1、第二章 发电机的继电保护,第一节 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式,定子绕组 定子绕组及引出线上的相间短路 定子绕组的匝间短路 定子绕组的单相接地故障 转子绕组 一点接地或两点接地 转子励磁回路励磁电流消失,1.发电机的故障,定子绕组过电流 对称过负荷 负序过电流 定子绕组过电压 转子绕组过负荷 逆功率等,2.发电机的不正常运行状态,3.发电机应装设的保护 (1)纵联差动保护 (2)定子绕组接地保护 (3)定子绕组匝间短路保护 (4)发电机外部相间短路保护 (5)负序过电流保护 (6)定子绕组过负荷保护 (7)定子绕组过电压保护,3.发电机应装设的保护 (8)励磁绕组一点及两点接地保护
2、 (9)失磁保护 (10)励磁绕组过负荷保护 (11)逆功率保护 (12)过励磁保护 (13)失步保护,3.发电机应装设的保护 (14)大容量发电机还应考虑配置低频保护、过频保护、起停机保护、误上电保护、断口闪络保护等 (15)发电机的非电量保护,如采用水冷却的发电机应配置断水保护,各项保护可动作于: 停机 解列灭磁 解列 减出力 缩小故障影响范围 程序跳闸 信号,第二节 发电机定子绕组 短路故障的保护,一、 比率制动式纵差动保护,.,.,.,.,正常运行或区外故障时:,内部故障时:,动作方程:,二、 发电机纵差动保护整定计算与灵敏度,1.纵差动保护的整定,(1)启动电流的整定,式中,通常取0
3、.3Ign,(2)拐点电流的整定,(3)制动特性的斜率的整定,式中,2.发电机纵差动保护的灵敏性,计算条件:,发电机与系统并列运行以前,其出口发生两相短路,发电机采用自同期并列时,在系统最小运行方式下,其出口发生两相短路,要求Ksen1.5,三、 发电机横差动保护,1.发电机裂相横差动保护基本原理,动作,利用因电势差而在各绕组间产生的环流来实现,0时,环流较小,保护有死区,同一分支绕组内部匝间短路,1.发电机裂相横差动保护基本原理,动作,利用两个分支绕组短路点存在电势差而产生的环流来实现,12时,环流较小,保护有死区,同相不同分支绕组匝间短路,2.单元件横差动保护基本原理,A,B,C,需具有性
4、能良好的三次谐波滤过器,四、 纵向零序电压式定子绕组 匝间短路保护,TA,TVN1,TV2,出口,利用匝间短路时破坏了三相对中性点的对称,而产生对中性点的零序电压来实现,TA,TVN1,TV2,出口,按躲区外不对称短路时的最大不平衡电压整定 一般取2.53V。需性能良好的三次谐波滤过器,TA,TVN1,TV2,出口,防止TVN1一次熔断器熔断而引起保护误动作,TA,TVN1,TV2,出口,防止区外故障时匝间短路保护误动作,第三节 发电机定子绕组单相接地保护,一、 发电机定子绕组单相接地时电气量的特征,机端,k,特点 有零序电压出现,其大小与成正比 接地点通过容性零序电流,大小与及Cf、Cw有关
5、 内部发生单相接地时,机端零序电流互感器中流过的电流为外接元件电容电流,方向由发电机流向母线 发生外部单相接地时,机端零序电流互感器中流过的电流为发电机本身的电容电流,方向由外部流向发电机,二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护, 零序电流互感器装在发电机出口, 采用具有交流助磁的零序电流互感器, 当相间保护动作时将接地保护退出,中性点附近有死区,三、 利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护,整定值:躲正常运行时的不平衡电压(包括三次谐波电压),以及变压器高压侧接地时在发电机端所产生的零序电压。,一般为1530V,中性点附近有死区,四、 发电机100%定子绕组 单相接地保护,+
6、,发电机中性点加固定的工频偏移电压,零序电压保护,(85%),附加直流或低频(12.5Hz或20Hz)电源,利用发电机固有的三次谐波电势,用于消除死区,两部分的保护区应相互重叠,或,或,第四节 发电机负序电流保护,一、 负序电流保护的作用,针对定子绕组电流不平衡而引起的转子过热的一种保护,是发电机的主保护之一,二、 定时限负序过电流保护,1,2,3,4,5,6,7,跳闸,信号,三、 反时限负序过电流保护,保护动作特性,第五节 发电机的失磁保护,一、 发电机失磁运行及后果,失磁故障:发电机的励磁突然全部消失或部分消失,原因: 转子绕组故障 励磁机故障 自动灭磁开关误跳闸 半导体励磁系统中某些元件
7、损坏或回路发生故障 误操作等,系统,对电力系统的危害,(1)造成系统中大量无功缺少。当系统中无功储备不足,将引起电压下降,严重时引起电压崩溃,系统瓦解 (2)造成系统中其他发电机增加无功输出。使某些发电机、变压器、输电线路过电流,后备保护可能因过流动作,扩大故障范围 (3)造成有功功率摆动及系统电压降低。可能导致相邻正常运行的发电机与系统之间失去同步,引起系统振荡,对发电机的危害,(1)转子绕组出现差频电流,引起绕组发热 (2)异步运行后,发电机的等效电抗降低,从系统中吸收的无功增加,使定子绕组过热 (3)对大型直接冷却式汽轮发电机,其转矩和有功将发生剧烈摆动。这种影响对水轮发电机更为严重,直
8、接威胁机组安全 (4)定子端部漏磁增强,使端部的部件和端部铁芯过热,二、 发电机失磁后的机端测量阻抗,1.等有功阻抗圆(P 不变),系统,2.临界失步圆(= 90时,Q不变),失步区,3.失步后的异步运行阶段,空载失磁时:,fg时:,4.其它运行方式下发电机机端测量阻抗,三、 发电机失磁保护判据,1.主判据 (1)静稳边界阻抗圆判据 (2)异步阻抗圆判据 (3)无功方向判据 (4)系统三相电压降低,2.辅助判据 (1)励磁电压下降 (2)不出现负序分量 (3)用延时躲振荡,四、 失磁保护的构成方式,按保证电力系统安全运行所允许的最低电压整定,按静稳边界圆进行整定,按躲空载运行时的最低励磁电压整定,第六节 发电机-变压器组继电保护 的特点,一、发电机-变压器组纵差动保护的特点,1.当发电机和变压器之间无断路器时,2.当发电机和变压器之间有断路器时,二、发电机电压侧单相接地保护的特点,采用普通零序电压保护或100%定子接地保护并作用于信号。,三、发电机过电流保护的特点,1.当发电机和变压器间没有分支线时,可以用发电机的过电流保护作为整组的保护。 2.当发电机和变压器间有分支线时,发电机的过电流保护应有两个时限,第I段时限动作于高压侧断路器,第II段时限断开所有侧断路器及励磁开关。,