發(fā)電機保護(hù)配置與選型

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

2、個中性點引出端時，才裝設(shè)該種保護(hù)。3、單相接地保護(hù)：為發(fā)電機定子繞組的單相接地、單相接地保護(hù)：為發(fā)電機定子繞組的單相接地保護(hù)。保護(hù)。4、勵磁回路接地保護(hù)：為勵磁回路的接地故障保護(hù)。、勵磁回路接地保護(hù)：為勵磁回路的接地故障保護(hù)。5、低勵、失磁保護(hù)：為防止大型發(fā)電機低勵、低勵、失磁保護(hù)：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(yīng)的勵磁電流于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)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(hù)。及以上容量的發(fā)電機都裝設(shè)這種

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

4、繞組過電壓保護(hù)：用于防止突然甩去全部負(fù)荷后、定子繞組過電壓保護(hù)：用于防止突然甩去全部負(fù)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(hù)，中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設(shè)過電壓保護(hù)設(shè)過電壓保護(hù)，中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設(shè)過電壓保護(hù)。9、負(fù)序電流保護(hù)：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負(fù)、負(fù)序電流保護(hù)：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負(fù)荷不對稱荷不對稱(如電氣機車、電弧爐等單相負(fù)荷的比重太大如電氣機車、電弧爐等單相負(fù)荷的比重太大)時，時，會使轉(zhuǎn)子端部、護(hù)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(hù)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(yīng)裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)。造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷，因此應(yīng)裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)。10、失步保護(hù)：反應(yīng)大型發(fā)電機與系統(tǒng)振蕩過程的失步保、失步保護(hù)：反應(yīng)大型發(fā)電機與系統(tǒng)振蕩過程的失步保護(hù)。護(hù)。11、逆功率保護(hù)：當(dāng)汽輪機主汽門誤關(guān)閉，或機爐保護(hù)動、逆功率保護(hù)：當(dāng)汽輪機主汽門誤關(guān)閉，或機爐保護(hù)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(hù)，用于保護(hù)汽輪機。功率繼電器構(gòu)成的逆功率保護(hù)，用于保護(hù)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(hù)采用比率制動原理，出口設(shè)置為循環(huán)閉鎖方式，保護(hù)邏輯見圖一。因為發(fā)電機中性點一般不直接接地，當(dāng)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(dāng)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(fù)序電壓，保護(hù)也出口跳閘。如果只有一相差動動作無負(fù)序電壓，判斷為TA斷線。這是應(yīng)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(hù)用于防止突然甩去全部負(fù)荷后引起定子繞組過電壓用于防止突然甩去全部負(fù)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(hù)。發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝設(shè)過電壓保護(hù)。當(dāng)運行中的發(fā)電機突然甩掉負(fù)荷或者帶時限切除距發(fā)電當(dāng)運行中的發(fā)電機突然甩掉負(fù)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(fù)荷時，轉(zhuǎn)速將超過額定值，這緩慢，因此在突然失去負(fù)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(dá)額定值得時發(fā)電機輸出端電壓有可能高達(dá)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(yīng)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(yīng)裝設(shè)過電壓保護(hù)。設(shè)過電壓保護(hù)。三、發(fā)電機3U0定子接地保護(hù)保護(hù)采用基波零序電壓式，范圍為由機端至機內(nèi)保護(hù)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(hù)，的定子繞組單相接地故障。可作小機組的定子接地保護(hù)，也可與三次諧波保護(hù)合用，組成大中型

9、發(fā)電機的也可與三次諧波保護(hù)合用，組成大中型發(fā)電機的100定定子接地保護(hù)。子接地保護(hù)。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(hù)是大型并且是相間或匝間短路的先兆。因此定子接地保護(hù)是大型機組保護(hù)中重要的保護(hù)，它對預(yù)防定子繞組嚴(yán)重短路故障機組保護(hù)中重要的保護(hù)，它對預(yù)防定子繞組嚴(yán)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(hù)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(hù)，有死區(qū)，但一般不小于15%。四、發(fā)電機阻抗原理失磁保護(hù)發(fā)電機阻抗原理失磁保護(hù)失磁保護(hù)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(hù)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(fù)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(jìn)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(jìn)入異步邊界園內(nèi)。所以，阻抗原理發(fā)電機失磁保護(hù)將機端測量阻抗是否進(jìn)入預(yù)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(hù)阻抗圓原理邏輯圖 五、發(fā)電機對

11、稱過負(fù)荷（一）發(fā)電機過負(fù)荷判據(jù)及特性（二）定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)兩段定時限負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)動作特性七、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)保護(hù)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(hù)動作靈敏、無死區(qū)?？紤]到雙套化配置方案中，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)由于保護(hù)原理的要求不能雙套化，否則會相互影響導(dǎo)致測量失誤。如采用一套運行一套備用方式，需要時應(yīng)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(dān)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(yán)重。若裝有橫差保護(hù)，還會引起它的誤動作，所以轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)動作后要將橫差保護(hù)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(yīng)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(jìn)一步加劇振動。還可能損壞其他勵磁裝置且導(dǎo)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(yīng)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(hù)。 轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)邏輯框圖檢測漏電流大軸（600）負(fù)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(hù)計算Rg八、勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù)九、發(fā)電機縱向零序電壓式匝間保護(hù)發(fā)電機縱向零序電壓式匝間保護(hù)，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(hù)。該保護(hù)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(hù)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?？v向零序電壓式匝間保護(hù)交流接入回路縱向零序電壓式匝間保護(hù)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