第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù)

1、2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 1 牟黎 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 2 8.1 概述 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 3 8.1 概述 發(fā)電機(jī)的 相關(guān)知識(shí) 1.發(fā)電機(jī)的主要作用？ 將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 4 8.1 概述 2.發(fā)電機(jī)的主要構(gòu)成 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 5 8.1 概述 1.發(fā)電機(jī)的故障分類 發(fā)電機(jī) 的故障 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 6 相間短路匝間短路接地短路 一點(diǎn)接地 二點(diǎn)接地 低勵(lì)、失磁 8.1 概述 2.發(fā)電機(jī)的故障演示 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 7 8.1 概述 3.發(fā)電機(jī)的

2、定子故障的保護(hù)配置 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 8 8.1 概述 4.發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子故障的保護(hù)配置 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 9 8.1 概述 1.發(fā)電機(jī)的不正常工作狀態(tài)分類 發(fā)電機(jī)的不正 常工作狀態(tài) 發(fā)電機(jī)逆功率、頻率降低、失步 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 10 8.1 概述 2.發(fā)電機(jī)定子的不正常工作狀態(tài)的保護(hù)配置 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 11 8.1 概述 3.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的不正常工作狀態(tài)的保護(hù)配置 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 12 8.1 概述 4.發(fā)電機(jī)的不正常工作狀態(tài)的保護(hù)配置（其他） 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 13

3、8.1 概述 5.總結(jié) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 14 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 15 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)縱差保 護(hù)的基本原理 和接線 1.發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的概念 反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間 短路，是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 16 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2.發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)與變壓器差動(dòng)保護(hù)的區(qū)別 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 17 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的構(gòu)成 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 18 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 4.發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù) 2021-7-4 第

4、8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 19 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 5.發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)原理 無(wú)故障時(shí) 相間故障時(shí) DNT 0III DNT 0III 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 20 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 6.發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 21 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 7.發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)原理 假設(shè)每相有n個(gè)分支 無(wú)故障時(shí) 相間故障或匝間短路時(shí) DNFT 0III DNFT 0III 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 22 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 8.發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的整定計(jì)算 1）躲過外部故障產(chǎn)生的最大不平衡電流 relunb.maxop IKI relstk

5、.maxTA 0.1/ np KKK In 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 23 若汽輪發(fā)電機(jī) k.maxG.N 8II G.NTA 0.5 0.6/ op IIn 發(fā)電機(jī)額定電流 則 若水輪發(fā)電機(jī) k.maxG.N 5II G.NTA 0.3 0.4/ op IIn 則 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 24 senk.min 2 opKII 2）防止TA二次回路斷線導(dǎo)致誤動(dòng) a.設(shè)TA二次回路斷線監(jiān)視裝置 TANGop nII/ . b. 為提高靈敏度，一般采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng) 繼電器或比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)若TA二次回路斷線會(huì)誤動(dòng)。

6、 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 25 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 9.練習(xí) 發(fā)電機(jī)完全差動(dòng)保護(hù)為何不能反應(yīng)匝間短路故障， 變壓器差動(dòng)保護(hù)能反應(yīng)嗎？ 發(fā)電機(jī)的完全差動(dòng)保護(hù)引入發(fā)電機(jī)定子機(jī)端和中 性點(diǎn)的全部相電流，在定子繞組發(fā)生同相匝間短路時(shí) 兩側(cè)電流仍然相等，保護(hù)將不動(dòng)作。變壓器匝間短路 時(shí)，相當(dāng)于增加了繞組個(gè)數(shù)，并改變了變壓器變比， 此時(shí)變壓器兩側(cè)電流不再相等，流入差動(dòng)繼電器的電 流將不再為零，所以變壓器縱差動(dòng)保護(hù)能反應(yīng)繞組的 匝間短路故障。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 26 10.總結(jié) 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 27

7、 問題1 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 設(shè)一次電流的正方向都為流入同名端方向 無(wú)故障時(shí) 相間故障時(shí) DNT 0III DNT 0III 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 28 問題2 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 二次電流必須從交流模件的同名端流入 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 29 問題3 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 實(shí)際中電流互感器二次側(cè)到底能不能斷線？ 有可能斷線的，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由 于運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，接線端子容易松動(dòng)，造 成二次回路斷線。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 30 1. 比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的概念 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 比率制動(dòng)式 發(fā)電機(jī)縱差 保護(hù)的原理 其動(dòng)作

