第7章 发电机的保护.pptVIP

第7章 发电机的继电保护 第五节 发电机低励失磁保护 失磁过程中各主要电气量的变化情况 失磁发电机机端测量阻抗的变化特性 失磁保护的构成方式 失磁保护的构成原理 第六节 发电机励磁回路一点接地保护 第七节 发电机励磁回路两点接地保护 第八节 发电机转子表层过热（负序电流）保护 第九节 发电机逆功率保护 第十节 发电机失步运行保护 第十一节 发电机定子绕组对称过负荷保护 1、发电机的故障类型 (3）稳态异步运行阻抗圆 失步后的阻抗轨迹，最终将稳定在第四象限，这是因为进入稳态异步运行后，同步发电机成为异步发电机，其等效电路与异步电动机类似。如图7.21所示，圆中的X1为定子绕组漏抗， 为转子绕组的归算电抗，Xad为定子、转子绕组间的互感电抗（即电枢反应电抗）, 为转子绕组的计算电阻，S为转差率（ ）， 则表示发电机功率大小的等效电阻。由图7.21可得，此时发电机的测量阻抗为： 上式表明，此时发电机的测量阻抗与转差率S有关。 考虑两种极端情况： ① 发电机空载运行失磁时， ，此时测量阻抗最大，即 ② 发电机在其他运行方式失磁时，取极限情况，即 ，此时测量阻抗最小，即 以 和 为两个端点，并取 为直径，也可以构成一个圆，如图7.22 所示。它反映稳态异步运行时Z=f(s）的特性，简称异步运行阻抗圆，也称抛球式阻抗特性圆。发电机在异步运行阶段，机端测量阻抗进入临界失步阻抗圆内，并最终落在 的范围内。 图7.21 发电机异步运行等值电路 图7.22 异步运行阻抗圆 (4）临界电压阻抗圆 为了保证在失磁后系统稳定及厂用电安全，要求机端电压 Ug不得低于某一定值，这一电压定值称临界电压值。在临界电压为一定的条件下，机端测量阻抗的轨迹，同样可用阻抗圆描述。 在图7.23所示的简化网络图中，当发电机失磁后，若 下降到等于小于系统电压为 的K倍，即Uh≤KU(K＜l)，则危及系统及厂用电的安全。 从网络图中可得： 上两式两端同除以 ，得： 图7.23 发电机与系统的简化网络 Xst——主变电抗；XSl——主变以外的系统电抗； Uh——主变高压侧电压 图7.24 临界电压阻抗圆 两电压大小的比值等于两阻抗比值的绝对值，即 式中，XSl、Xst、K均为已知系数。机端测量阻抗的轨迹为一圆，称临界电压阻抗圆，圆心坐标为 半径为 ；对于确定的R值，均有一个确定的临界电压 阻抗圆与之对应。当机端测量阻抗进入该圆时，说明主变高压侧电压低于允许值，应将失磁发电机切除。汽轮发电机通常可用此圆来确定跳闸动作区。 用Z=R+jX，代入上式得： 7.5.3 失磁保护的构成方式 构成失磁保护时，应考虑两种功能： 一是发电机虽失磁，但对发电机和系统尚未构成严重威胁时，应能发出报警或减负荷； 二是当其后果危及发电机或系统安全运行时，应及时动作切除失磁发电机。 对于汽轮发电机，如果系统无功足够，失磁后将允许无励磁运行，这时，失磁保护应瞬时或经短延时动作报警信号和减负荷，或切换至备用励磁系统，并以发电机允许无励磁运行时限切除发电机，其动作区如图7.25(a）所示。如果系统无功不足，电压严重下降，失磁后保护应立即动作于报警信号，而在临近失磁或机端电压下降到临界值附近时，保护应使失磁发电机与系统解列，其动作区如图7.25(b）所示。 图7.25 允许无励磁运行发电机失磁保护的动作区 (a) XS大时； (b) XS小时 对于水轮发电机，由于它的同步电抗较汽轮发电机小，失磁失步后，定子绕组过电流和转子发热就比较厉害，同时，水轮发电机要在滑差相对较大时，才能有较大的异步功率，因而其机组振动程度较汽轮发电机厉害。所以，不管系统的条件如何，失磁时应瞬时发报警信号，而在临近失步或电压降低到临界值附近时，保护应动作切除发电机，其动作区在如图7.26所示。 图7.26 水轮发电机失磁保护的动作区 (a)Xs大时； (b)Xs小时 PN—额定有功功率的等有功阻抗圆；U—临界电压阻抗圆； S——临界失步阻抗圆 7.5.4 失磁保护的构成原理 以汽轮发电机失磁保护为例来进行说明。 (l）反映机端阻抗变化的测量元件 阻抗元件可采用临界失步阻抗圆或异步运行阻抗圆特性来作为动作边界以实现动作判据。 l）反映临界失步阻抗元件的动作方程 反映静稳边界的阻抗元件的动作方程应与发电机的静稳边界相符合。其动作方程： 幅值比较式： 相位比较式： 若取δ=90