第六章發(fā)電機母線地繼電保護演示文稿

第七章

發(fā)電機的繼電保護·發(fā)電機故障類型、不正常運行狀態(tài)·保護配置方式·發(fā)電機的縱差動保護和橫差動保護·發(fā)電機的單相接地保護·發(fā)電機的負序過電流保護·發(fā)電機的失磁保護·發(fā)電機——變壓器組繼電保護·

本章重點1、發(fā)電機的故障和不正常運行狀態(tài)2、發(fā)電機的保護配置3、發(fā)電機的縱差動保護和橫差動保護·

本章難點1、發(fā)電機的單相接地保護2、發(fā)電機的失磁保護（了解）第一節(jié).故障類型不正常運行狀態(tài)及保護方式一、故障類型相間短路定子繞組匝間短路單相接地一點接地（發(fā)信號or跳閘）二點接地（必須跳閘）失磁轉(zhuǎn)子繞組二、不正常運行狀態(tài)過負荷、過電流（外部短路等引起）過電壓（突然甩負荷）負序過負荷、負序過電流（不對稱故障、負荷）轉(zhuǎn)子過負荷（勵磁回路故障，強勵時間過長引起的）逆功率（汽輪機主汽門突然關(guān)閉）三、保護配置1、縱差保護——相間短路

>1MW發(fā)電機2、橫差保護——匝間短路3、接地保護——發(fā)信號（IC<5A）IC>5A零序電流保護。>100MW，100%定子接地保護

4、過電流保護：(1)負序過電流及單相式低電壓起動過電流保護,(2)復(fù)合電壓（U2及線電壓）起動的過電流保護(3)過電流保護,

<1MW≥50MW5、負序過電流保護6、過負荷保護7、過電壓保護；水輪發(fā)電機定子繞組過電壓應(yīng)裝設(shè)帶延時的過電壓保護8、轉(zhuǎn)子的一點接地和兩點接地保護9、失磁保護，專用失磁保護或由滅磁開關(guān)連鎖實現(xiàn)10、其它保護如失步保護（>300MW)，低頻保護，逆功率保護(大容量），斷水保護等第二節(jié)、發(fā)電機的縱差動保護和橫差動保護·縱差動保護·橫差動保護一、縱差動保護1、工作原理縱差動保護是發(fā)電機內(nèi)部相間短路的主保護，但不能反應(yīng)匝間故障，接地故障，靠整定來保證選擇性。正常、外部故障：內(nèi)部故障：1、工作原理不平衡電流：（注意與變壓器差動保護的比較：）穩(wěn)IbP由兩個CT特性不同引起，比Tr小的多暫IbP由外部短路時，非周期分量引起的。2、整定計算：（1）原則一：躲CT二次回路斷線Kk=1.3當(dāng)CT二次回路斷線時又發(fā)生外部短路會發(fā)生誤動為防止此種情況：加裝斷線監(jiān)視裝置·

加裝斷線監(jiān)視裝置后后備Klm低，可靠性高。（2）原則二：躲開外部故障時的最大不平衡電流由（4-5）求得汽輪發(fā)電機：(0.5～0.6)Ie·f水輪：(0.3～0.4)Ie·f與（1）Klm↑

相比可靠性差（3）原則三對≥100MW發(fā)電機采用比率制動特性差動繼電器制動系數(shù)：0.2～0.4（4）靈敏度的計算①發(fā)電機與系統(tǒng)并列運行以前，其出線端發(fā)生兩相短路，差動回路中只有發(fā)電機供給的短路電流②發(fā)電機采用自同期并列時（發(fā)電機E≈0）

在系統(tǒng)最小運行方式下，發(fā)電機出線端K（2），3、評價①不反應(yīng)匝間故障②不反應(yīng)接地故障只反應(yīng)

，③不反應(yīng)振蕩，過負荷④Klm金屬性故障無死區(qū)

