電力系統(tǒng)繼電保護(hù)-7發(fā)電機(jī)保護(hù)匯編

1、電力系統(tǒng)(din l x tn)繼電保護(hù)7 發(fā)電機(jī)保護(hù)(boh)共六十六頁(yè)7.1 發(fā)電機(jī)的故障、不正常(zhngchng)運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的故障(gzhng)類型與不正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負(fù)荷超過發(fā)電機(jī)額定( dng)容量而引起的三相對(duì)稱過負(fù)荷；由于外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷 （ 如單相負(fù)荷，非全相運(yùn)行等）而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流；由于突然甩負(fù)荷而引起的定子繞組過電壓；由于勵(lì)磁回

2、路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷；由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的故障(gzhng)裝設(shè)的保護(hù)：對(duì)直接(zhji)連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表7.1規(guī)定的允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，對(duì)容量在100MW以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于定子繞組串聯(lián)匝數(shù)90%的定子接地保護(hù)，對(duì)容量在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)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于切機(jī)。共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的故障(gzhng)裝設(shè)的保護(hù)：對(duì)1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞

3、組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，當(dāng)定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端時(shí)，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)。200MW及以上的發(fā)電機(jī)有條件時(shí)可裝設(shè)雙重化橫差保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地故障，對(duì)1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測(cè)裝置(zhungzh)；對(duì)1MW以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專用的勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)裝置。對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)在自動(dòng)滅磁開關(guān)斷開時(shí)連鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器；對(duì)于采用半導(dǎo)體勵(lì)磁以及100MW及以上采用電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，應(yīng)該增設(shè)直接反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化的專用失磁保護(hù)。共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行

4、狀態(tài)裝設(shè)(zhun sh)的保護(hù)：對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流(dinli)，可采用下列保護(hù)方式：1）負(fù)序過電流及單元件低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)，一般用于50MW及以上發(fā)電機(jī)；2）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）啟動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于1MW以上的發(fā)電機(jī)；3）過電流保護(hù)，用于1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)；4）帶電流記憶的低壓過流保護(hù)，用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)(zhun sh)的保護(hù)：對(duì)于(duy)由對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)。對(duì)于由不對(duì)稱負(fù)荷或外部不對(duì)稱短路而引起的負(fù)序過電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)。對(duì)

5、于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時(shí)的過電壓保護(hù)。共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行(ynxng)狀態(tài)裝設(shè)的保護(hù)：對(duì)于轉(zhuǎn)子(zhun z)回路的過負(fù)荷，在100MW及以上，并且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。對(duì)于300MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉而出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異常運(yùn)行方式，為防止損壞汽輪機(jī)，對(duì)200MW及以上的大容量汽輪發(fā)電機(jī)宜裝設(shè)逆功率保護(hù)；對(duì)于燃汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)逆功率保護(hù)。共六十六頁(yè)發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)(zhungti)裝設(shè)的保護(hù)：其它保護(hù)：如當(dāng)電力系統(tǒng)振蕩影響機(jī)組(jz)安全運(yùn)行時(shí)，在300MW機(jī)組上宜裝設(shè)失步保護(hù)

6、；當(dāng)汽輪機(jī)低頻運(yùn)行會(huì)造成機(jī)械振動(dòng)，葉片損傷，對(duì)汽輪機(jī)危害極大時(shí)，可裝設(shè)低頻保護(hù)；當(dāng)水冷發(fā)電機(jī)斷水時(shí)，可裝設(shè)斷水保護(hù)等。為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作于自動(dòng)滅磁開關(guān)，斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞組中不再感應(yīng)出電勢(shì)，繼續(xù)供給短路電流。（圖解：海霧對(duì)發(fā)電廠的影響）共六十六頁(yè)7.2 發(fā)電機(jī)定子(dngz)繞組短路故障的保護(hù)共六十六頁(yè)7.2.1 發(fā)電機(jī)定子(dngz)繞組短路故障的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障-主要是指定子的各種相間和匝間短路故障，短路故障時(shí)在發(fā)電機(jī)被短接的繞組中將會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)本體，甚至使發(fā)電機(jī)報(bào)廢，危害十分嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)修復(fù)

7、的費(fèi)用也非常高。由于發(fā)電機(jī)定子(dngz)單相接地并不會(huì)引起大的短路電流，不屬于嚴(yán)重的短路性故障。發(fā)電機(jī)定子的短路故障形成比較復(fù)雜，大體歸納起來主要有五種情況：?jiǎn)蜗嘟拥?，再由電弧引發(fā)故障點(diǎn)處相間短路；直接發(fā)生線棒間絕緣擊穿形成相間短路；發(fā)生單相接地，再由于電位變化引發(fā)其他地點(diǎn)發(fā)生另一點(diǎn)的接地，從而構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路；發(fā)電機(jī)端部放電構(gòu)成相間短路； 定子繞組同一相的匝間短路故障。（一臺(tái)660MW發(fā)電機(jī)內(nèi)部圖）共六十六頁(yè)7.2.2 比率制動(dòng)(zh dn)式縱差動(dòng)保護(hù)如圖7-1所示，圖中以一相為例，規(guī)定一次電流以流入發(fā)電機(jī)為正方向：當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)生保護(hù)區(qū)外故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為零，電器不動(dòng)作

