù)，并發(fā)出TV斷線(xiàn)信號(hào)。6.5.2高壓側(cè)母線(xiàn)低電壓判據(jù) 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)： Ur Ur1zd變勵(lì)磁電壓判據(jù)： Ur Pzd失磁導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步后，發(fā)電機(jī)輸出功率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，P取一個(gè)振蕩周期內(nèi)的平均值。6.5.4減出力采用有功功率

23、判據(jù) 輔助判據(jù)a.a.正序電壓正序電壓6V6Vb.b.負(fù)序電壓負(fù)序電壓U2 U2 0.1Un 0.1Un（發(fā)電機(jī)額定電壓）。（發(fā)電機(jī)額定電壓）。c.c.發(fā)電機(jī)電流發(fā)電機(jī)電流 0.1Ie 0.1Ie（發(fā)電機(jī)額定電流）。（發(fā)電機(jī)額定電流）。 6.5.5輔助判據(jù) 失磁保護(hù)方案段：動(dòng)作于減出力 可選：減出力判據(jù)定子阻抗判據(jù)轉(zhuǎn)子判據(jù)段：跳閘（母線(xiàn)低電壓） 可選：低電壓判據(jù)，定子阻抗判據(jù)、轉(zhuǎn)子判據(jù)段：跳閘或報(bào)警段 可選：定子阻抗判據(jù)、轉(zhuǎn)子判據(jù)段：長(zhǎng)延時(shí)跳閘（與減出力段配合） 定子阻抗判據(jù)6.8失磁保護(hù)方案7.失步保護(hù)7.1功能采用正序電壓、正序電流計(jì)算阻抗，能區(qū)分短路和失步能區(qū)分振蕩中心在發(fā)變組內(nèi)部或外部

24、. 能區(qū)分穩(wěn)定振蕩和失步能檢測(cè)加速失步或減速失步振蕩頻率范圍0.1- 8 Hz當(dāng)電流小于出口斷路器跳閘允許電流時(shí)出口 能記錄滑極次數(shù),跳閘滑極次數(shù)可分別整定 7.2發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)等效系統(tǒng)及系統(tǒng)各點(diǎn)的電流電壓關(guān)系圖 EaZaZbZcEbo發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失步時(shí)的等效系統(tǒng)圖IuOEbEa系統(tǒng)各點(diǎn)的電流電壓關(guān)系圖7.3失步時(shí)正序阻抗動(dòng)作特性1.左右邊界2.中心線(xiàn)3.電抗線(xiàn)失步保護(hù)功能振蕩中機(jī)端阻抗繼電器的測(cè)量阻抗圖 Rjx0ZcZa-ZbOLUORIRIL3211DLRQQQ” 保護(hù)采用三元件失步繼電器動(dòng)作特性, 第一部分是透鏡特性，圖中，它把阻抗平面分成透鏡內(nèi)的部分I和透鏡外的部分O。第二部分是遮擋器特

25、性，圖中，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R。 兩種特性的結(jié)合，把阻抗平面分成四個(gè)區(qū)OL、IL、IR、OR，阻抗軌跡順序穿過(guò)四個(gè)區(qū)（OLILIROR或ORIRILOL），并在每個(gè)區(qū)停留時(shí)間大于一時(shí)限，則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩。每順序穿過(guò)一次，保護(hù)的滑極計(jì)數(shù)加1，到達(dá)整定次數(shù)，保護(hù)動(dòng)作。 第三部分特性是電抗線(xiàn)，圖中，它把動(dòng)作區(qū)一分為二，電抗線(xiàn)以上為I段（U），電抗線(xiàn)以下為II段（D）。阻抗軌跡順序穿過(guò)四個(gè)區(qū)時(shí)位于電抗線(xiàn)以下，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)，位于電抗線(xiàn)以上，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組外，兩種情況下滑極次數(shù)可分別整定。 7.4失步保護(hù)的功能特點(diǎn)7.5振蕩時(shí)測(cè)量阻抗軌跡示意圖7.5.1振

