發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理21 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)1.1 發(fā)電機(jī)的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)1.2 發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)和橫差動(dòng)保護(hù)1.3 發(fā)電機(jī)的定子單相接地保護(hù)1.4 發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)1.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)1.6 發(fā)電機(jī)-變壓器組繼電保護(hù)的特點(diǎn)1.1 發(fā)電機(jī)的故障類型和不正常發(fā)電機(jī)的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)41. 發(fā)電機(jī)的故障類型及保護(hù)方式發(fā)電機(jī)的故障類型及保護(hù)方式定子繞組 定子繞組及引出線相間短路：采用縱差保護(hù) 定子繞組匝間短路：采用橫差保護(hù) 定子繞組單相接地：采用零序電流和零序電壓保護(hù)轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地：采用定期檢測(cè)裝置，或采用一點(diǎn)和兩點(diǎn)接地保護(hù)

2、轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁電流消失：自動(dòng)滅磁開關(guān)斷開時(shí)連鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器，或采用發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)52. 不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)方式不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)方式過電流 外部短路引起的定子過電流：采用負(fù)序過電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)或過電流保護(hù)； 不對(duì)稱負(fù)荷或外部不對(duì)稱短路引起的定子負(fù)序過電流：采用負(fù)序過電流保護(hù) 對(duì)稱負(fù)荷引起的定子過電流：采用接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷：采用轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)定子繞組過電壓：采用帶延時(shí)的過電壓保護(hù)汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉：采用逆功率保護(hù)1.2 發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)和橫差發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)和橫差動(dòng)保護(hù)動(dòng)保護(hù)71. 縱差動(dòng)保護(hù)的原理縱差動(dòng)保護(hù)的原

3、理反應(yīng)定子內(nèi)部相間短路：動(dòng)作于跳閘反應(yīng)電流互感器二次回路斷線：動(dòng)作于信號(hào)81.1 斷線監(jiān)視繼電器的整定斷線監(jiān)視繼電器的整定起動(dòng)電流按躲開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流整定，原則上越靈敏越好，通常?。簽榱朔乐雇獠抗收蠒r(shí)由于不平衡電流的影響而誤發(fā)斷線信號(hào)，它的動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于發(fā)電機(jī)所有后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限0.2dze fII91.2 差動(dòng)繼電器的整定差動(dòng)繼電器的整定在正常運(yùn)行情況下，電流互感器二次回路斷線時(shí)保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)按躲開外部故障時(shí)的最大不平衡電流整定1.3dzke fkIK IKmaxmaxmax1.30.1dzkbpkbpfzqtxdIK IKIKK I101.3 具有比率制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器具有比率制

4、動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器最小起動(dòng)電流：拐點(diǎn)制動(dòng)電流：一般取制動(dòng)系數(shù)（制動(dòng)特性的斜率）：0.20.40(0.1 0.3)/dz Je flIIn/e flIn111.4 縱差保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)縱差保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)Idmin為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)流過保護(hù)的最小短路電流，需要考慮如下兩種情況：發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行以前，在其出線端發(fā)生兩相短路發(fā)電機(jī)采用自同期并列時(shí)，在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，發(fā)電機(jī)出線端發(fā)生兩相短路min2.0dlmdzIKI122. 橫差動(dòng)保護(hù)的原理橫差動(dòng)保護(hù)的原理利用反應(yīng)兩個(gè)支路電流之差的原理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù)132.1 橫差動(dòng)保護(hù)的接線橫差動(dòng)保護(hù)的接線每相裝設(shè)兩個(gè)電流互感器，

5、每相用一個(gè)繼電器只裝設(shè)一個(gè)電流互感器和一個(gè)繼電器一點(diǎn)接地后投入濾三次諧波142.2 橫差動(dòng)保護(hù)的整定橫差動(dòng)保護(hù)的整定轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地時(shí)，橫差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)作，但不必在轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地時(shí)閉鎖橫差動(dòng)保護(hù)在投入兩點(diǎn)接地保護(hù)的同時(shí)，橫差動(dòng)保護(hù)應(yīng)切換至帶0.51s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘，可防止轉(zhuǎn)子回路偶然性的兩點(diǎn)接地時(shí)引起的橫差保護(hù)誤動(dòng)作(0.2 0.3)dze fII1.3 發(fā)電機(jī)的定子單相接地保護(hù)發(fā)電機(jī)的定子單相接地保護(hù)161. 發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)都是不接地或經(jīng)消弧線圈接地的發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)是指與發(fā)電機(jī)有直接電聯(lián)系的各元件組成的網(wǎng)絡(luò)，是非直接接地系統(tǒng)發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地

