發(fā)電機保護現(xiàn)象、處理.doc

發(fā)電機保護1對于發(fā)電機可能發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài),應(yīng)根據(jù)發(fā)電機的容量有選擇地裝設(shè)以下保護。(1)縱聯(lián)差動保護:為定子繞組及其引出線的相間短路保護。(2)橫聯(lián)差動保護:為定子繞組一相匝間短路保護。只有當一相定子繞組有兩個及以上并聯(lián)分支而構(gòu)成兩個或三個中性點引出端時,才裝設(shè)該種保護。(3)單相接地保護:為發(fā)電機定子繞組的單相接地保護。(4)勵磁回路接地保護:為勵磁回路的接地故障保護。(5)低勵、失磁保護:為防止大型發(fā)電機低勵(勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流)或失去勵磁(勵磁電流為零)后,從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響,100MW及以上容量的發(fā)電機都裝設(shè)這種保護。(6)過負荷保護:發(fā)電機長時間超過額定負荷運行時作用于信號的保護。中小型發(fā)電機只裝設(shè)定子過負荷保護;大型發(fā)電機應(yīng)分別裝設(shè)定子過負荷和勵磁繞組過負荷保護。(7)定子繞組過電流保護:當發(fā)電機縱差保護范圍外發(fā)生短路,而短路元件的保護或斷路器拒絕動作,這種保護作為外部短路的后備,也兼作縱差保護的后備保護。(8)定子繞組過電壓保護:用于防止突然甩去全部負荷后引起定子繞組過電壓,水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝設(shè)過電壓保護,中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設(shè)過電壓保護。(9)負序電流保護:電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負荷不對稱(如電氣機車、電弧爐等單相負荷的比重太大)時,會使轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱,造成轉(zhuǎn)子的局部灼傷,因此應(yīng)裝設(shè)負序電流保護。(10)失步保護:反應(yīng)大型發(fā)電機與系統(tǒng)振蕩過程的失步保護。(11)逆功率保護:當汽輪機主汽門誤關(guān)閉,或機爐保護動作關(guān)閉主汽門而發(fā)電機出口斷路器未跳閘時,從電力系統(tǒng)吸收有功功率而造成汽輪機事故,故大型機組要裝設(shè)用逆功率繼電器構(gòu)成的逆功率保護,用于保護汽輪機。發(fā)電機保護簡介1、發(fā)電機失磁保護失磁保護作為發(fā)電機勵磁電流異常下降或完全消失的失磁故障保護。由整定值自動隨有功功率變化的勵磁低電壓Ufd(P)、系統(tǒng)低電壓、靜穩(wěn)阻抗、TV斷線等判據(jù)構(gòu)成，分別動作于發(fā)信號和解列滅磁。勵磁低電壓Ufd(P)判據(jù)和靜穩(wěn)阻抗判據(jù)均與靜穩(wěn)邊界有關(guān)，可檢測發(fā)電機是否因失磁而失去靜態(tài)穩(wěn)定。靜穩(wěn)阻抗判據(jù)在失磁后靜穩(wěn)邊界時動作。TV斷線判據(jù)在滿足以下兩個條件中任一條件：Ua+Ub+Uc3U0Uset(電壓門坎)或三相電壓均低于8V，且0.1AIAISET(電流門坎)時判為TV二次回路斷線，將失磁保護閉鎖。UA+UB+UC-3U0USET用于判別TV單相或兩相斷線，低壓判據(jù)判斷三相失壓。在電力系統(tǒng)短路或短路切除等非失磁因素引起系統(tǒng)振蕩時，保護采取措施閉鎖Ufd(P)，可防止保護誤出口。勵磁低電壓Ufd(P)判據(jù)動作后經(jīng)t1（2s）發(fā)出失磁信號。勵磁低電壓Ufd(P)判據(jù)、靜穩(wěn)阻抗判據(jù)均滿足且無TV二次回路斷線時經(jīng)t2（6s）發(fā)出跳閘指令。勵磁低電壓Ufd(P)判據(jù)、靜穩(wěn)阻抗、系統(tǒng)低電壓判據(jù)均滿足且無TV二次回路斷線時經(jīng)t3（1s）發(fā)出跳閘指令。2、發(fā)電機過激磁保護過激磁保護是反應(yīng)發(fā)電機因頻率降低或者電壓過高引起鐵芯工作磁密過高的保護。