8、；當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流較大(jio d)，當(dāng)其超過整定值時(shí)，繼電器判為發(fā)生了發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障而作用于跳閘。為了解決這個(gè)問題，考慮到不平衡電流隨著流過TA電流的增加而增加的因素，提出了比率制動(dòng)的縱差動(dòng)保護(hù)，使動(dòng)作值隨著外部短路電流的增大而自動(dòng)增大。（圖7-1：發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理圖）共六十六頁(yè)7.2.2 比率(bl)制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)（圖7-2：比率制動(dòng)特性(txng)曲線）共六十六頁(yè)7.2.3 標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)(boh)原理共六十六頁(yè)7.2.4 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的接線(ji xin)方式1 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯為了對(duì)付發(fā)生一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)而另外一點(diǎn)在區(qū)外接地引起的同相短

9、路(dunl)故障，當(dāng)有一相差動(dòng)繼電器動(dòng)作且同時(shí)有負(fù)序電壓時(shí)也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路(dunl)故障。這種動(dòng)作邏輯的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗郥A斷線時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，因此可省去專用的TA斷線閉鎖環(huán)節(jié)，且保護(hù)安全可靠。（SEL-300G發(fā)電機(jī)保護(hù)繼電器圖）共六十六頁(yè)7.2.4 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的接線(ji xin)方式2 發(fā)電機(jī)不完全(wnqun)縱差動(dòng)保護(hù)接線不完全縱差動(dòng)保護(hù)可按下列原則選擇配置中性點(diǎn)TA的個(gè)數(shù)a/2N(a/2)+1 （7.5）式中N中性點(diǎn)側(cè)每相接入縱差動(dòng)保護(hù)的分支數(shù)；a發(fā)電機(jī)每相的并聯(lián)的分支總數(shù)。式（7.5）簡(jiǎn)單地取分支總數(shù)的一半，如果分支總數(shù)是奇數(shù)，則取一半多1。由于存在N選多時(shí)相間短路靈敏度高

10、但匝間短路靈敏度下降，N選少時(shí)匝間短路靈敏度提高而相間短路靈敏度會(huì)下降的問題，式（7.5）選取的N是一種偏于安全的TA 配置方式。對(duì)于具體一臺(tái)發(fā)電機(jī)，上述TA 的個(gè)數(shù)選取方法并不一定是最理想的，靈敏度也不一定最高，它只是不完全縱差動(dòng)保護(hù)的一種簡(jiǎn)單的應(yīng)用方法。由于發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)僅引入了中性點(diǎn)的部分分支電流，因此在應(yīng)用時(shí)要注意以下問題。（）TA的誤差。發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)TA的變比不再相等，不可能使用同一型號(hào)的TA，因此TA引起的不平衡電流將會(huì)增加。（）誤差源增加。除了通常的誤差以外，不完全縱差動(dòng)保護(hù)還會(huì)存在一些特別的誤差源，如各分支參數(shù)的一些微小差異（氣隙不對(duì)稱，電機(jī)振動(dòng)等）引起的不平衡。

11、（）整定值。相對(duì)于發(fā)電機(jī)完全縱差動(dòng)保護(hù)而言，由于不完全縱差動(dòng)保護(hù)的誤差增加，在整定時(shí)應(yīng)該考慮適當(dāng)提高縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作門檻和比率制動(dòng)系數(shù)。（）靈敏度。不完全縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏度與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支上TA的布置位置及TA的個(gè)數(shù)有密切的關(guān)系。在應(yīng)用不完全縱差動(dòng)保護(hù)前應(yīng)考慮進(jìn)行必要的發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障靈敏度分析與計(jì)算。圖7-3：發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)原理接線（以A相為例）共六十六頁(yè)7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)(boh)整定與靈敏度1 差動(dòng)保護(hù)靈敏度系數(shù)的定義與校驗(yàn)根據(jù)(gnj)規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏度是在發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生兩相金屬性短路情況下差動(dòng)電流和動(dòng)作電流的比值，要求Ksen1.5。隨著對(duì)發(fā)電機(jī)

12、內(nèi)部短路分析的進(jìn)一步深入，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生輕微故障的分析成為可能，可以更多地分析內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為，從而更好地選擇保護(hù)原理和方案。共六十六頁(yè)7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)(boh)整定與靈敏度2 縱差動(dòng)保護(hù)的整定由圖7.2可以看出，具有比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性可由A、B、C三點(diǎn)決定。對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)Id.min、Ires.min及K的整定計(jì)算。Id.min整定原則躲過發(fā)電機(jī)額定工況下差動(dòng)回路中的最大不平衡電流：Id.min=Krel(Ier1+Ier2) （7.6）式中Krel可靠系數(shù)，取1.52；Ier1保護(hù)兩側(cè)的TA變比誤差產(chǎn)生的差流，取0.06Ign