非金屬性故障有死區(qū)二、橫差動保護保護匝間故障1、匝間故障的類型2、特點①產(chǎn)生環(huán)流很?、趦芍行渣c之間差生環(huán)流③產(chǎn)生3U0④定子、轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生高次諧波，以二次或倍頻為主⑤負序功率方向與其它各種不對稱故障的負序功率方向相反3、接線方式①6CT，3繼電器P193圖7-5（b）②1CT，1繼電器

圖7-6發(fā)電機三次諧波同相位→誤動防止方法：增加三次諧波濾器轉(zhuǎn)子回路兩點接地→磁通不平衡→環(huán)流→誤動4、整定：反應(yīng)各種匝間故障①

轉(zhuǎn)子兩點接地故障定子繞組分支開焊故障②簡單缺點：①有死區(qū)，②Klm不太理想一般用在較小容量的發(fā)電機大容量：為提高Klm：負序功率方向閉鎖的定子零序電壓保護負序功率方向閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護5、評價優(yōu)點：第三節(jié)、發(fā)電機的單相接地保護規(guī)定：單相接地電容電流≥5A跳閘<5A

發(fā)信號一、發(fā)電機定子繞組單相接地的特點1.單相接地時電氣量的特點表示中性點到故障點的繞組占全部繞組匝數(shù)的百分數(shù)≤1(1)(2)發(fā)電機外接元件越多→I0↑發(fā)電機出口有母線IC大→跳閘發(fā)—變組IC小→信號（3）I0的大小與方向發(fā)電機內(nèi)部單相接地時零序電流的方向為如圖所示，大小為發(fā)電機以外電壓網(wǎng)絡(luò)的對地電容電流。（3）I0的大小與方向·

發(fā)電機外部單相接地時零序電流的方向為如圖所示，大小為發(fā)電機本身的對地電容電流。二、保護方式1、零序電流保護——應(yīng)用于發(fā)電機出口有母線的接線作用于跳閘（1）原理內(nèi)部故障時：外部故障時：并且內(nèi)部故障與外部故障時零序電流相位相反（2）整定原則①原則一：躲外部單相接地時，發(fā)電機本身電容電流②原則二：由CT引起的不平衡電流（正常運行）③原則三：保護一次動作值小于P195

表7-1的值發(fā)電機單相接地電流允許值發(fā)電機額定電壓（KV）發(fā)電機額定容量（MW）接地電流允許值（A）6.3<50410.550~100313.8~15.75125~200218~203001（2）整定原則④原則四：為防止外部相間短路時的IbP引起誤動作應(yīng)在相間保護動作時將接地保護閉鎖。⑤原則五：tdz=1～2S躲外部接地瞬間發(fā)電機暫態(tài)電容電流當(dāng)

→0時有“死區(qū)”

∴在保證選擇性下，盡量Idz↓2、基波零序電壓保護——應(yīng)用于發(fā)—變組

IC小——作用于發(fā)信號（1）原理一般整定為：有“死區(qū)”（2）消除方法改為100%定子接地保護①中性點加固定的工頻偏移電壓（10~15%）Ue（通過增大接地電流來實現(xiàn)一般增大值不超過10~25A）②附加直流or低頻信號（20HZ

or

25HZ）（通過檢測此附加電流的大小來實現(xiàn)）③利用三次諧波電壓構(gòu)成（利用中性點側(cè)與機端側(cè)三次諧波電壓比值的變化來實現(xiàn)）3、利用三次諧波電壓構(gòu)成的100%定子接地保護（1）發(fā)電機三次諧波電壓的分布特點由于發(fā)電機氣隙磁通密度的非正弦分布和鐵芯飽和的影響，在定子繞組上感應(yīng)出基波、高次諧波（如百分之幾的三次諧波）等效電路（簡化）N—中性點