過激磁保護分高、低兩段定值，低定值經(jīng)固定延時5s發(fā)出信號和降低勵磁電壓（降低勵磁電壓、勵磁電流的功能暫未用），高定值經(jīng)反時限動作于解列滅磁。反時限延時上限為5秒，下限為200秒。3、發(fā)電機定子接地保護發(fā)電機定子接地保護作為發(fā)電機定子單相接地故障保護，由基波零序電壓部分和三次諧波電壓兩部分組成，基波零序電壓保護機端至機尾95%區(qū)域的定子繞組單相接地故障，由反映發(fā)電機機端零序電壓原理構(gòu)成，經(jīng)時限t1（3s）動作于解列滅磁；三次諧波電壓保護機尾至機端30%區(qū)域的定子繞組單相接地故障，由發(fā)電機中性點和機端三次諧波原理構(gòu)成，經(jīng)時限t2（5s）動作于信號。二者組成100%的定子接地保護。保護設(shè)有斷線閉鎖。4、發(fā)電機定子匝間保護保護由縱向零序電壓和故障分呈負序方向判據(jù)構(gòu)成,設(shè)置PT斷線閉鎖措施，作為發(fā)電機內(nèi)部匝間、相間短路以及定子繞組開焊的主保護.故障分量負序方向判據(jù)通過檢測流出發(fā)電機的負序功率實現(xiàn)縱向零序電壓判據(jù)通檢測中性點與發(fā)電機中性點直接相連但不接地的3PT開口三角繞組所輸出的縱向3U0實現(xiàn)。保護動作于全停。5、失步保護保護采用三阻抗元件，通過阻抗的軌跡變化來檢測滑極次數(shù)并確定振蕩中心的位置。在短路故障、系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線等情況下，保護不誤動作。保護一般動作于信號；當振蕩中心在發(fā)電機變壓器組內(nèi)部，保護I段啟動經(jīng)t1(0.5s)發(fā)跳閘命令,動作于解列滅磁；當振蕩中心在發(fā)電機變壓器組外部，保護II段啟動經(jīng)t2(2s)發(fā)信號。保護裝設(shè)有電流閉鎖裝置，用以保證在斷路器斷開時電流不超過斷路器額定失步開斷電流。6、低頻累加保護低頻累加保護反應(yīng)系統(tǒng)頻率降低對汽輪機影響的累積效應(yīng)，保護由靈敏的頻率繼電器和計數(shù)器組成，經(jīng)出口斷路器輔助接點閉鎖（即發(fā)電機退出運行時低頻累加保護也退出運行），累計系統(tǒng)頻率低于頻率定值47.5Hz的時間，當累計時間達到整定值3000秒時，經(jīng)延時30秒動作于發(fā)信號。裝置在運行時可實時監(jiān)視：定值，頻率f及累計時間的顯示。發(fā)變組差動保護、變壓器差動保護及高變差動保護是被保護元件內(nèi)部相間短路故障的主保護，采用比率制動式原理。區(qū)外故障時可靠地躲過各側(cè)CT特性不一致所產(chǎn)生的不平衡電流，區(qū)內(nèi)故障保護靈敏地動作。為避免在變壓器勵磁涌流作用下保護誤動，保護采用二次諧波閉鎖。保護設(shè)有不經(jīng)二次諧波閉鎖差流速斷功能，當差動電流達到整定值時瞬間切除故障。保護具有CT斷線閉鎖功能（實際未用）。CT斷線判別與發(fā)電機差動保護相同。7、勵磁回路過負荷保護勵磁回路過負荷保護用作轉(zhuǎn)子勵磁回路過流或過負荷的保護，接成三相式，由定時限和反時限兩部分組成。定時限部分動作電流按正常運行最大額定電流下能可靠返回的條件整定，經(jīng)時限t1(5s)動作于信號和降低勵磁電流（降低勵磁電流的功能未用）；反時限部分動作特性按發(fā)電機勵磁繞組的過負荷能力確定，保護動作于解列滅磁，反時限上限為10秒。8、發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地保護用于反應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路一點接地故障，保護采用乒乓式切換原理，輪流采樣轉(zhuǎn)子回路正、負極對地電壓，通過求解兩個不同的接地回路方程，實時計算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置。保護經(jīng)延時2秒動作于信號。9、發(fā)電機對稱過負荷保護保護裝置由定時限和反時限兩部分組成，定時限部分經(jīng)時限5秒動作于信號。反時限動作特性按發(fā)電機承受過負荷電流的能力確定，動作于解列。保護裝置能反應(yīng)發(fā)電機定子的熱積累過程。