發(fā)電機(jī)保護(hù)講稿

發(fā)電機(jī)保護(hù)培訓(xùn)

培訓(xùn)資料

一概述基本概念發(fā)電機(jī)的作用是將汽輪機(jī)或水輪機(jī)輸出的機(jī)械能變換成電能。1主要構(gòu)成發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。在定子與轉(zhuǎn)子間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，通常將該間隙稱作為氣隙。極對數(shù)為1的三相交流同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。在定子鐵芯上設(shè)置有槽，每個定子槽分上槽和下槽，上槽及下槽中設(shè)置有定子繞組。每臺發(fā)電機(jī)的定子繞組為三相對稱式繞組，如圖1中的a-x、b-y、c-z所示。所謂三相對稱繞組是指三個繞組（即a-x、b-y、c-z）的匝數(shù)相等，其空間分布相對位置相距1200。在定子鐵芯的上槽與下槽之間設(shè)置有屏蔽層。在轉(zhuǎn)子鐵芯上也有槽，槽內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組（如圖1中的W－j所示）。三相同步交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖為提高發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量及降低鐵芯及繞組的溫度，各種發(fā)電機(jī)均設(shè)置

發(fā)電機(jī)的故障（1）定子繞組的故障定子繞組的故障主要有：相間短路（二相短路、三相短路）接地故障：單相接地、兩相接地短路故障匝間短路（同分支繞組匝間短路，同相不同分支繞組之間的短路）。（2）轉(zhuǎn)子繞組的故障主要有：轉(zhuǎn)子繞組一點接地及二點接地，部分轉(zhuǎn)子繞組匝間短路。

發(fā)電機(jī)異常運行方式發(fā)電機(jī)不正常運行方式主要有：定子繞組過負(fù)荷，轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷，發(fā)電機(jī)過電壓；發(fā)電機(jī)過激磁，發(fā)電機(jī)誤上電、逆功率、頻率異常、失磁、發(fā)電機(jī)斷水及非全相運行等。常見故障及非正常工況運行的后果發(fā)電機(jī)定子繞組或輸出端部發(fā)生相間短路故障或相間接地短路故障，將產(chǎn)生很大的短路電流，大電流產(chǎn)生的熱、電動力或電弧可能燒壞發(fā)電機(jī)線圈、定子鐵芯及破壞發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子繞組兩點接地或匝間短路，將破壞氣隙磁場的均勻性，引起發(fā)電機(jī)劇烈振動而損壞發(fā)電機(jī)；另外，還可能燒傷轉(zhuǎn)子及損壞其他勵磁裝置。發(fā)電機(jī)異常運行也很危險。發(fā)電機(jī)過電壓、過電流及過激磁運行可能損壞定子繞組；大型發(fā)電機(jī)失磁運行除對發(fā)電機(jī)不利之外，還可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其他異常工況下，長期運行也會危及發(fā)電機(jī)的安全。為確保發(fā)電機(jī)安全經(jīng)常運行，必需配置完善的保護(hù)系統(tǒng)。1短路故障的主保護(hù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障的主保護(hù)有：縱差保護(hù)，橫差保護(hù)（單元件橫差及三元件橫差保護(hù)），發(fā)電機(jī)定子繞組匝間保護(hù)（主要有單元件橫差保護(hù)、縱向零序電壓匝間保護(hù)及負(fù)序功率方向保護(hù)），轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)，勵磁機(jī)縱差保護(hù)。2短路故障的后備保護(hù)發(fā)電機(jī)短路故障的后備保護(hù)主要有：復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)，對稱過流及過負(fù)荷保護(hù)，不對稱過流及過負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序過電流保護(hù)，轉(zhuǎn)子過流及過負(fù)荷保護(hù)、轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù)、帶記憶的低壓過流保護(hù)。3其他故障保護(hù)發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)。4發(fā)電機(jī)異常運行保護(hù)發(fā)電機(jī)異常運行保護(hù)有：發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)，發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)、逆功率保護(hù)，轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)，定子過負(fù)荷保護(hù)、非全相運行保護(hù)、大型發(fā)電機(jī)失步保護(hù)、頻率異常保護(hù)等。發(fā)電機(jī)通用保護(hù)配置一概述一概述發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)接線一概述一概述SEL300G及PMC700G中縱差保護(hù)動作特性曲線我公司發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置中差動動作曲線門檻電流門檻電流也叫啟動電流或初始動作電流。最小動作電流實質(zhì)是無制動時的動作電流。它的整定原則是：按躲過正常工況下的最大不平衡電流來整定?？砂聪率竭M(jìn)行整定