6、時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流為發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)地電容電流的總和。當(dāng)接地電流較大時(shí)，能在故障點(diǎn)引起電弧，將繞組絕緣和定子鐵心燒毀當(dāng)接地電容電流小于5A時(shí)，裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的接地保護(hù)；否則，裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)172. 內(nèi)部單相接地時(shí)的等值電路內(nèi)部單相接地時(shí)的等值電路183. 外部單相接地時(shí)的等值電路外部單相接地時(shí)的等值電路內(nèi)部單相接地時(shí)，流經(jīng)LH0的零序電流為發(fā)電機(jī)以外電壓網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地電容電流外部單相接地時(shí)，流經(jīng)LH0的零序電流為發(fā)電機(jī)本身的對(duì)地電容電流194. 利用零序電流構(gòu)成的定子接地保護(hù)利用零序電流構(gòu)成的定子接地保護(hù)需要采用高靈敏的零序電流互感器：盡量提高零序電流互感器的勵(lì)磁阻抗選取繼電器的阻抗與

7、零序互感器的勵(lì)磁阻抗匹配2222122LLZSI ZIZZZ 22max1/ 4LLZZSI Z20定子零序電流保護(hù)的整定定子零序電流保護(hù)的整定躲過外部單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)本身的電容電流和零序電流互感器二次側(cè)的不平衡電流零序電流保護(hù)的一次動(dòng)作電流應(yīng)小于發(fā)電機(jī)單相接地電流的允許值當(dāng)起動(dòng)電流不考慮發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電容電流時(shí)，保護(hù)需帶有12s的動(dòng)作延時(shí)當(dāng)起動(dòng)電流不考慮外部相間短路時(shí)的不平衡電流時(shí)，需要在相間保護(hù)動(dòng)作時(shí)將接地保護(hù)閉鎖定子繞組中性點(diǎn)附近接地時(shí)，接地電流很小，定子零序電流保護(hù)存在動(dòng)作死區(qū)215. 利用零序電壓構(gòu)成定子接地保護(hù)利用零序電壓構(gòu)成定子接地保護(hù)用于發(fā)電機(jī)變壓器組，動(dòng)作于信號(hào)22定子零序電

8、壓保護(hù)的整定定子零序電壓保護(hù)的整定躲開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)端產(chǎn)生的零序電壓提高靈敏度的措施：加裝三次諧波過濾器，消除三次諧波的影響變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地時(shí)，利用延時(shí)躲開高壓側(cè)接地故障變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)非直接接地時(shí)，利用高壓側(cè)的零序電壓將定子接地保護(hù)閉鎖或?qū)ΡＷo(hù)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)236. 反應(yīng)反應(yīng)100%定子繞組的接地保護(hù)定子繞組的接地保護(hù)一是零序電壓保護(hù)，能保護(hù)定子繞組的85%以上二是用來消除零序電壓保護(hù)不能保護(hù)的死區(qū)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)加固定的工頻偏移電壓附加直流或低頻電源，將其電流注入定子繞組利用發(fā)電機(jī)固有的三次諧波電勢(shì)24發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布特點(diǎn)發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布

9、特點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)中心點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓總是大于發(fā)電機(jī)端的三次諧波電壓0330012fSNfSCUUCC25發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布特點(diǎn)發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布特點(diǎn)當(dāng)靠近中性點(diǎn)側(cè)發(fā)生單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)端的三次諧波電壓大于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓331SNUaUa26100%定子接地保護(hù)的特點(diǎn)定子接地保護(hù)的特點(diǎn)利用三次諧波電壓構(gòu)成的接地保護(hù)，可以反應(yīng)定子繞組中靠近中性點(diǎn)側(cè)50%范圍內(nèi)的單相接地故障，且故障點(diǎn)越接近于中性點(diǎn)時(shí)，保護(hù)越靈敏利用基波零序電壓構(gòu)成的接地保護(hù)，可以反應(yīng)靠近定子機(jī)端側(cè)85%范圍內(nèi)的單相接地故障，且故障點(diǎn)越接近于出線端時(shí)，保護(hù)越靈敏05 . 0三次諧波電壓保護(hù)區(qū)三次諧波電壓保