13、（Ign為發(fā)電機(jī)額定電流）；Ier2保護(hù)兩側(cè)的二次誤差（包括二次回路引線差異以及縱差動(dòng)保護(hù)輸入通道變換系數(shù)調(diào)整不一致）產(chǎn)生的差流，取0.1Ign。代入式（7.6）得Id.min(0.240.32) Ign，通常取0.3Ign。對(duì)于不完全縱差動(dòng)保護(hù)，尚需考慮發(fā)電機(jī)每相各分支電流的差異，應(yīng)適當(dāng)提高Id.min的整定值。在數(shù)字保護(hù)中，由于可由軟件對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)輸入量進(jìn)行精確(jngqu)地平衡調(diào)整，可有效地減小上述穩(wěn)態(tài)誤差，因此發(fā)電機(jī)正常平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，在數(shù)字保護(hù)中引起的差電流很小，啟動(dòng)電流的不平衡更多的是指暫態(tài)不平衡量。（圖7-2：比率制動(dòng)特性曲線）共六十六頁(yè)7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)(boh)整

14、定與靈敏度2 縱差動(dòng)保護(hù)的整定由圖7.2可以看出，具有比率制動(dòng)特性(txng)的縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性(txng)可由A、B、C三點(diǎn)決定。對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)Id.min、Ires.min及K的整定計(jì)算。Ires.min的整定。拐點(diǎn)電流Ires.min的大小，決定保護(hù)開始產(chǎn)生制動(dòng)作用的電流的大小。由圖7.2可以看出，在啟動(dòng)電流Id.min及動(dòng)作特性曲線的斜率犓保持不變的情況下，Ires.min越小，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)越小，而制動(dòng)區(qū)增大；反之亦然。因此，拐點(diǎn)電流的大小直接影響差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度。通常拐點(diǎn)電流整定計(jì)算式為Ires.min(0.51.0) Ign（圖7-2：比率制動(dòng)特性

15、曲線）共六十六頁(yè)7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)(boh)整定與靈敏度2 縱差動(dòng)保護(hù)的整定由圖7.2可以看出，具有比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性可由A、B、C三點(diǎn)決定。對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算(j sun)，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)Id.min、Ires.min及K的整定計(jì)算。（圖7-2：比率制動(dòng)特性曲線）共六十六頁(yè)7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)(boh)整定與靈敏度影響差動(dòng)回路中的最大不平衡電流的因素：Krel可靠系數(shù)，取1.31.5；Kf暫態(tài)特性系數(shù)，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號(hào)完全相同且二次回路參數(shù)相同時(shí)，Kf0，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號(hào)不同時(shí)，Kf可取0.050.1；Id.max最大動(dòng)作電流。將以上數(shù)據(jù)代入式（7

16、.10）得Id.max(0.260.45)Ik.max。令I(lǐng)d.maxIunb.max，代入式（7.8），可得Kres(0.260.45)。因此，對(duì)于發(fā)電機(jī)完全縱差動(dòng)保護(hù)，Kres可取0.3；而對(duì)于不完全縱差動(dòng)保護(hù),Kres可取0.30.4。而制動(dòng)線斜率犓則可以(ky)根據(jù)Ik.max與Kres推導(dǎo)得出。共六十六頁(yè)7.2.6 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)(boh)1 發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)基本原理裂相橫差保護(hù)大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支(fnzh)繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中電勢(shì)不再相等，出現(xiàn)因電勢(shì)差而在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流。利用

17、這個(gè)環(huán)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差保護(hù)的原理。圖7.4某一繞組內(nèi)部匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)共六十六頁(yè)7.2.6 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)(boh)1 發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)基本原理裂相橫差保護(hù)大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中電勢(shì)不再相等，出現(xiàn)因電勢(shì)差而在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流。利用這個(gè)環(huán)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子(dngz)繞組匝間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差保護(hù)的原理。圖7.5同相不同繞組匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)共六十六頁(yè)7.2.6 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)(boh)2 單元件橫差動(dòng)保護(hù)基本原理單元件橫差

18、動(dòng)匝間短路保護(hù)能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機(jī)內(nèi)繞組相間短路。其原理圖如圖7-6所示。實(shí)際(shj)發(fā)電機(jī)不同中性點(diǎn)間有不平衡電流：（1）定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端的電勢(shì)及支路電流有差異；（2）發(fā)電機(jī)定子氣隙磁場(chǎng)不完全均勻，在不同定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)不同；（3）轉(zhuǎn)子偏心，在不同的定子繞組中產(chǎn)生不同電勢(shì)；（4）存在三次諧波電流。單元件橫差保護(hù)動(dòng)作電流必須要克服這些不平衡量，按下式整定：IsetKrel(Iunb1+Iunb2+Iunb3) (7.11)式中Iunb1額定工況下，同相不同分支繞組由于繞組之間參數(shù)的差異產(chǎn)生的不平衡電流，由于是三相之和，一般可取32%