－可靠系數(shù)，通常取1.5~2；

－TA變比誤差，10P級互感器誤差為0.03，故可取0.06（考慮兩側(cè)TA正、負(fù)誤差）；

－保護(hù)裝置通道傳輸變換及調(diào)整誤差，可取0.1；

－發(fā)電機(jī)額定電流，TA二次值。代入式（2）可得＝（0.24~0.32）一般取0.3發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)

發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)適用于定子繞組為多分支的發(fā)電機(jī)，當(dāng)某相中某一分支發(fā)生匝間短路或某相兩分支之間在不同匝數(shù)處發(fā)生短路時，橫差保護(hù)應(yīng)立即動作切除發(fā)電機(jī)1、單元件橫差保護(hù)單元件橫差保護(hù)，適用于每相定子繞組為多分支，且有兩個或兩個以上中性點引出的發(fā)電機(jī)，如圖所示：2裂相橫差保護(hù)1交流輸入回路裂相橫差保護(hù)由三個橫差元件構(gòu)成，每個元件兩側(cè)的輸入電流分別接在某相定子繞組兩分支（或兩分支組）上的TA二次。以A相橫差元件為例，其交流接入回路如圖所示逆功率/正向低功率元件保護(hù)保護(hù)功能描述：連接在系統(tǒng)上的發(fā)電機(jī)，當(dāng)其原動機(jī)被切除發(fā)電機(jī)就變成電動機(jī)運行，當(dāng)這種運行工況發(fā)生時，發(fā)電機(jī)作為一臺同步電機(jī)，驅(qū)動原動機(jī)的主軸運轉(zhuǎn)。在此情況下發(fā)電機(jī)的電動機(jī)運轉(zhuǎn)將產(chǎn)生過熱迅速損壞，汽輪機(jī)在其它原動機(jī)的應(yīng)用場合中，電動機(jī)運轉(zhuǎn)能引起機(jī)械損壞和/或產(chǎn)生不安全的運行工況。在SEL-300G繼電器中，通過使用一個逆功率/正向低功率保護(hù)元件來提供防止電動機(jī)運轉(zhuǎn)的保護(hù)逆功率/正向低功率保護(hù)元件，從發(fā)電機(jī)中測量有功功率，如果發(fā)電機(jī)輸出的有功功率降低到低于該元件的門檻值，繼電器將置位與瞬時門檻值相關(guān)的繼電器字位，并啟動該保護(hù)元件的定時限計時器逆功率/正向低功率率元件保護(hù)護(hù)定值計算算推薦計算原動機(jī)機(jī)額定的電電動機(jī)運行行功率以發(fā)發(fā)電機(jī)額定定功率的標(biāo)標(biāo)幺值等于于電動機(jī)運運行功率除以發(fā)電機(jī)機(jī)的額定功功率電動機(jī)運行行功率定義義為負(fù)值因因為它是流流入發(fā)電機(jī)機(jī)而不是流流出發(fā)電機(jī)機(jī)為保證元件件安全，檢檢測功率值值元件的定定值可被調(diào)調(diào)整到在繼繼電器電壓壓互感器和和電流互感感器中被計算出出來的測量量誤差定值值，32P1P設(shè)置為一個個0.5-0.7的系數(shù)乘以以低達(dá)0.02的標(biāo)幺值，，該值可確保保安全檢測測電動機(jī)運運行工況，，建議定值值32P1P設(shè)置為0.01-0.014標(biāo)幺值對功功率元件繼電器器功率測量量誤差被指指定為±0.0015標(biāo)幺值±2%整定值使用第二段段逆功率/正向低功率率保護(hù)元件件可用于程程序跳閘互互鎖或用作作過負(fù)荷保保護(hù)元件第二段逆功功率/正向低功率率保護(hù)元件件用于程序序跳閘互鎖鎖時，定值值32P2P可用正向低低功率值來整定取取5到10%的發(fā)電機(jī)額額定功率作作為定值，，該元件僅僅在原動機(jī)機(jī)跳閘已經(jīng)經(jīng)發(fā)生后才才允許發(fā)電機(jī)機(jī)斷路器跳跳閘，第二段元件件用作過負(fù)負(fù)荷保護(hù)時時定值32P2P的整定范圍圍為1.05到1.10的標(biāo)幺值定子接地保保護(hù)一發(fā)電機(jī)機(jī)定子單相相接地的危危害設(shè)發(fā)電機(jī)定定子繞組為為每相單分分支且中性性點不接地地。發(fā)電機(jī)機(jī)定子繞組組接線示意意圖及機(jī)端端電壓向量圖如如圖13中的（a）、（b）所示。設(shè)A相定子繞組組發(fā)生接地地故障，接接地點距中中性點的電電氣距離為為（機(jī)端接地地時＝1）。