南昌大学继电保护第十一章 同步发电机的继电保护.ppt

三、定子绕组零序电压原理的匝间短路保护 当发电机正常运行和外部发生相间短路时，理论TVN1的开口三角绕组没有输出电压；即3U0=0。当发电机内部或外部发生单相接地故障时，虽然一次系统出现了零序电压，即一次侧三相对地电压不再平衡，中性点电位升高为U0，但是TVN1一次侧中性点并不接地，所以即使它的中性点电位升高，三相对中性点的电压仍然完全对称，故开口三角绕组输出电压也等于零。 只有当发电机内部发生匝间短路或者对中性点不对称的各种相间短路时，破坏了三相对中性点的对称，产生对中性点的零序电压，即3U0≠0，使零序电压匝间短路保护正常动作。 第四节 发电机定子绕组单相接地保护 由于定子绕组与铁芯之间绝缘的破坏而造成定子绕组单相接地故障，这是发电机常见的故障之一。由于发电机中性点不接地和经高阻抗接地，定子绕组单相接地并不引起大的故障电流，过去很长时间100MW以下的发电机的定子接地保护只发信号而不立即跳闸停机。 多年的运行实践和事故教训表明，5A的定子接地电流不能认为是安全电流。因此为确保大型发电机的安全，不使单相接地故障发展成为相间或匝间短路，应该使单相接地故障处不产生电弧或者接地电弧瞬间熄灭，这个不产生电弧的最大接地电流被定义为发电机单相接地安全电流，发电机接地电流允许值如表11－1所示。 发电机接地电流允许值 表11－1 发电机接地电流允许值 发电机额定电压(kV) 发电机容量(MW) 接地电流允许值(A) 6.3及以下 ≤50 4 10.5 汽轮发电机 50～100 3 水轮发电机 10~100 13.8～15.75 汽轮发电机 125~200 2（氢冷发电机为2.5） 水轮发电机 40~225 18～20 300～600 1 第四节发电机定子绕组单相接地保护 定子绕组单相接地的危害 接地电流会产生电弧， 烧伤铁芯，使定子绕 组铁芯叠片烧结在一起， 造成检修困难。 接地电流会破坏 绕组绝缘，扩大 事故，若一点接 地未及时发现， 很有可能发展成 绕组的匝间或相 间短路故障，严 重损伤发电机。 对大中型发电机定子绕组单相接地保护的基本要求： 绕组有100%的 保护范围。 在绕组匝内发生经 过渡电阻接地故障时， 保护应有足够灵敏度。 第四节 发电机定子绕组单相接地保护 第五节 发电机励磁回路接地保护 1、励磁回路一点接地保护 当励磁绕组绝缘严重下降或损坏时，会引起励磁回路的接地故障，最常见的是励磁回路一点接地故障。 发生一点接地故障后，励磁回路对地电压将升高，在某些条件下会诱发第二点接地，励磁回路发生两点接地故障将严重损坏发电机。 1）绝缘检查装置 用一个或两个电压表定期测量励磁回路正、负极对低电压。正常运行时， 电压表V1，V2的读数相等。当励磁回路对地绝缘水平下降时， V1与V2的读数不相等。 缺点： 中点附近接地时， 存在动作死区。 2）直流电桥式一点接地保护 正常时电桥处于平衡状态；当励磁绕组发生一点接地时，电桥失去平衡。 缺点 接地点靠近励磁回路两极时保护 灵敏度高，而接地点靠近中点 M时，存在死区。 措施： 1）在电阻R1的桥臂中串接非线性元件稳压管， 其阻值随外加励磁电压的大小而变化，因此， 保护装置的死区随励磁电压改变而移动位置。 这样在某一电压下的死区，在另一电压下则 变为动作区，从而减小了保护拒动的机率。 2）转子偏心和磁路不对称等原因，使转子 绕组中点对地电压不保持为零，而是在一 定范围内波动。利用此电压来消除保护死区。 2、励磁回路两点接地保护 两点接地，故障点流过很大短路电流，电弧可能烧伤转子。转子磁场发生畸变，力矩不平衡，致使机组振动 。可能使汽缸磁化。 工作原理：当励磁回路K1点 发生接地后，投入刀闸S1并 按下按钮SB，调节的滑动触 点，使电桥平衡。 调整平衡后，合上S2，将保护投入工作。 当励磁回路第二点发生接地时，电桥平衡遭到破坏，电流继电器中有电流通过，若电流大于继电器的动作电流，保护动作，断开发电机出口断路器。 缺点：1）若故障点K2点离第一个故障点K1点较远，则保护的灵敏度较好；反之，若K2点离K1点很近，保护将拒动，因此保护存在死区，死区范围在10%左右。 2）若第一个接地点K1点发生在转子绕组的正极或负极端，则因电桥失去作用，不论第二点接地发生在何处，保护装置将拒动，死区达100%。 3）由于两点接地保护只能在转子绕组一点接地后投入，所以对于发生两点同时接地，或者第一点接地后紧接着发生第二点接地的故障，保护均不能反映。 第六节 发电机的失磁保护 发电机失磁运行及其产生的影响 发电机失去励磁时，其励磁电流将近似按指数规律衰减，定子电动势随励磁电流减小而降低。 发电机电磁转矩将小于原动机转矩，使转子加速，使发电机功角增加，当功角超过静态稳定极限时，发电机失去同步而