19、 IgN；Iunb2磁場(chǎng)氣隙不平衡產(chǎn)生的不平衡電流，一般可取5% IgN；Iunb3轉(zhuǎn)子偏心（包括正常和異常工況）產(chǎn)生的不平衡電流，一般可取10% IgN；Krel可靠系數(shù)，取1.21.5。將各參數(shù)代入式（7.11）中，得Iset(0.250.31) IgN，一般可以選取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(0.20.3) IgN。必要時(shí)，應(yīng)采用實(shí)測(cè)值來進(jìn)行整定。實(shí)際很多情況下存在較大的三次諧波不平衡電流。因此，單元件橫差保護(hù)需要具有性能良好的三次諧波濾過器。（圖7-6：?jiǎn)卧M差動(dòng)保護(hù)接線原理圖）共六十六頁(yè)7.2.7 縱向零序電壓(diny)式定子繞組匝間短路保護(hù)1 縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)基本原理縱向零序電

20、壓發(fā)電機(jī)定子繞組在其同一分支匝間或同相不同分支間發(fā)生短路故障時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)縱向不對(duì)稱（即機(jī)端相對(duì)于中性點(diǎn)出現(xiàn)不對(duì)稱），從而產(chǎn)生所謂的縱向零序電壓。該電壓由專用電壓互感器（互感器一次中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過高壓電纜連接起來，而不允許接地）的開口三角形繞組兩端取得。當(dāng)測(cè)量到縱向零序電壓超過(chogu)定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。（水力發(fā)電機(jī)的定子繞組圖）共六十六頁(yè)7.2.7 縱向零序電壓式定子繞組(roz)匝間短路保護(hù)2 縱向零序電壓的整定對(duì)縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算的步驟：對(duì)發(fā)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究(ynji)，并估算發(fā)生最少匝數(shù)匝間短路時(shí)的最小縱向零序電壓值；據(jù)此進(jìn)行整定和靈敏度校核；考慮躲

21、開各種因素引起的不平衡電壓。實(shí)用中，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)的動(dòng)作電壓可按下式進(jìn)行整定：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)動(dòng)作電壓一般可取2.53V。需要指出，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)也需要具有性能良好的濾除三次諧波的濾波器。共六十六頁(yè)7.2.7 縱向零序電壓式定子(dngz)繞組匝間短路保護(hù)3 負(fù)序功率方向元件為防止區(qū)外故障時(shí)匝間短路保護(hù)誤動(dòng)作，可以增設(shè)負(fù)序功率方向元件。同樣，負(fù)序功率方向元件的動(dòng)作方向，應(yīng)根據(jù)不同發(fā)電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)來加以確定：對(duì)于定子繞組匝間短路時(shí)能產(chǎn)生(chnshng)較大負(fù)序功率的發(fā)電機(jī)（例如，定子繞組呈單Y型連接的125MW汽輪發(fā)電機(jī)）：負(fù)序功率方向元件的

22、動(dòng)作方向應(yīng)指向發(fā)電機(jī)。此時(shí)，負(fù)序功率方向元件為允許式，即發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)方向元件動(dòng)作，其接點(diǎn)閉合允許匝間保護(hù)動(dòng)作。對(duì)靈敏度不滿足要求的發(fā)電機(jī)：可采用閉鎖方式，即方向元件采用常閉接點(diǎn)方式。當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，接點(diǎn)打開，閉鎖保護(hù)，可防止保護(hù)誤動(dòng)。共六十六頁(yè)7.3 發(fā)電機(jī)定子繞組(roz)單相接地保護(hù)共六十六頁(yè)7.3.1 發(fā)電機(jī)定子繞組(roz)單相接地時(shí)電氣量的特征中性點(diǎn)不接地的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)，接地電容電流應(yīng)在規(guī)定的允許值之內(nèi)，如表7.1所示。大型發(fā)電機(jī)由于造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修困難，且容量的增大使得其接地故障電流也隨之增大，為了防止故障電流燒壞鐵芯，大型發(fā)電機(jī)有的裝設(shè)了消弧線圈，

23、通過消弧線圈的電感電流與接地電容電流的相互抵消，把定子單相接地故障電流限制在規(guī)定的允許值之內(nèi)。（安裝在秦皇島上的兩臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)圖）對(duì)于中性點(diǎn)采用高阻接地方式的發(fā)電機(jī)（即中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器接地，配電變壓器的二次側(cè)接小電阻），其主要目的是限制發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)的暫態(tài)過電壓，防止暫態(tài)過電壓破壞定子繞組絕緣，但另一方面也人為地增大了故障電流。因此采用這種方式接地的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)應(yīng)選擇盡快跳閘。共六十六頁(yè)7.3.1 發(fā)電機(jī)定子繞組(roz)單相接地時(shí)電氣量的特征假設(shè)A相在距離定子繞組(roz)中性點(diǎn) 處發(fā)生金屬性接地故障，如圖7.7所示。作近似估計(jì)時(shí)機(jī)端各相對(duì)地電動(dòng)勢(shì)為（圖7-7a：發(fā)電機(jī)定子繞組單相