26、蕩中心在區(qū)外且失步時(shí)失步繼電器分析區(qū)外失步7.5.2振蕩中心在區(qū)內(nèi)且失步時(shí)失步繼電器分析區(qū)內(nèi)失步7.5.3發(fā)電機(jī)加速失步時(shí)失步繼電器分析加速失步7.5.4發(fā)電機(jī)減速失步時(shí)失步繼電器分析減速失步7.5.5發(fā)電機(jī)同步振蕩時(shí)t0:正常運(yùn)行t1:區(qū)外故障t2:故障切除7.5.6先區(qū)外故障后振蕩時(shí)t0:正常運(yùn)行t1:區(qū)外故障t2:故障切除t3:振蕩8.8.轉(zhuǎn)子接地保護(hù)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)8.1轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的配置 一點(diǎn)接地設(shè)兩段 靈敏I段動(dòng)作于信號(hào) II段動(dòng)作于信號(hào)或跳閘 轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù) 一點(diǎn)接地II段動(dòng)作于信號(hào)，自動(dòng)延時(shí)投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)8.2轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的功能特點(diǎn) 實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)子繞組對(duì)大軸絕緣電阻 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)

27、接地后顯示接地位置 高精度隔離放大器 隔離電壓2500V 光耦繼電器切換開(kāi)關(guān)8.3轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)電路示意圖RRS1S2RRUU發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子+-Rg Rg：轉(zhuǎn)子接地電阻 ：轉(zhuǎn)子接地位置 U：勵(lì)磁電壓 R：標(biāo)準(zhǔn)電阻 S1、S2：切換開(kāi)關(guān)9.發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)9.1誤上電的危害 發(fā)電機(jī)盤(pán)車(chē)狀態(tài)下（未加勵(lì)磁，低速），主開(kāi)關(guān)誤合，發(fā)電機(jī)異步起動(dòng) ，由于轉(zhuǎn)子與氣隙同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有較大滑差，轉(zhuǎn)子本體長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)差頻電流燒傷轉(zhuǎn)子。突然誤合閘引起轉(zhuǎn)子急劇加速，潤(rùn)滑油壓較低，軸瓦損壞。 d9.2誤上電保護(hù)原理1發(fā)電機(jī)盤(pán)車(chē)時(shí)，未加勵(lì)磁，斷路器誤合，造成發(fā)電機(jī)異步起動(dòng)。采用兩組PT均低電壓延時(shí)t1投入，電壓恢復(fù)，延時(shí)t2（

28、與低頻閉鎖判據(jù)配合）退出。2發(fā)電機(jī)起停過(guò)程中，已加勵(lì)磁，但頻率低于定值，斷路器誤合。采用低頻判據(jù)延時(shí)t3投入，頻率判據(jù)延時(shí)t4返回，其時(shí)間應(yīng)保證跳閘過(guò)程的完成。3發(fā)電機(jī)起停過(guò)程中，已加勵(lì)磁，但頻率大于定值，斷路器誤合或非同期。采用斷路器位置接點(diǎn)，經(jīng)控制字可以投退。判據(jù)延時(shí)t3投入（考慮斷路器分閘時(shí)間），延時(shí)t4退出其時(shí)間應(yīng)保證跳閘過(guò)程的完成。10.斷路器閃絡(luò)保護(hù)10.1斷路器斷口閃絡(luò)的危害 220KV以上系統(tǒng)在進(jìn)行同步并列運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)與系統(tǒng)電壓180度造成斷口閃絡(luò)。使斷路器損壞，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，負(fù)序電流損壞發(fā)電機(jī)。10.2斷路器閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)判據(jù)：（1）斷路器三相位置接點(diǎn)均為斷開(kāi)狀態(tài)； （2）負(fù)序電流大于整定值；（3）發(fā)電機(jī)已加勵(lì)磁，機(jī)端電壓大于一固定值 動(dòng)作跳滅磁開(kāi)關(guān)，失效時(shí)起動(dòng)失靈11.啟停機(jī)保護(hù) 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)或停機(jī)過(guò)程中，配置反應(yīng)相間