8、電流不是固定不變的，它隨外 部短路電流的增大而增大，既保證外部短 路不誤動(dòng)，同時(shí)對(duì)于內(nèi)部短路又有較高的 靈敏度。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 31 2.比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的優(yōu)點(diǎn) 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 32 3.比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的原理 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) op I unb I unb I 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 33 4.比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的特性曲線 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) op I res I .minop I g I res K 速斷動(dòng)作區(qū) 動(dòng)作區(qū) 制動(dòng)區(qū) qb I 拐點(diǎn)電流 動(dòng)作電流 速斷電流 整定值 啟動(dòng)電流 比

9、率制 動(dòng)系數(shù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 34 1.比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的動(dòng)作條件 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) op I res I .m ino p I g I res K 速斷動(dòng)作區(qū) 動(dòng)作區(qū) 制動(dòng)區(qū) qb I 比率制動(dòng)式 發(fā)電機(jī)縱差 保護(hù)的整定 .minresg resresg.minresg , (), opop opop IIII IKIIIII 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 35 2.比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定計(jì)算 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 完全縱差保護(hù) dTN III 差動(dòng)電流 TN 2 res II I 制動(dòng)電流 不完全縱差保護(hù) 差動(dòng)電流 dTNF IIKI 制動(dòng)電流 T

10、NF res 2 IKI I 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 36 3.比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定計(jì)算經(jīng)驗(yàn)值 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) .min. (0.2 0.3) opG N II . (0.5 0.8) gG N II 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 37 1.縱差保護(hù)出口方式 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作 邏輯框圖 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 38 2.單相出口方式 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作 邏輯框圖 特點(diǎn)：需設(shè)置專門的TA斷線閉鎖，當(dāng)差動(dòng)電流較大 時(shí)解除TA斷線閉鎖，適于不完全縱差接線。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 39 3.循環(huán)閉鎖出口方式

11、8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 內(nèi)外部不同相 同時(shí)接地故障 特點(diǎn)：三取二，適于完全縱差接線。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 40 4.練習(xí) 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 為什么要采用比率制動(dòng)式縱差保護(hù)？ 如果按照傳統(tǒng)的縱差動(dòng)保護(hù)整定方法，為防 止縱差動(dòng)保護(hù)在外部短路時(shí)誤動(dòng)，繼電器動(dòng)作電 流 應(yīng)躲過最大不平衡電流 ，這樣一來(lái)， 縱差保護(hù)動(dòng)作電流 將比較大，降低了保護(hù)的靈 敏度，甚至有可能在發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路時(shí)拒動(dòng)。 為解決這個(gè)問題，考慮到不平衡電流隨著流過TA 電流的增加而增加的因素，提出了比率制動(dòng)式縱 差保護(hù)，使動(dòng)作值隨著外部短路電流的增大而自 動(dòng)增大。 unb.max I op I op I 20

12、21-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 41 5.總結(jié) 8.2 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 42 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 43 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 發(fā)電機(jī)定 子單相接 地的特點(diǎn)1.發(fā)電機(jī)定子單相接地的基本知識(shí) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 44 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2.發(fā)電機(jī)定子單相接地的保護(hù)動(dòng)作信號(hào) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 45 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)定子單相接地的危害 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 46 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 4.發(fā)電機(jī)定子單

13、相接地保護(hù)的基本要求 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 47 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 5.發(fā)電機(jī)定子單相接地的特點(diǎn) 單相接地時(shí)的零序電壓 0 Ak U BkBA UEE CkCA UEE 故障點(diǎn)零序電壓 0( ) 1 () 3 kaAkBkCkA UUUUE 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 48 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 結(jié)論：故障點(diǎn)零序電故障點(diǎn)零序電 壓與壓與成正比（隨故成正比（隨故 障點(diǎn)位置不同而改障點(diǎn)位置不同而改 變），故障點(diǎn)離中性變），故障點(diǎn)離中性 點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越 高高。 U0 0 A E U 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 49 8