24、接地時(shí)的電路圖）（圖7-7b：相量圖）零序等效網(wǎng)絡(luò)如下所示，故障點(diǎn)的接地電流為：欠補(bǔ)償運(yùn)行方式-補(bǔ)償?shù)母行噪娏餍∮诮拥厝菪噪娏?，這樣有利于減小電力變壓器耦合電容傳遞的過電壓。在大型發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線的情況下，由于總電容為定值，一般采用欠補(bǔ)償運(yùn)行方式。共六十六頁(yè)7.3.2 利用零序電壓(diny)構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)零序電壓(diny)隨故障點(diǎn)位置變化的曲線圖如右所示。越靠近機(jī)端，故障點(diǎn)的零序電壓(diny)就越高，可以利用基波零序電壓(diny)構(gòu)成定子單相接地保護(hù)。零序電壓保護(hù)常用于發(fā)電機(jī)變壓器組(下圖左)接地保護(hù)。其原理接線如下圖右所示。影響不平衡零序電壓的因素主要有：發(fā)電機(jī)的三次諧

25、波電勢(shì)；機(jī)端三相TV各相間變比誤差；發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)中三相對(duì)地絕緣不一致；主變高壓側(cè)接地故障時(shí)由變壓器高壓側(cè)傳遞到發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的零序電壓。零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開口三角繞組或中性點(diǎn)TV二次側(cè)。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘且零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開口三角繞組時(shí)需要有TV一次側(cè)斷線的閉鎖措施。共六十六頁(yè)7.3.3 三次諧波電壓構(gòu)成(guchng)的定子單相接地保護(hù)1 保護(hù)原理把發(fā)電機(jī)的對(duì)地電容等效地看作集中在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)N 和機(jī)端S，且每相的電容大小(dxio)都是0.5Cf，并將發(fā)電機(jī)端引出線、升壓變壓器、廠用變壓器以及電壓互感器等設(shè)備的每相對(duì)地電容Cw 也等效在機(jī)端，并設(shè)三次諧波電動(dòng)勢(shì)為E3。發(fā)電

26、機(jī)端的三次諧波電壓為： 等值電路如下：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓為：機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為發(fā)電機(jī)端對(duì)三次諧波的等值電抗為： 等值電路如下：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)對(duì)三次諧波的等值電抗為：機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為共六十六頁(yè)7.3.3 三次諧波電壓構(gòu)成(guchng)的定子單相接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，設(shè)接地發(fā)生在距中性點(diǎn)，其等值電路如圖7.13所示，此時(shí)不管發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)是否(sh fu)接有消弧線圈，總是有UN3=E3和US3=(1-)E3，兩者相比，得（圖7-13：發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)三次諧波電動(dòng)勢(shì)分布的等值電路圖）（圖7-14：中性點(diǎn)電壓和機(jī)端電

27、壓隨故障點(diǎn)的變化曲線）利用三次諧波構(gòu)成的接地保護(hù)可以反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組中0.15范圍內(nèi)的單相接地故障，且當(dāng)故障點(diǎn)越靠近發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，保護(hù)的靈敏性就越高。共六十六頁(yè)7.3.3 三次諧波電壓(diny)構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)2 反應(yīng)三次諧波電壓比值的定子(dngz)單相接地保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為：式中整定比值。需要指出，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地與發(fā)電機(jī)經(jīng)配電變壓器高阻接地，兩者的整定比值是有區(qū)別的。3 改進(jìn)的反應(yīng)三次諧波電壓比值的定子單相接地保護(hù)改進(jìn)的動(dòng)作判據(jù)為：發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地時(shí)：共六十六頁(yè)7.3.4 利用零序電壓和疊加電源構(gòu)成100定子(dngz)單相接地保護(hù)疊加電源方式的100%定子單相

28、接地保護(hù)采用疊加低頻電源方式疊加電源頻率主要是12.5Hz和20Hz兩種，由發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器或發(fā)電機(jī)端TV開口處注入一次發(fā)電機(jī)定子繞組。這種方式能夠獨(dú)立地檢測(cè)接地故障，與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式無關(guān)；不僅在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的狀態(tài)下可以(ky)檢測(cè)，而且在發(fā)電機(jī)靜止或是啟動(dòng)、停機(jī)的過程中同樣能夠檢測(cè)故障。更重要的是，這種方式對(duì)定子繞組各處故障檢測(cè)的靈敏度相同。圖7-15：疊加20Hz低頻電源構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)共六十六頁(yè)7.4 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流(dinli)保護(hù)共六十六頁(yè)7.4.1 負(fù)序電流(dinli)保護(hù)的作用負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方及所持續(xù)的時(shí)間(shjin)的乘積

29、。在最嚴(yán)重情況下，假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（即不向周圍散熱），則不使轉(zhuǎn)子過熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間(shjin)的關(guān)系，可用下式表示：隨著發(fā)電機(jī)組容量不斷增大，它所允許承受負(fù)序過負(fù)荷能力也隨之下降（A值減?。＠缛?00MW汽輪發(fā)電機(jī)A的設(shè)計(jì)值為4，其允許負(fù)序電流與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系如圖7-16中的曲線abcde所示。（圖7-16：兩段定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作特性）共六十六頁(yè)7.4.2 定時(shí)限(shxin)負(fù)序過電流保護(hù)（圖7-17：發(fā)電機(jī)負(fù)序電流及單相(dn xin)式電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)原理接線圖）單相式低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)-由接于相電流上的過電流繼電器KA1和接于線電壓上的低電壓繼電器KV組成

