九、发电机保护.ppt

第七章 发电机的继电保护 第一节 发电机的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式 发电机的主要故障 定子绕组相间短路 定子绕组匝间短路 定子绕组单相接地 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 比率制动特性 比率制动特点 外部故障时 比率制动特点 内部故障时 比率制动特点 发电机并网前 二、发电机匝间短路的横差动电流保护 大容量机组定子内部接线图 第三节 发电机的单相接地保护 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。 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。大型发电机定子接地故障电流必须限制在很小的范围内(如1.0～2.0A)，这对发电机定子铁芯的安全是十分有利的。 机端零序电压为： 可知故障点处的零序电压与机端零序电压相等,可以由机端零序电压构成定子单相接地保护。 二、利用机端零序电压构成定子单相接地保护 由机端零序电压构成的定子单相接地保护如下图： 该保护有死区： *零序电压继电器整定值为15-30% *机端零序电压与故障点位置有关，当故障 点离中性点近时（15-30%以下）,保护有死区 *死区范围：靠近中性点处定子绕组全长的 15-30% *保护范围：离中性点15-30%处到机端（请记住） 三、利用三次谐波电压构成100%定子接地保护 发电机正常运行时机端三次谐波电压与中性点处三次谐波电压关系如下 发生定子单相接地故障时,再看下图 发生定子单相接地故障时,再看下图 由上图可知：当故障点在定子绕组50%处到中性点这一段范围内 也就是说，当 时，可判定发电机定子发生故障，保护范围：为中性点到定子绕组50%处。 而利用机端零序电压构成的保护保护范围：离中性点15-30%处到机端 两者相结合，即利用三次谐波电压构成保护+利用机端零序电压构成保护，保护范围为定子100%。 第四节 发电机的负序过电流保护 一、负序过电流保护的作用 不对称短路 不对称过负荷 I2 建立负序旋转磁场 在转子上感应f=100Hz的电流 使转子受热，可能导致事故 100Hz交变磁转矩使F引起振动 A—与发电机型式和冷却方式有关的常数。机组容量越大，允许承受负序过电流的能力也随之下降，A值越小。 I2 t（s） 　　　故发电机负序过电流保护实际上是对定子绕组电流不平衡而引起转子过热的一种保护，因此应作为发电机的主保护方式之一。 　　　还可以采用复合电压启动的过电流保护，但对大容量机组灵敏度不好；在这种情况下采用负序电流作为后备保护，就可以提高不对称短路时的灵敏性。由于负序过电流保护不能反应于三相短路，因此，当用它作为后备保护时，还需要附加装设一个单相式的低电压起动过电流保护，以专门反应三相短路 二、负序定时限过电流保护 1、构成： 两段式负序定时限过电流保护 Ⅰ:负序过负荷，按躲过发电机长期允许的I2及Ibpmax整定 I2.dzⅠ=0.1Ie.f ,t=5～10s，作用于信号 Ⅱ:负序过电流，按躲过发电机短时间允许的I2来整定 I2.dzⅡ=（0.5～0.6）Ie.f ,t=3～5s，作用于跳闸 2、原理接线图 3、保护性能分析 若I2.dzⅠ=0.1Ie.f ,tⅠ=10s；I2.dzⅡ=0.5Ie.f ，tⅡ=4s保护于一台600MW，A=4的发电机，则保护动作时限与发电机允许负序电流曲线的配合如图： ab：动作太慢，烧坏F bc：过早切除 cd：发信段，C点来不及处理 de：保护不反应 由以上分析可以看出：两段式负序定时限过电流保护的功作特性与发电机允许的负序电流曲线不能很好地配合。此外它也不能反应负序电流变化时发电机转子的热积累过程。因此，为防止发电机转子遭受负序电流的损坏，在100MW及以上A＜10的发电机上应装设能够模拟发电机允许负序电流曲线的负序反时限过电流保护。 三、负序反时限过电流保护 负序反时限动作跳闸的特性与发电机允许的负序电流曲线相配合 杭州电力教育 * 发电机的不正常运行状态 外部短路引起的定子绕组过电流 负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷 外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷，非全相运行等）而引起的发电机负序过电流和过负荷 调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷而引起的定子绕组过电压 励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷 汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等 应装设的继电保护 装设纵联差动保护（ 1MW