S—機端

Cof—發(fā)電機對地電容Cos其它元件對地電容

，如

Tr、線路等①正常運行時無消弧線時：同樣可證有消孤線圈時則：②發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障時當(dāng)時，且單相接地故障的接地點越接近中性點則越靈敏——動作量——制動量保護范圍零序地壓保護利用三次諧波電壓有重疊區(qū)越大Klm↑越小Klm↑（2）、100%定子接地保護三次諧波保護+零序電壓保護第四節(jié)、發(fā)電機的負序過電流保護·負序過電流保護的作用·負序定時限過流保護·負序反時限過流保護一、負序過電流保護的作用發(fā)電機主保護方式之一1.負序電流的危害負序電流負序電流轉(zhuǎn)子發(fā)熱→燒毀轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組、轉(zhuǎn)子鐵心100HZ電流

100HZ振動發(fā)電機允許負序電流發(fā)熱常數(shù)A值參考表凸極式發(fā)電機40調(diào)相機40空氣表面冷卻的隱極發(fā)電機30氫氣表面冷卻的隱極發(fā)電機30導(dǎo)線直接冷卻的100~300MW汽輪發(fā)電機6~15二、負序定時限過電流保護1.原理接線保護原理動作過程2.兩段式負序電流保護時限特性·兩段式負序電流保護的缺點ab段:

bc段:

cd段:

de段:三、負序反時限過電流保護1.負序反時限過電流保護的優(yōu)點第五節(jié)、發(fā)電機失磁保護(自學(xué))第六節(jié)、發(fā)電機—變壓器組繼電保護發(fā)電機—變壓器組的特點發(fā)電機—變壓器縱差動保護的特點一、發(fā)電機—變壓器組的特點1、發(fā)電機變壓器上的任何一種故障在發(fā)一變上都能反應(yīng)2、共有保護可以精減，如縱差、后備、過負荷保護等二、發(fā)電機—變壓器縱差動保護的特點1、發(fā)—變間無斷路器則可以共用一組縱差動保護。原理接線如圖所示但在下列幾種情況下，發(fā)電機應(yīng)補充裝設(shè)單獨的縱聯(lián)差動保護①容量為100MW及以上的發(fā)電機。②對于水輪發(fā)電機和繞組直接冷卻的汽輪發(fā)電機，當(dāng)公用的縱聯(lián)差動保護整定值大于1.5倍發(fā)電機額定電流時。2、當(dāng)發(fā)電機與變壓器間有斷路器時發(fā)電機和變壓器應(yīng)分別裝設(shè)縱聯(lián)差動保護當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間分支線時(如廠用電分支線)，應(yīng)把分支線也包含在差動保護范圍以內(nèi)，其接線如圖所示。這時分支線上電流互感器的變比應(yīng)與發(fā)電機回路的相同。三、發(fā)—變組發(fā)電機電壓側(cè)單相接地保護的特點對于發(fā)電機一變壓器組，由于發(fā)電機與系統(tǒng)之間沒有直接的電聯(lián)系，因此，發(fā)電機定子接地保護就可以簡化。由于發(fā)電機一變壓器組中發(fā)電機的中性點一般不接地或經(jīng)消弧線圈接地，發(fā)生單相接地的接地電容電流通常小于允許值，接地保護可以采用零序電壓保護并動作于信號。對100WM及以上的發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)保護范圍為100％的定子接地保護。第八章

母線的繼電保護·裝設(shè)母線保護的基本原則·完全電流差動母線保護·電流比相式母線保護·雙母線同時運行時，母線保護的實現(xiàn)方法·斷路器失靈保護一、裝設(shè)母線保護的基本原則1、母線故障的原因2、裝設(shè)母線保護的原則（1）不裝設(shè)專門的母線保護①利用發(fā)電機的過流保護切除母線故障如發(fā)電廠單母線接線時利用發(fā)電機的過電流保護切除母線故障②降壓變電所，低壓母線正常時分開運行，則