30、單相式的低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)，以專門反應(yīng)三相對(duì)稱短路，與負(fù)序過電流保護(hù)是并聯(lián)工作的，也經(jīng)過時(shí)間繼電器KT1的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。KA3則具有較小的整定值，當(dāng)負(fù)序電流超過發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期允許值時(shí)，經(jīng)時(shí)間繼電器KT2的延時(shí)后，發(fā)出發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱過負(fù)荷信號(hào)。整定原則：按照躲開發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值和最大負(fù)荷下負(fù)序過濾器的不平衡電流（均應(yīng)考慮繼電器的返回系數(shù)）來確定。繼電器KA2具有較大的整定值，經(jīng)時(shí)間繼電器KT1的延時(shí)后動(dòng)作于發(fā)電機(jī)跳閘，以作為防止轉(zhuǎn)子過熱和后備保護(hù)之用。在選擇動(dòng)作電流時(shí)，應(yīng)當(dāng)給出一個(gè)計(jì)算時(shí)間tcal，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，值班人員有可能采取措施來消除產(chǎn)生負(fù)序電流的運(yùn)行方式。共六十六頁(yè)7.4.

31、2 定時(shí)限負(fù)序過電流(dinli)保護(hù)如果將按照上述原則整定的兩段式定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)，應(yīng)用于直接冷卻的大容量發(fā)電機(jī)，例如A=4的600MW 機(jī)組上，其定值根據(jù)式（7.34），采用0.5I2 、4s動(dòng)作于跳閘和0.1I2 、10s作用于信號(hào)(xnho)，其保護(hù)動(dòng)作時(shí)限特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線的配合情況標(biāo)示于圖7.16中。由此可見：在曲線ab段內(nèi)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限（4s）大于發(fā)電機(jī)允許的時(shí)間，因此，可能出現(xiàn)發(fā)電機(jī)已被損壞而保護(hù)尚未動(dòng)作的情況。在曲線bc段內(nèi)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限小于發(fā)電機(jī)的允許時(shí)間，從發(fā)電機(jī)能繼續(xù)安全運(yùn)行的角度來看，在不該切除的時(shí)候就將它切除了，因此，沒有充分利用發(fā)電機(jī)本

32、身所具有的承受負(fù)序電流的能力。在曲線cd段內(nèi)，是靠保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)信號(hào)，然后由值班人員來處理的。但當(dāng)負(fù)序電流靠近c(diǎn)點(diǎn)附近時(shí)，發(fā)電機(jī)所允許的時(shí)間與保護(hù)裝置動(dòng)作的時(shí)間實(shí)際相差很小，因此，就可能發(fā)生保護(hù)給出信號(hào)后，值班人員還未來得及處理時(shí)，發(fā)電機(jī)已超過了允許時(shí)間。由此可見，在cd段內(nèi)只動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)也是不安全的。在曲線的de段內(nèi)，保護(hù)根本不反應(yīng)。結(jié)論：兩段式定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線不能很好地配合。此外，它也不能反映負(fù)序電流變化時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱積累過程。（圖7-16：兩段定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作特性）共六十六頁(yè)7.4.3 反時(shí)限(shxin)負(fù)序過電流保護(hù)反時(shí)限(shxi

33、n)曲線特性如圖7-19所示。它由上限定時(shí)限、反時(shí)限、下限定時(shí)限三部分組成。發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖如圖7-20所示：負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)地模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過程，并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱積累并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此時(shí)負(fù)序電流再次增大，則上一次的熱積累將成為該次的初值。圖7-20：發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖圖7.19反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作特性曲線共六十六頁(yè)7.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)(boh)共六十六頁(yè)7.5.1 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行(ynxng)及后果發(fā)電機(jī)失磁故障發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因 轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅磁開

34、關(guān)誤跳閘(tio zh)、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。失磁故障的形式 勵(lì)磁繞組直接短路或經(jīng)勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組閉路引起失磁、勵(lì)磁繞組開路引起失磁、勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接而失磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)整流器閉路（交流電源消失）失磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)：發(fā)電機(jī)失磁后將從電力系統(tǒng)中吸取感性無功功率; fg 為對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率，fs 為系統(tǒng)的頻率。共六十六頁(yè)7.5.1 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行(ynxng)及后果當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁進(jìn)入異步運(yùn)行時(shí)，將對(duì)電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生以下影響：需要從電力系統(tǒng)中吸收很大的無功功率以建立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)。由于從電力系統(tǒng)中吸收無功功率將引起電力系統(tǒng)的電壓下降，甚至可能因電

35、壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁(l c)回路中將產(chǎn)生頻率為fg -fs的差頻電流。有很大的電磁轉(zhuǎn)矩周期性地作用在發(fā)電機(jī)軸系上，并通過定子傳到機(jī)座上，引起機(jī)組振動(dòng)，直接威脅著機(jī)組的安全。低勵(lì)磁或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，將使端部和邊段鐵芯過熱。（PGL水輪機(jī)控制保護(hù)屏圖）共六十六頁(yè)7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量(cling)阻抗（發(fā)電機(jī)勵(lì)磁(l c)保護(hù)裝置圖）共六十六頁(yè)7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量(cling)阻抗1 發(fā)電機(jī)在失磁過程中的機(jī)端測(cè)量阻抗(1) 失磁后到失步前在這一階段中，發(fā)電機(jī)端的測(cè)量阻抗為：其阻抗的軌跡(guj)在復(fù)數(shù)抗平面上如下圖所示：由于這個(gè)圓是在某一定有功

