第5章 水轮发电机的保护.ppt

水电站自动化 第五章 水轮发电机的继电保护 5-1水轮发电机的故障、异常工作状态及保护装置 5-2水轮发电机的纵联差动保护 5-3水轮发电机定子匝间短路保护 5-4水轮发电机的电流电压保护 5-5水轮发电机定子接地保护 5-6水轮发电机转子绕组接地保护 5-7水轮发电机的失磁保护 5-8水轮发电机失步保护 5-9水轮发电机过励磁保护 5-10水轮发电机逆功率保护 5-11水轮发电机轴电流保护 5-12水轮发电机保护回路接线图举例 5-13发电机-变压器组的继电保护 第五章 水轮发电机的继电保护 5-1水轮发电机的故障、异常工作状态及保护装置 发电机是电力系统中十分重要和贵重的设备，发电机的安全运行直接影响电力系统的安全。 1、水轮发电机的故障 2、水轮发电机的异常工作状态 3、水轮发电机保护配置 第五章 水轮发电机的继电保护 一、水轮发电机的故障 1、发电机定子绕组相间短路 定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机，甚至引起火灾。 2、发电机定子绕组匝间短路 定子绕组匝间短路会产生很大的环流，引起故障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。 3、发电机定子绕组单相接地 定子绕组单相接地是发电机易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。 第五章 水轮发电机的继电保护 一、水轮发电机的故障 4、发电机转子绕组一点接地和两点接地 转子绕组一点接地，对发电机没有直接危害。两点接地则转子绕组一部分被短接，不但会烧毁转子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。水轮发电机组是凸极结构，机组剧烈振动后会破坏各轴承与轴瓦之间的间隙，造成“拉瓦”，排除故障需要相当长的停机时间，故绝不允许转子绕组两点接地现象出现。 5、发电机失磁 由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。发电机失去励磁后，运行状态将变为电动机运行。故不允许发电机失磁后继续运行。 第五章 水轮发电机的继电保护 二、发电机的不正常工作状态 1、由于外部短路、非周期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流。 2、过负荷 3、过电压 特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大，在突然甩负荷时，将引起过电压。 4、逆功率 发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当发电机失由于某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率，这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发信号或动作于跳闸。 第五章 水轮发电机的继电保护 三、水力发电机的保护配置 （一）一般原则 电压在3kV及以上、容量在6MW以上550MW及以下的发电机应按本节中的规定，对下列故障及异常运行方式，装设相应的保护装置： 1、定子绕组相间短路： 2、定子绕组匝间短路； 3、定子绕组接地； 4、发电机外部相间短路； 5、定子绕组过电压； 6、定子绕组过负荷； 7、转子表层（负序）过负荷； 8、励磁绕组过负荷； 第五章 水轮发电机的继电保护 三、水力发电机的保护配置 （一）一般原则 9、励磁回路一点接地； 10、励磁电流异常下降或消失； 11、定子铁心过励磁； 12、调相运行与系统解列； 13、发电机逆功率； 14、失步； 15、轴承绝缘破坏。 第五章 水轮发电机的继电保护 三、水力发电机的保护配置 （二）水轮发电机动作结果的解释 1、停机：断开发电机断路器、灭磁，关闭导水叶至机组停机状态； 2、解列灭磁：断开发电机断路器、灭磁，关导水叶至空载； 3、解列：断开发电机断路器、关导水叶至空载； 4、减出力：将水轮机出力减到给定值； 5、缩小故障影响范围：例如断开母联断路器等； 6、信号：发出声光信号 第五章 水轮发电机的继电保护 三、水力发电机的保护配置 （三） 基本保护的配置 1、 纵差动保护 反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障，动作于瞬时跳开发电机开关、停机并灭磁。 2、横联差动保护 当发电机定子绕组有2个以上的分支且连接成双星形，每个分支都有引出线时，应装设横联差动保护反应定子绕组匝间短路，动作结果同纵差动保护。 当不满足该条件时，取消该保护，待故障发展为相间短时，用纵差动保护反应。 第五章 水轮发电机的继电保护 3、零序保护 当发电机电压回路回路的接地电容电流（未经消弧线圈补偿）大于或等于5A时，保护动作于跳闸、停机、灭磁。当接地电容电流小于5A时，保护应动作信号。对单机容量100MW及以上的发电机，应尽量装设保护范围为10