第11章发电机保护.ppt

第十一章 同步发电机的继电保护 第十一章 同步发电机的继电保护 （1）了解发电机可能发生故障的类型和异常运行状态，掌握针对各种故障和异常运行状态应配置那些保护。 （2）掌握发电机纵差保护的基本工作原理和不平衡电流产生的原因，减小不平衡电流以及消除或减少它对差动保护影响的措施。 （3）掌握发电机纵差保护整定计算原则和方法。 （4）了解装设匝间短路保护的必要性，重点掌握常用的发电机单继电器式横差保护的工作原理，整定计算原则和原理接线。 （5）了解发电机定子单相接地的特点，掌握常用的发电机定子接地保护（零序电流保护和零序电压保护）了解在大机组的情况下，100%定子接地保护的必要性及其保护构成原理。 （6）了解发电机后备保护与变压器后备保护有何异同，重点了解负序电流保护在发电机保护中的特殊作用和转子过热负序电流保护的基本工作原理。 （7）了解发电机产生失磁的原因及其危害，重点掌握失磁后的物理过程，特别是机端测量阻抗变化的特点。 （8）了解失磁保护的一般原则及构成原理。 （9）了解发电机变压器组保护的特点，熟悉机组保护的原理接线图。 第一节 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 发电机的故障类型主要有： （1）定子绕组相间短路 定子绕组间的相间短路对发电机的危害最大。产出很大的短路电流使绕组过热，故障点的电弧将破坏绝缘，烧坏铁芯和绕组、甚至导致发电机着火。 （2）定子绕组匝间短路 定子绕组匝间短路时，被短路的部分绕组内将产生大的环流，从而引起故障处温度升高，绝缘破坏，并有可能转变成单相接地和相间短路。 （3）定子绕组单相接地 发生这种故障时，发电机电压网络的电容电流将流过故障点，当电流较大时，会使铁芯局部溶化，给修理工作带来很大的困难。 （4）励磁回路一点或两点接地 当励磁回路一点接地时，由于没有构成接地电流通路，因此对发电机没有直接的危害。如果再发生另一点接地，就会造成励磁回路两点接地短路，可能烧坏励磁绕组和铁芯。此外，由于转子磁通的对称性破坏，还会引起机组的强烈震动。 第一节 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 发电机的不正常运行状态主要有： （1）励磁电流急剧下降或消失 发电机励磁系统故障或自动灭磁开关误跳闸，引起励磁电流急剧下降或消失。在此情况下，发电机由同步转入异步运行状态，并从系统吸收无功功率。系统无功不足时，将引起电压下降，甚至使系统崩溃。同时，引起定子电流增加和转子过热，威胁发电机安全。 （2）外部短路引起定子绕组过电流 （3）负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷 以上（2）（3）两种不正常运行状态都将引起发电机定子绕组温度升高，加速绝缘老化，缩短机组寿命，也可能发展成为发电机内部故障。 第一节 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 （4）转子表层过热 电力系统发生不对称短路或发电机三相负荷不对称时，将有负序电流流过定子绕组，在发电机中产生对转子的两倍同步转速旋转的磁场，从而在转子中感应出倍频电流。此电流可能造成转子局部灼伤，严重时会使保护环受热松脱。特别是大型机组，这种威胁更加突出。 （5）定子绕组过电压 调速系统惯性较大的发电机（如水轮发电机）因突然甩负荷，转速急剧上升，发电机电压迅速升高，造成定子绕组绝缘击穿。 此外，发电机异常运行状态还有发电机失步、发电机逆功率、非全相运行以及励磁回路故障或强励磁时间过长而引起的转子绕组过负荷等。 第二节 发电机的纵差保护 图 11-1 发电机纵差保护单相原理接线图 （a）内部故障情况； （b）正常运行及外部故障情况 3）差动保护整定计算 纵差保护虽然是发电机内部相间短路最灵敏的保护，但是在中性点附近经过渡电阻相间短路时，仍存在一定的死区。由于定子绕组的电动势和匝数成正比，靠近中性点短路时，定子电动势随定子绕组匝数的减少而减少，虽然定子绕组的电抗和匝数平方成正比，比定子电动势减少得更快，但是当经过渡电阻短路时，短路电流可能很小，使保护不能动作。 三、比率制动式发电机纵差保护 继电器制动特性 继电器制动特性用图11-13（b）中折线PQS表示。OP表示制动电流为零时 ，继电器最小动作电流为： ，此后，随制动电流增大，动作电流增大。在外部最大短路电流 下，最大为： 由于TA饱和出现不平衡电流用KT表示。OT表示在不同制动电流时的不平衡电流。OT低于制动特性PQS保证在穿越性短路时继电器不误动。 定义制动系数为： 比例差动保护的整定计算 比例差动保护的整定计算 (4)保护灵敏系数校验。保护的灵敏系数为