36、功率 不變的條件下做出的，因此稱為等有功阻抗圓。機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡與P有密切關(guān)系，對(duì)應(yīng)不同的值有不同的阻抗圓，且P越大時(shí)圓的直徑越小。共六十六頁(yè)7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量(cling)阻抗(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)處于失去靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，稱為臨界失步點(diǎn)。此時(shí)輸送到受端的無功功率為（見式7-37）：此時(shí)機(jī)端的測(cè)量阻抗為：其軌跡也是一個(gè)圓的方程，如下圖所示：這個(gè)圓稱為靜穩(wěn)阻抗圓，也稱等無功阻抗圓。其圓周為發(fā)電機(jī)以不同的有功(yu n)功率P臨界失穩(wěn)時(shí)，機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡，圓內(nèi)為靜穩(wěn)破壞區(qū)。共六十六頁(yè)7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量(cling)阻抗(3) 靜

37、穩(wěn)破壞(phui)后的異步運(yùn)行階段靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段可用圖7.24所示的等效電路來表示，此時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗應(yīng)為（圖7-24：異步電機(jī)等效圖）（圖7-25：發(fā)電機(jī)端測(cè)量阻抗在失磁后 的變化軌跡）共六十六頁(yè)7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量(cling)阻抗2 發(fā)電機(jī)在其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗（1）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及外部故障(gzhng)時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗當(dāng)發(fā)電機(jī)向外輸送有功功率和無功功率時(shí)，其機(jī)端測(cè)量阻抗Zg位于第一象限，如圖7.26中的Zg1，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Zg2位于R軸上。當(dāng)發(fā)電機(jī)欠激運(yùn)行時(shí)，向外輸送有功功率，同時(shí)從電力系統(tǒng)吸

38、收一部分無功功率（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Zg3位于第四象限。（2）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗圖7.26發(fā)電機(jī)在各種運(yùn)行情況下的機(jī)端測(cè)量阻抗（圖7-27：系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗的變化軌跡）共六十六頁(yè)7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量(cling)阻抗（3）發(fā)電機(jī)自同步并列時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗在發(fā)電機(jī)接近于額定轉(zhuǎn)速，不加勵(lì)磁而投入斷路器的瞬間，與發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)發(fā)生失磁的情況實(shí)質(zhì)上是一樣的。但由于自同步并列的方式(fngsh)是在斷路器投入后立即給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，因此，發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁運(yùn)行的時(shí)間極短。對(duì)此情況，應(yīng)該采取措施防止失磁保護(hù)的誤動(dòng)作。共六十六頁(yè)7.5.3

39、失磁保護(hù)(boh)轉(zhuǎn)子判據(jù)失磁保護(hù)的轉(zhuǎn)子判據(jù)，便是根據(jù)失磁后uf初期下降（以至到負(fù)）的特點(diǎn)來判別失磁故障。1.整定值固定的轉(zhuǎn)子判據(jù)由轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)(shxin)，可整定為Ufset=0.8uf0（7.45）式中uf0發(fā)電機(jī)空載勵(lì)磁電壓。整定值固定的方式，在發(fā)電機(jī)輸出有功功率較大的情況下發(fā)生部分失磁時(shí)，測(cè)量阻抗可能已越過靜穩(wěn)邊界，但uf仍大于動(dòng)作值，以致按此轉(zhuǎn)子判據(jù)整定的保護(hù)仍未動(dòng)作。因此，目前趨向于采用按當(dāng)前有功負(fù)荷下靜穩(wěn)邊界所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓整定。共六十六頁(yè)7.5.3 失磁保護(hù)(boh)轉(zhuǎn)子判據(jù)2 整定值隨有功功率而改變的轉(zhuǎn)子(zhun z)判據(jù)發(fā)電機(jī)在某一有功負(fù)荷P時(shí)失磁，其達(dá)到靜穩(wěn)

40、邊界所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓也是某一定值。轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器即按此值整定，當(dāng)P改變時(shí)，整定值跟隨改變。（圖7-28：極限勵(lì)磁電壓與有功功率的關(guān)系曲線）共六十六頁(yè)7.5.4 失磁保護(hù)的構(gòu)成(guchng)方式一種(y zhn)比較典型的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)構(gòu)成的邏輯圖如圖7-29所示：（圖7-29：發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的邏輯圖）通常取機(jī)端阻抗判據(jù)作為失磁保護(hù)的主判據(jù)。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩(wěn)邊界圓，故也稱為靜穩(wěn)邊界判據(jù)，但也可以為其他形狀。當(dāng)定子靜穩(wěn)判據(jù)和轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)同時(shí)滿足時(shí)，判定發(fā)電機(jī)已失磁失穩(wěn)， 經(jīng)與門“Y3”和延時(shí)t1后出口切除發(fā)電機(jī)。若因某種原因，造成失磁時(shí)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)拒動(dòng)，定子靜穩(wěn)判據(jù)也可單獨(dú)出口