10、發(fā)電機負序過負荷保護保護裝置由定時限和反時限兩部分組成，定時限動作電流按躲過發(fā)電機長期允許的負序電流值和躲過最大負荷下負序電流濾過器不平衡的電流值整定，經(jīng)時限3秒動作于信號。反時限動作特性按發(fā)電機承受負序電流的能力確定，動作于解列滅磁。保護裝置能反應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子的熱積累過程。11、發(fā)電機過電壓保護在發(fā)電機并網(wǎng)前，如機端電壓達到1.3倍額定值時，發(fā)電機過電壓經(jīng)延時0.5秒動作于解列滅磁。當發(fā)電機并網(wǎng)后，自動退出此保護。發(fā)電機變壓器組是否并網(wǎng)通過主變220KV側(cè)開關(guān)輔助接點狀態(tài)進行判別。1、 發(fā)生發(fā)電機定子接地保護信號如何處理？（發(fā)信號）答：發(fā)電機定子接地是指發(fā)電機定子繞組回路及與定子繞組回路直接相連的一次系統(tǒng)發(fā)生的單相接地短路。定子接 按接地時間長短可分為瞬時接地、斷續(xù)接地和永久接地；按接地范圍可分為內(nèi)部接地和外部接地；按接地性質(zhì)可分為 金屬性接地、電弧接地和電阻接地；按接地原因可分為真接地和假接地。 1） 定子接地的原因 可能引起發(fā)電機定子接地的原因有： u 小動物引起定子接地。如老鼠竄入設(shè)備，使發(fā)電機一次回路的帶電導(dǎo)體經(jīng)小動物接地，造成瞬時接地報警。 u 定子繞組絕緣損壞。除了絕緣老化的原因，主要還有各種外部原因引起絕緣損壞。如定子鐵芯疊裝松動、絕緣表面落下導(dǎo)電性物體（如鐵屑）、繞組線棒在槽中固定不緊等，在運行中產(chǎn)生振動使絕緣損壞；制造發(fā)電機時，線棒絕緣留有局部缺陷，運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子零件飛出，定子端部固定零件幫扎不緊，定子端部接頭開焊等因素均能引起絕緣損壞。 u 定子繞組引出線回路的絕緣瓷瓶受潮或臟物引起定子回路接地； u 水冷機組漏水及內(nèi)冷卻水導(dǎo)電率嚴重超標，引起接地報警； u 發(fā)變組單元接線中，主變壓器低壓繞組或高壓廠用變壓器高壓繞組內(nèi)部發(fā)生單相接地，都會引起定子接地報警信號； 發(fā)電機帶開口三角形繞組的電壓互感器高壓熔斷器熔斷時，也會發(fā)出定子接地報警信號，這種現(xiàn)象通常稱為“假接地”。 2） 定子接地的現(xiàn)象及判斷 當發(fā)電機定子繞組及與定子繞組直接連接的一次回路發(fā)生單相接地或發(fā)電機電壓互感器高壓熔斷器熔斷時，均發(fā)出“定子接地”光字牌報警信號，按下發(fā)電機定子絕緣測量按鈕，“定子接地”電壓表出現(xiàn)零序電壓指示。 發(fā)電機發(fā)出“定子接地”報警后，應(yīng)判斷接地相別和真、假接地。判斷的方法是： 當定子一相接地為金屬性接地時，通過切換定子電壓表可測得接地相對地電壓為零，非接地相對地電壓為線電壓，各線電壓不變且平衡。按下定子絕緣測量按鈕，“定子接地”電壓表指示為零序電壓值，其值應(yīng)為100V。如果一點接地發(fā)生在定子繞組內(nèi)部或發(fā)電機出口且為電阻性，或接地發(fā)生在發(fā)變組主變壓器低壓繞組內(nèi)，切換測量定子電壓表，測得的接地相對地電壓大于零而小于相電壓，非接地相對地電壓大于相電壓而小于線電壓，“定子接地”電壓表指示小于100V。 當發(fā)電機電壓互感器高壓側(cè)一相或兩相熔斷器熔斷時，其二次側(cè)開口三角形繞組端電壓也要升高。如U相熔斷器熔斷，發(fā)電機各相一次對地電壓未發(fā)生變化，仍為相電壓，但電壓互感器二次側(cè)電壓測量值因U相熔斷器熔斷發(fā)生了變化，即UUV、UWU降低，而UVW仍為線電壓（線電壓不平衡），各相對地電壓UV0、UW0接近相電壓，UU0明顯降低（相對地無電壓升高），“定子接地”電壓表指示為100/3V，發(fā)出“定子接地”光字牌信號（假接地）。 綜上所述，真、假接地的根本區(qū)別在于：真接地時，定子電壓表指示接地相對地電壓降低（或等于零），非接地相對地電壓升高（大于相電壓但不超過線電壓），而線電壓仍平衡；假接地時，相對地電壓不會升高，線電壓也不平衡。這是判斷真、假接地的關(guān)鍵。 