此時，相當(dāng)當(dāng)于在接地地點出現(xiàn)一一個零序電電壓。結(jié)論：接地地點距中性性點越遠(yuǎn)，，零序電壓壓越高。機(jī)機(jī)端接地時時零序電壓壓最大（等于發(fā)電電機(jī)相電壓壓）；中性性點接地時時，零序電電壓等于零零。思考：如上上圖此時的的零序電壓壓等于多少少？利用基波零零序過電壓壓功能，能能夠檢測到到除發(fā)電機(jī)機(jī)繞阻底部部中性點的的5%~10%以外所有的定子子接地故障障，定子接地保保護(hù)在靠近發(fā)電電機(jī)中性點點區(qū)域范圍圍內(nèi)，當(dāng)發(fā)發(fā)電機(jī)發(fā)生生接地故障障時零序電壓增增加不夠大大，SEL300G繼電器就用用三次諧波波差動元件件來檢測這這個區(qū)域內(nèi)內(nèi)的接地故障障64G2三次諧波差差動元件測測量發(fā)電機(jī)機(jī)機(jī)端和中中性點的三三次諧波電電壓的大小小，然后利用如下公公式計算：：其中VP3=被測量的發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)端端三次諧波波電壓的幅幅值,64RAT=三次諧波電電壓比的整整定值,VN3=所測量的發(fā)發(fā)電機(jī)中性性點三次諧諧波電壓幅幅值,64G2P=差動靈敏度度整定值如下圖64G1和64G2兩個元件各各有各的保保護(hù)范圍和和保護(hù)死區(qū)區(qū)，兩個元元件共同作用構(gòu)構(gòu)成發(fā)電機(jī)機(jī)的100%定子接地保保護(hù)定子接地保保護(hù)發(fā)電機(jī)失磁磁保護(hù)故障現(xiàn)象描描述：同步步發(fā)電機(jī)的的失磁過程程使得發(fā)電電機(jī)以感應(yīng)應(yīng)發(fā)電機(jī)的的模式運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，此時發(fā)電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加,輸出的有功功功率降低低，發(fā)電機(jī)機(jī)向系統(tǒng)吸吸取無功功功率，從而在發(fā)電電機(jī)的轉(zhuǎn)子子中感應(yīng)出出大電流，，定子電流流可能高達(dá)達(dá)兩倍的額額定電流，，在很短的的時間里這些些大電流在在發(fā)電機(jī)內(nèi)內(nèi)部引起危危險的過熱熱SEL-300G繼電器用測測到的正序序阻抗來形形成姆歐阻阻抗圓并以以此來檢測測失磁故障障的SEL-300G繼電器提供供兩種方案案來實現(xiàn)失失磁保護(hù)：：方案1、一二段都都從阻抗平平面的原點點偏移一個個等于發(fā)電電機(jī)暫態(tài)電電抗值的一一半，一段段失磁保護(hù)檢檢測在滿負(fù)負(fù)荷運行工工況下發(fā)生生的失磁故故障，并以以短延時動動作，二段段失磁保護(hù)的保護(hù)護(hù)范圍更大大些，且以以較長的延延時動作，，對于在輕輕載運行工工況下發(fā)生生的失磁故障由二二段失磁保保護(hù)延時動動作跳閘方案案2、SEL-300G繼電電器器的的失失磁磁保保護(hù)護(hù)第第二二段段阻阻抗抗元元件件的的姆姆歐歐動動作作上上邊邊界界圓圓與與阻阻抗抗平平面面的的縱縱軸軸交交點點可可以以被被設(shè)設(shè)置置成成正正向向偏偏移移電電抗抗，，其其值值等等于于發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)的的升升壓壓變變壓壓器器的的電電抗抗值值，，當(dāng)當(dāng)二二段段元元件件用用這這種種方方式式整整定定時時繼繼電電器器同同時時提提供供一一個個具具有有可可設(shè)設(shè)置置角角度度特特性性的的方方向向元元件件發(fā)電電機(jī)機(jī)失失磁磁保保護(hù)護(hù)方方案案1需要要的的信信息息?發(fā)電電機(jī)機(jī)直直軸軸電電抗抗Xd歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機(jī)機(jī)暫暫態(tài)態(tài)電電抗抗Xd’歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機(jī)機(jī)額額定定線線電電壓壓定定值值VNOM,歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位伏伏?