电力系统继电保护 第7章 发电机保护.pptx

电力系统继电保护原理

ProtectionPrincipleofPowerSystem

白雪峰

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第7章发电机保护

第1节发电机的故障、不正常运行状态及保护

第2节发电机定子绕组短路故障的保护第3节发电机定子绕组单相接地保护

第4节发电机负序电流保护

第5节发电机的失磁保护

第6节发电机的失步保护

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第1节发电机的故障、不正常运行状态

及保护方式

•发电机是电力系统中重要的设备。保证发电机的安全和防止其本身遭受损害对电力系统的稳定运行、对负荷的不间断供电起着决定性作用。

•发电机在运行过程中要承受短路电流和过电压的冲

击，同时发电机本身又是一个旋转的机械设备，它在运行过程中还要承受原动机械力矩的作用和轴承摩擦力的作用。

•发电机在运行过程中出现故障及不正常运行情况就不可避免。

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发电机的内部故障

•内部故障主要是由定子绕组及转子绕组绝缘损坏引起的，常见的故障有：

(1)定子绕组相间短路。

(2)定子绕组单相匝间短路。

(3)定子绕组单相接地。

(4)转子绕组一点接地或两点接地。

(5)转子励磁回路电流消失。

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发电机的不正常运行状态

•不正常运行状态主要有：

(1)外部短路引起的定子绕组过电流。

(2)负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷。

(3)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。

(4)突然甩负荷而引起的定子绕组过电压。

(5)励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。

(6)汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率运行等。

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发电机保护装设的原则

•一般发电机应装设以下继电保护装置：

(1)对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差保护装置。

(2)对直接连于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。

(3)对于发电机定子绕组的匝间短路，当定子绕组星形连接、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，

应装设横差保护；对200MW及以上的发电机，有条件时可装设双重化横差保护。

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发电机保护装设的原则

•(4)对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式：

①负序过电流及单元件低电压启动的过电流保护

②对于由不对称负荷或外部不对称短路所引起的负序过电流，装设负序过电流保护。

③直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。

④对于转子回路的过负荷，装设转子过负荷保护。

⑤对于300MW及以上的发电机，装设过励磁保护。

⑥其他保护。

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第2节发电机定子绕组短路故障的保护

•发电机定子绕组短路故障的特点

•发电机定子绕组中性点一般不直接接地，定子绕组都设计为全绝缘。

•发电机定子单相接地并不会引起大的短路电流，不属于严重的短路性故障。

•发电机内部短路故障主要是指定子的各种相间和匝间短路故障，短路故障时在被短接的绕组中将会出现很大的短路电流，严重损伤发电机本体，甚至使发电机报废。

•发电机定子绕组的短路故障保护历来是发电机保护的研究重点之一。

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比率制动式纵差动保护

•这种保护是利用比较发电机中性点侧和引出线侧电流幅值和相位的原理构成，因此在发电机中性点侧和引出线侧装设特性和变比完全相同的电流互感器来实现

纵差动保护。两组电流互感器之间为纵差动保护的范

围。

当正常运行以及区外故障时，流入差

动继电器的差动电流为零，继电器不

动作。当发生发电机内部故障时，流

入差动继电器的差动电流将会出现较

大的数值，当差动电流超过整定值

时，继电器判为发生了内部故障而作

用于跳闸。

比率制动式纵差动保护

•为防止纵差动保护在外部短路时误动，继电器动作电流应躲过最大不平衡电流。考虑到不平衡电流随着流过TA电流的增大而增加，提出比率制动式纵差动保护，使动作值随着外部短路电流的增大而自动增大。

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比率制动式纵差动保护

•比率制动差动保护在动作方程中引入了启动电流和拐点电流，制动线BC一般不经过原点，从而能更好地拟合TA的误差特性，进一步提高差动保护的灵敏度。

•发电机正常运行或区外故障时，差动电流接近为零，

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差动保护不会误动。

•发电机内部故障时，差动电流增大，制动量减小，从而可灵敏动作。

发电机纵差动保护的接线方式

•发电机纵差保护的动作逻辑

•由于发电机中性点非直接接地，当发电机内部相间短路时，会有两相或三相的差动继电器同时动作。

•据此，当两相或两相以上差动继电器动作时，可判断为发电机内部发生短路故障；而仅有一相差动继