3） 發(fā)電機定子接地的處理 對于中性點不接地或經(jīng)中性點經(jīng)消弧線圈接地的發(fā)電機（200MW及以下），當發(fā)生單相接地時，接地點六均不超過允許值（24A），故可繼續(xù)運行，并查找和處理接地故障，若判明接地點在發(fā)電機內(nèi)，應(yīng)立即減負荷停機，若接地點在機外，運行時間不超過2h； 對于中性點經(jīng)高阻接地的發(fā)電機（200MW及以上），當發(fā)生單相接地時，接地保護一般作用于跳閘，動作跳閘待機停轉(zhuǎn)后，通過搖測接地電阻，找出故障點。這是考慮接地點發(fā)生在發(fā)電機內(nèi)部時，接地電弧電流 易使鐵芯損壞，對大機組來說，鐵芯損壞不易修復(fù)。另外，接地電容電流能使鐵芯熔化，融化的鐵芯又會引起損壞區(qū)擴大，使有效鐵芯“著火”，由單相短路發(fā)展為相間短路。 由上所述，當接到“定子接地”報警后，若判明為真接地，應(yīng)檢查發(fā)電機本體及所連接的一次回路，如接地點在發(fā)電機外部，應(yīng)設(shè)法消除。如將廠用電倒為備用電源供電觀察接地是否消失。如接地無法消除，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)停機。如果查明接地點在發(fā)電機內(nèi)部，應(yīng)立即減負荷停機，并向上級調(diào)度匯報。如果現(xiàn)場檢查不能發(fā)現(xiàn)明顯故障，但“定子接地”報警又不消失，應(yīng)視為發(fā)電機內(nèi)部接地，必須停機檢查處理。 若判明為假接地，應(yīng)檢查并判明發(fā)電機電壓互感器熔斷器熔斷的相別，視具體情況，帶電或停機更換熔斷器。如果帶電更換熔斷器，應(yīng)做好人身安全措施和防止繼電保護誤動的措施。2、發(fā)電機差動保護（主保護）答：1）發(fā)電機差動保護可分縱差與橫差，縱差用于發(fā)電機相間短路保護，橫差用于發(fā)電機匝間短路保護。其原理是正常時，流經(jīng)差動保護裝置兩側(cè)的一次電流互感器的電流是一至的，而裝置采集兩側(cè)電流后進行比差（此時為零），發(fā)電機發(fā)生短路時，流經(jīng)差動保護裝置兩側(cè)的一次電流互感器的電流方向就有一側(cè)反向了，即兩側(cè)流入裝置的電流方向也相應(yīng)反向，這樣，這兩個電流就在保護裝置內(nèi)疊加，從而動作出口跳開關(guān)。2）首先要檢查發(fā)電機本身，因為差動保護是發(fā)電機內(nèi)部故障引起的（縱差是反應(yīng)相間短路，橫差是反應(yīng)匝間短路），若無故障，再看一次回路，最后檢查二次，看是否是保護誤動作。3、發(fā)電機失磁保護（主保護）滅磁保護是同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的主保護之一。在發(fā)電機內(nèi)部及其連接電力變壓器或其它設(shè)備發(fā)生危險故障時 ,必須快速滅磁 ,以最大限度地限制故障范圍 ,防止事故擴大造成更大的經(jīng)濟損失。滅磁保護主要完成兩項任務(wù) :一是斷流 ,二是消磁。發(fā)電機低勵和失磁是常見的故障形式。造成低勵、失磁的原因，主要是勵磁回路的部件發(fā)生故障、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障以及操作不當或由于系統(tǒng)事故造成的。失磁的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）低勵或失磁的發(fā)電機，從電力系統(tǒng)吸收無功功率，引起電力系統(tǒng)電壓下降。若電壓下降幅度太大，將可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓崩潰而瓦解。（2）對于大型發(fā)電機組，在失磁后系統(tǒng)將要向其輸送大量的無功電流，這將可能會引起電力系統(tǒng)的震蕩。 （3）失磁后，由于出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)差頻電流。差頻電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的損耗，如果超出允許值，將使轉(zhuǎn)子過熱。特別是直接冷卻高利用率的大型機組，其熱容量的裕度相對降低，轉(zhuǎn)子更易過熱。