10、護(hù)區(qū)基波零序電壓保護(hù)區(qū)基波零序電壓保護(hù)區(qū)11.4 發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)281. 定子負(fù)序電流產(chǎn)生原因及影響定子負(fù)序電流產(chǎn)生原因及影響產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路；在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡影響：在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組及轉(zhuǎn)子鐵心等部件上感應(yīng)出100Hz的倍頻電流，造成局部過熱產(chǎn)生100Hz的交變電磁轉(zhuǎn)矩，并作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機(jī)座上，引起100Hz的振動(dòng)29定子負(fù)序電流引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱的度量定子負(fù)序電流引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱的度量假定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（不向周圍散熱），則不使轉(zhuǎn)子過熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間的關(guān)系：2222*0ti dtItA 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)凸級(jí)式發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)空氣或

11、氫氣表面冷卻的隱極式發(fā)電機(jī)導(dǎo)線直接冷卻的100300MW汽輪發(fā)電機(jī)A4030615發(fā)電機(jī)組容量越大，承受負(fù)序過負(fù)荷的能力越小，即發(fā)電機(jī)組容量越大，承受負(fù)序過負(fù)荷的能力越小，即A值越小值越小30定子負(fù)序過電流保護(hù)的作用定子負(fù)序過電流保護(hù)的作用主保護(hù)：對(duì)定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)之一后備保護(hù)：在相鄰元件發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，定子負(fù)序過電流保護(hù)可以作為后備保護(hù)；需要附加裝設(shè)一個(gè)單相式的低電壓起動(dòng)過電流保護(hù)，以反應(yīng)三相短路312. 負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)原理接線負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)原理接線繼電器3按躲開長(zhǎng)期允許負(fù)序電流值和最大負(fù)荷下的不平衡電流來整定動(dòng)作延時(shí)應(yīng)保證選擇性，一

12、般取510s20.1dze fII322. 負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)原理接線負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)原理接線繼電器4按躲開短時(shí)間允許的負(fù)序電流整定，同時(shí)與相鄰元件的后備保護(hù)靈敏度配合動(dòng)作延時(shí)按后備保護(hù)逐級(jí)配合，一般取35s2(0.5 0.6)dze fII333. 兩段負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作特性兩段負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作特性定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許負(fù)定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許負(fù)序過電流曲線不能很好配合序過電流曲線不能很好配合344. 負(fù)序反時(shí)限過電流保護(hù)負(fù)序反時(shí)限過電流保護(hù)發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流的特性是在絕熱條件下給出的，考慮轉(zhuǎn)子散熱條件后，對(duì)于同一時(shí)間內(nèi)所允許的負(fù)序電流值實(shí)

13、際上要比用允許負(fù)序電流曲線計(jì)算出的值大1.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)361. 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響失磁原因：轉(zhuǎn)子繞組故障勵(lì)磁機(jī)故障自動(dòng)滅磁開關(guān)誤跳閘半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障誤操作371. 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響381. 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響對(duì)電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的影響：失磁發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)，需要從系統(tǒng)吸收大量無功當(dāng)系統(tǒng)無功儲(chǔ)備不足時(shí)，將引起電壓下降，嚴(yán)重時(shí)可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解為了防止定子繞組過電流，失磁發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行所發(fā)出的有功比同步運(yùn)行時(shí)小失磁后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生差頻電流，使轉(zhuǎn)子過熱392.

14、 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗a) 等有功阻抗圓等有功阻抗圓(失步前失步前)22222jssfsUUZjXePP402. 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗b) 臨界失步阻抗圓臨界失步阻抗圓(功角為功角為90度，無功恒定度，無功恒定)222jdsdsfXXXXZjje 412. 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗c) 失步后的異步運(yùn)行階段失步后的異步運(yùn)行階段22122()adfadRjXjXSZjXRj XXS 空載失磁時(shí)：fdZjX ffdfZjX 423. 其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗1為發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行2為發(fā)電機(jī)只發(fā)有功3為發(fā)電機(jī)欠勵(lì)運(yùn)行4為發(fā)電機(jī)失磁5為發(fā)電機(jī)外部故障43系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗min0/ 2sfdXZjX 444. 失磁保護(hù)的構(gòu)成方式失磁保護(hù)的構(gòu)成方式45轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)失磁保護(hù)方案轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)失磁保護(hù)方案1.6 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)-變壓器組繼電保護(hù)變壓器組繼電保護(hù)的特點(diǎn)的特點(diǎn)471. 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)-變壓器組縱差保護(hù)的特點(diǎn)變壓器組縱差保護(hù)的特點(diǎn)482. 發(fā)變組中定子單相接地保護(hù)的特點(diǎn)發(fā)變組中定子單相接地保護(hù)的特點(diǎn)發(fā)變組中，發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)以不安不接地或經(jīng)消弧線圈接地