41、切除發(fā)電機(jī)，此時(shí)為了單個(gè)元件動(dòng)作的可靠性，增加了延時(shí)t4 才出口。轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足時(shí)發(fā)失磁信號(hào)，并輸出切換勵(lì)磁命令。此判據(jù)可以預(yù)測(cè)發(fā)電機(jī)是否因失磁而失去穩(wěn)定，從而在發(fā)電機(jī)尚未失去穩(wěn)定之前及早地采取措施（如切換勵(lì)磁等），防止事故的擴(kuò)大。轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足并且靜穩(wěn)邊界判據(jù)滿足，則經(jīng)與門“Y3”電路也將迅速發(fā)出失穩(wěn)信號(hào)。此信號(hào)表明發(fā)電機(jī)由失磁導(dǎo)致失去了靜穩(wěn)，將進(jìn)入異步運(yùn)行。共六十六頁(yè)7.5.4 失磁保護(hù)的構(gòu)成(guchng)方式一種比較典型的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)(boh)構(gòu)成的邏輯圖如圖7-29所示：（圖7-29：發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的邏輯圖）汽輪機(jī)在失磁時(shí)一般可允許異步運(yùn)行一段時(shí)間，此期間由定子過電流判據(jù)進(jìn)

42、行監(jiān)測(cè)。若定子電流大于1.05倍的額定電流，表明平均異步功率超過0.5倍的額定功率，發(fā)出壓出力命令，壓低發(fā)電機(jī)的出力后，允許汽輪機(jī)繼續(xù)穩(wěn)定異步運(yùn)行一段時(shí)間。穩(wěn)定異步運(yùn)行一般允許215min（ t2 ），經(jīng)過t2 之后再發(fā)跳閘命令。這樣，在t1 期間運(yùn)行人員可有足夠的時(shí)間去排除故障，以圖重新恢復(fù)勵(lì)磁，避免跳閘，這對(duì)安全運(yùn)行具有很大意義。如果出力在t2內(nèi)不能壓下來，而過電流判據(jù)又一直滿足，則發(fā)跳閘命令以保證發(fā)電機(jī)本身的安全。對(duì)于無功儲(chǔ)備不足的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后，有可能在發(fā)電機(jī)失去靜穩(wěn)之前，高壓側(cè)電壓就達(dá)到了系統(tǒng)崩潰值。所以轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足并且高壓側(cè)低電壓判據(jù)滿足時(shí)，說明發(fā)電機(jī)的失磁已造成了對(duì)電

43、力系統(tǒng)安全運(yùn)行的威脅，經(jīng)與門“Y2”和短延時(shí)t3發(fā)出跳閘命令，迅速切除發(fā)電機(jī)。共六十六頁(yè)7.6 發(fā)電機(jī)的失步保護(hù)(boh)共六十六頁(yè)7.6.1 裝設(shè)(zhun sh)失步保護(hù)的必要性失步的危害：振蕩中心落在機(jī)端附近時(shí)，振蕩過程對(duì)機(jī)組的危害加重。機(jī)爐的輔機(jī)都由接在機(jī)端的廠用變壓器供電，機(jī)端電壓周期性地嚴(yán)重下降，將使廠用機(jī)械工作的穩(wěn)定性遭到破壞，甚至使一些重要電動(dòng)機(jī)制動(dòng)(zh dn)，導(dǎo)致停機(jī)、停爐。振蕩過程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)與系統(tǒng)等效電動(dòng)勢(shì)的夾角為180時(shí)，振蕩電流的幅值將接近機(jī)端三相短路時(shí)流過的短路電流的幅值。如此大的電流反復(fù)出現(xiàn)有可能使定子繞組端部受到機(jī)械損傷。（圖解：Sky Windpow

44、er的公司提出了上圖的設(shè)想：掛在空中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)）共六十六頁(yè)7.6.1 裝設(shè)(zhun sh)失步保護(hù)的必要性由于大機(jī)組(jz)熱容量相對(duì)下降，對(duì)振蕩電流引起的熱效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間也有限制，因?yàn)闀r(shí)間過長(zhǎng)有可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子繞組過熱而損壞。振蕩過程常伴隨短路及網(wǎng)絡(luò)操作過程，短路、切除及重合閘操作都可能引發(fā)汽輪發(fā)電機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振蕩，甚至造成嚴(yán)重事故。在短路伴隨振蕩的情況下，定子繞組端部先遭受短路電流產(chǎn)生的應(yīng)力，相繼又承受振蕩電流產(chǎn)生的應(yīng)力，使定子繞組端部出現(xiàn)機(jī)械損傷的可能性增加。（圖解：繼06年研制出 世界上最小的發(fā)電機(jī)納米發(fā)電機(jī)后，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林教授的研究小組再次開發(fā)出由超聲波驅(qū)動(dòng)的直流納米發(fā)電機(jī)。）共六十六頁(yè)7.6.2