而流過轉(zhuǎn)子表層的差頻電流，還可能在轉(zhuǎn)子本體與槽楔、護環(huán)的接觸面上發(fā)生嚴重的局部過熱。（4）低勵或失磁的發(fā)電機進入異步運行之后，由機端觀測的發(fā)電機等效電抗降低，從電力系統(tǒng)中吸收的無功功率增大。低勵或失磁前帶的有功功率越大，轉(zhuǎn)差就越大，等效電抗就越小，所吸收的無功功率就越大。因此，在重負荷下失磁進入異步運行后，若不采取措施，發(fā)電機將因過電流使定子過熱。 （5）對于直接冷卻、高利用率的大型汽輪發(fā)電機，其平均異步轉(zhuǎn)矩的最大值較小、慣性常數(shù)也相對降低、轉(zhuǎn)子在縱軸和橫軸方面也呈現(xiàn)較明顯的不對稱。由于這些原因，在重負荷下失磁后，這種發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩、有功功率要發(fā)生周期性擺動。在這種情況下，將有很大 的 超過額定值的電磁轉(zhuǎn)矩周期性變化，其最大值 可能達到45，使發(fā)電機周期性地嚴重超速。這些情況，都直接威脅著機組的安全。（6）低勵或失磁運行時，定子端部漏磁增強，將使端部和邊緣鐵芯過熱，實際上，這一情況通常是限制發(fā)電機失磁異步運行能力的主要條件。處理1）當發(fā)電機失去勵磁時，失磁保護應(yīng)動作，則按發(fā)變組開關(guān)跳閘處理。 2）若失磁保護未動作，且危及系統(tǒng)及本廠廠用電的安全運行時，則應(yīng)立即用發(fā)電機緊急解列開關(guān)（或逆功率保護）及時將失磁的發(fā)電機解列，并應(yīng)注意6kV廠用電應(yīng)自投成功，若自投不成功，則按有關(guān)廠用電事故處理原則進行處理。3）在上述處理的同時，應(yīng)盡量增加其它未失磁機組的勵磁電流，以提高系統(tǒng)電壓和穩(wěn)定能力。 4發(fā)電機解列后，應(yīng)查明原因，消除故障后才可以將發(fā)電機重新并列。：4、發(fā)電機復(fù)合電壓閉鎖過流（后備保護）當系統(tǒng)發(fā)生三相對稱短路或不對稱短路時保護都能可靠動作。（低電壓與負序電 壓閉鎖過電流保護）即：1、當三相對稱短路時電壓會降低，此時低電壓閉鎖的電壓繼電器長閉節(jié)點閉合接通電 流回路，若電流達到定制時，保護動作跳閘。2、當系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路，此時負序電壓繼電器動作長開節(jié)點閉 合接通電流回路，若電流達到定制時，保護動作跳閘。產(chǎn)生負序的最根本原因就是三相不平衡發(fā)電機的復(fù)合電壓啟動元件是由一個濾過式負序電壓繼電器和一個低電壓繼電器組成。低電壓繼電器經(jīng)負序電壓繼電器的常閉接點接于相間電壓上，以保證保護裝置在對稱三相短路時可靠地動作，并能提高低電壓繼電器對三相短路的靈敏度。因為在發(fā)生三相短路開始瞬間將會短時出現(xiàn)負序電壓，使負序電壓繼電器一定動作，待負序電壓消失后，負序電壓繼電器返回，低電壓繼電器又接在相間電壓上。若使低電壓繼電器返回，則要求發(fā)電機母線的殘壓必須大于繼電器的返回電壓。由于三相短路時，三相電壓均降低，故低電壓繼電器仍處于動作狀態(tài)，此時保護的工作情況即相當于低電壓啟動的過電流保護低壓過流應(yīng)先跳母聯(lián)，再跳發(fā)電機 。因為假如在高壓側(cè)故障 ，要先保證正常發(fā)電機的運行。所有發(fā)電機的后備其實都啟動了，如果母聯(lián)先不跳 ，可能會誤切除正常運行的發(fā)電機組。 因為發(fā)電機的保護時限是相同的。負序保護是動作于程跳或動作于全停，沒有跳母聯(lián)。5、發(fā)電機對稱過負荷保護6、發(fā)電機負序過負荷保護7、發(fā)電機無刷勵磁如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地保護？答：無刷勵磁發(fā)電機的最大遺憾就是其轉(zhuǎn)子部分的繞組在發(fā)電機工作時不可檢測,所以要實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子進行接地保護不可能采用直接的辦法.但是如果采取間接的辦法也未嘗不可! 因為發(fā)電機轉(zhuǎn)子部分的磁場是靠勵磁機定子上的勵磁繞組建立的磁場產(chǎn)生的,所以,監(jiān)視勵磁機的勵磁電壓/電流,