低壓母線上的故障可由變壓器的過流保護切除。③雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)或環(huán)網(wǎng)，當(dāng)變電所B母線上d點短路時，由保護1和4的第Ⅱ段動作切除利用電源側(cè)的保護切除故障有下列特點：①切除故障一般時間較長；②當(dāng)雙母線同時運行或母線為分段單母線時，上述保護無選擇性。（2）裝設(shè)專門母線保護①≥110KV的雙母線或分段母線，為保證選擇性；應(yīng)設(shè)置專用的母線保護②≥110KV單母線、重要發(fā)電廠的35KV母線高壓側(cè)≥110KV重要降壓變壓所35KV母線按全線速動保護的要求應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護母線保護因為速動性和選擇性要求一般由差動原理構(gòu)成但與發(fā)電機、變壓器不同，應(yīng)考慮母線上連著較多元件的特點二、母線的故障時的特點①正常及外部故障：母線上

即I流出=I流入②母線上發(fā)生故障時：所有與電源連接的元件都向故障點提供短路電流，而負荷線路為零，即（短路點總電流）③從每個連接元件中電流的相位看：正常及外部故障：至少有一個元件與其余元件電流相位相反母線故障：除電流為零線路外其它則同相位三、完全電流差動母線保護正常：母線故障：適用于單母線或雙母線經(jīng)常只有一組母線運行的情況1、原理接線變比：2、整定原則：（1）躲最大，當(dāng)CT按10%誤差曲線選擇按躲CT二次側(cè)斷線時流入繼電器的最大電流整定為所有連接元件中負荷電流最大的一個校驗四、電流比相式母線保護1.原理利用內(nèi)部故障和外部故障時各連接元件電流相位的變化來實現(xiàn)特點：①比較相位與幅值無關(guān)，不同考慮IbP②可選用不同變化和型號的CT可應(yīng)用在雙母線上2.保護的構(gòu)成五、雙母線同時運行時，母線保護的實現(xiàn)方法1、雙母線同時運行時，元件固定連接的電流差動保護。（1）原理接線（2）正常及外部故障（3）母線故障時缺點：限制了運行的靈活性2、雙母線同時運行的母聯(lián)相位差動保護對1缺點的改進（1）原理接線：

P224

圖8-14（2）原理利用母聯(lián)中電流與總差電流的相位作為故障母線的選擇元件相位比較：設(shè)：Ⅰ段母線故障，

與

同相位則：Ⅱ段母線故障，

與

反相位Ⅰ段母線故障，電流方向ⅡⅡ段母線故障，電流方向Ⅰ總差電流相位不變，起動元件Ⅰ段（母聯(lián)中）選擇元件Ⅱ段（母聯(lián)中）①正常及外部故障時，LJ不動作②內(nèi)部Ⅰ段母線故障，LJ動作，1ZJ、2ZJ動作，

5ZJ動作Ⅱ段母線故障，LJ動作，3ZJ、4ZJ動作，5ZJ動作六、斷路器失靈保護1.定義：當(dāng)故障線路的繼電保護動作發(fā)出跳閘脈沖后，斷路器拒絕動作時，能夠以較短的時限切除同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)其它有關(guān)的斷路器，以使停電范圍限制為最小的一種后備保護2.原理3.動作條件故障線路（或設(shè)備）的保護裝置出口繼電器（如上圖1ZJ、2ZJ）動作后不返回。在被保護范圍內(nèi)仍然存在著故障當(dāng)母線上連接元件較多時，一般采用檢查故障母線電壓的方式以確證故障仍未切除；當(dāng)母線上連接元件較少或一套保護動作于幾個斷路器（如采用多角形接線時）以及采用單相重合閘時，一般采用檢查通過每個或每相斷路器的故障電流的方式，作為判斷斷路器拒絕動作且故障仍未消除之用。電動機保護（自學(xué)）思考題：1、說明異步電動機的保護配置？2、為什么電動機的過負荷保護宜采用反時限特性的電流繼電器？3、相敏保護的原理與作用？重點、難點第一章

緒論重點：1.繼電保護的作用（掌握）2.電力系統(tǒng)對繼電保護的要求（