發(fā)電電機(jī)機(jī)額額定定相相電電電電流流定定值值INOM歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位安安培培?當(dāng)二二段段失失磁磁保保護(hù)護(hù)要要求求正正向向偏偏移移阻阻抗抗時時還還需需要要?升壓壓變變壓壓器器的的電電抗抗Xt歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機(jī)機(jī)額額定定功功率率因因數(shù)數(shù)發(fā)電電機(jī)機(jī)失失磁磁保保護(hù)護(hù)方方案案2需要要的的信信息息?發(fā)電電機(jī)機(jī)直直軸軸電電抗抗Xd歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機(jī)機(jī)暫暫態(tài)態(tài)電電抗抗Xd’歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機(jī)機(jī)額額定定線線電電壓壓定定值值VNOM,歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位伏伏?發(fā)電電機(jī)機(jī)額額定定相相電電電電流流定定值值INOM歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位安安培培?當(dāng)二二段段失失磁磁保保護(hù)護(hù)要要求求正正向向偏偏移移阻阻抗抗時時還還需需要要?升壓壓變變壓壓器器的的電電抗抗Xt歸算算到到二二次次側(cè)側(cè)單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機(jī)機(jī)額額定定功功率率因因數(shù)數(shù)發(fā)電機(jī)過過勵磁保保護(hù)故障現(xiàn)象象分析：：發(fā)電機(jī)和和變壓器器都由鐵鐵心繞組組組成，，設(shè)繞組組外加電電壓為U(v)，匝數(shù)為為w，鐵心截截面為S(m3)，磁密為為B(T)，則有：：由上式可可知，電電壓的升升高和頻頻率的降降低均可可導(dǎo)致磁磁密的增增大。磁密的過過分增大大，使鐵鐵心飽和和，勵磁磁電流急急劇增加加，造成成過勵磁磁現(xiàn)象，，嚴(yán)重時時就形成成威脅設(shè)備備安全的的過勵磁磁故障。。故障危害害：變壓器鐵鐵心飽和和之后，，鐵損增增加，使使鐵心溫溫度上升升。鐵心心飽和后后還要使使磁通擴(kuò)擴(kuò)散到周周圍的空空間中去去，使漏漏磁場增增強(qiáng)?？靠拷F心心的繞組組導(dǎo)線、、油箱壁壁以及其其他金屬屬結(jié)構(gòu)件件，由于于漏磁場場而產(chǎn)生生渦流損損耗，使使這些部部位發(fā)熱熱，引起起高溫，，嚴(yán)重時時要造成成局部變變形和損損傷周圍圍的絕緣緣介質(zhì)。。SEL300G中過勵磁磁元件就就是基于于“電壓壓/頻率”這這個電氣氣量來實實現(xiàn)的，，具體使使用請參參考SEL300G的使用說說明書準(zhǔn)同期并并列同步發(fā)電電機(jī)并列列的意義義：發(fā)電機(jī)在在投入電電力系統(tǒng)統(tǒng)運行之之前，它它的電壓壓與系統(tǒng)統(tǒng)并列母母線的狀態(tài)態(tài)變量往往往不相相等，須須對發(fā)電電機(jī)組進(jìn)進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)?shù)牟僮髯?，使之之符合并并列條件件后才，，才允許斷路路器合閘閘并網(wǎng)運運行，這這一系列列操作稱稱為并列列操作。。并列的的條件為為電壓差差、頻率率差和相角差差都不超超過允許許值。并并列的種種類有準(zhǔn)準(zhǔn)同期并并列、自自同期并并列和非非同期并并列。自動準(zhǔn)同同期并列列裝置的的組成：主要有有頻差控控制單元元、壓差差控制單單元、合合閘控制制單元構(gòu)構(gòu)成圖1自動方式式動作框框圖*我公司司一般使使用深圳圳智能SID自動準(zhǔn)同同期裝置置等相類類似產(chǎn)品品比較多多，在現(xiàn)現(xiàn)場碰到到或在公公司做出