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第七章 发电机保护 7.1 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 1.发电机的故障 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 2.发电机的不正常运行状态 7.2 发电机定子绕组短路故障的保护 2.单元件横差动保护基本原理 7.3 发电机定子绕组单相接地保护 特点 有零序电压出现，其大小与α成正比； 接地点通过容性零序电流，大小与α及Cf、Cw有关； 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。 7.4 发电机负序电流保护 7.5 发电机的失磁保护 4.其它运行方式下发电机机端测量阻抗 跳闸 信号 保护动作特性 三、反时限负序过电流保护 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损坏或回路发生故障 误操作等 一、发电机失磁运行及后果 系统 异步运行阶段 稳态异步运行阶段 同步振荡 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。 1.等有功阻抗圆（P 不变） 系统 二、发电机失磁后的机端测量阻抗 2.临界失步圆（δ= 90°时，Q不变） 失步区 * * 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 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； （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。 . . . . 正常运行或区外故障时： 内部故障时： 一、比率制动式纵差动保护 动作方程： A B C α 1.纵差动保护的整定 (1)启动电流的整定 式中 通常取0.3Ign A B C α 二、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度 (2)拐点电流的整定 (3)制动特性的斜率的整定 A B C α 式中 2.发电机纵差动保护的灵敏性 计算条件： ①发电机与系统并列运行以前，其出口发生两相短路； ②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Ksen≥1.5 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 α≈0时，环流较小，保护有死区 同一分支绕组内部匝间短路 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 利用两个分支绕组短路点存在电势差而产生的环流来实现 α1≈α2时，环流较小，保护有死区 同相不同分支绕组匝间短路 A B C 需具有性能良好的三次谐波滤过器 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 四、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护 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2.5~3V。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 机端 k 一、发电机定子绕组单相接地时电气量的特征 ① 零序电流互感器装在发电机出口； ② 采用具有交流助磁的零序电流互感器； ③ 当相间保护动作时将接地保护退出。 中性点附近有死区 CW CLX Cf 二、利用零序电流构成的发电机定