14、.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 單相接地時(shí)的零序電流電容電流 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 50 結(jié)論：結(jié)論：流經(jīng)故障點(diǎn)的接地電流也與成正比，當(dāng) 故障點(diǎn)位于發(fā)電機(jī)出線端子附近時(shí)，接地電流為 最大；當(dāng)故障點(diǎn)靠近中性點(diǎn)時(shí)，接地電流很小。 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 51 對(duì)直接連接在母線上的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)電 壓網(wǎng)絡(luò)接地電容電流大于允許值大于允許值時(shí)，不論該網(wǎng)絡(luò) 是否裝有消弧線圈，均應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘動(dòng)作于跳閘的接地 保護(hù)。當(dāng)接地電容電流小于允許值小于允許值，則裝設(shè)作用作用 于信號(hào)于信號(hào)的接地保護(hù)。 發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)發(fā)電機(jī)額定容量(MW)接地電

15、流允許值接地電流允許值(A)(A) 6.3504 4 10.550-1003 3 13.10-15.75125-2002 2 110-203001 1 利用零序電 流構(gòu)成的定 子接地保護(hù) 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 1.零序電流的動(dòng)作方式 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 52 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2.發(fā)電機(jī)零序電流保護(hù)的整定原則 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 53 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 54 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 總結(jié) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 55 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 問題1 C

16、 B A N 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 56 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 利用基波零 序電壓構(gòu)成 的定子接地 保護(hù) 1.發(fā)電機(jī)接線方式 一般大、中型發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中大都采用發(fā) 電機(jī)變壓器組的接線方式。 3次 諧 波 濾 過 器 信 號(hào) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 57 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2.發(fā)電機(jī)零序電壓保護(hù)的動(dòng)作信號(hào) 大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組 發(fā)電機(jī)定子單相接地 小容量的發(fā)電機(jī)變壓器組 接地電容電流一般小于允許值 接地電容電流大于允許值 裝設(shè)消弧線圈予以補(bǔ)償減小接地電流 裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的接地保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 58 缺點(diǎn)：保護(hù)

17、在離中性點(diǎn)附近接地存在動(dòng)作死區(qū)。 3次 諧 波 濾 過 器 信 號(hào) 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)零序電壓保護(hù)的接線 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 59 AkA (1)UE BkBA UEE CkCA UEE 機(jī)端零序電壓 0AkBkCk 1 3 A UUUUaE 0 U 0 1 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 4.發(fā)電機(jī)零序電壓保護(hù)的原理 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 60 0 1 100 15 3U0（V） 15% 動(dòng)作電壓 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 5.發(fā)電機(jī)零序電壓保護(hù)的死區(qū) NT 死區(qū)515%保護(hù)區(qū)保護(hù)區(qū) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù)

18、61 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 6.零序電壓動(dòng)作值的整定 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 62 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 利用基波零序 電壓和三次諧 波電壓構(gòu)成的 100定子接 地保護(hù) 1.消除死區(qū)的方法 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 63 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2.利用三次諧波電壓消除死區(qū) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 64 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)三次諧波電壓的概念 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 65 在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè) 的三次諧波電壓U3N總是大于發(fā)電機(jī) 端的三次諧波電壓U3S。 （1）正常運(yùn)行時(shí)定子繞

19、組中3次諧波電壓分布 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)三次諧波電壓的分布特點(diǎn) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 66 機(jī)端3次諧波電壓： 0 33 00 2() G s GS C UE CC 中性點(diǎn)諧波電壓： 00 33 00 2 2() GS N GS CC UE CC 比值： 30 300 1 2 sG NGS UC UCC 結(jié)論：正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)端三次諧波電壓總 是小于中性點(diǎn)三次諧波電壓。 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 67 當(dāng)設(shè)接地發(fā)生在距中性點(diǎn)處，此時(shí)不管發(fā) 電機(jī)中性點(diǎn)是否接有消弧線圈，恒有: （2）定子繞組單相接地時(shí)3次諧波電壓

20、分布 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 68 3 3 1 s N U U 33 50%, sN UU 33 50%, sN UU 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 69 結(jié) 論 正常情況：機(jī)端3次諧波U3S 小于中性點(diǎn)處3次諧波電壓U3N ； 當(dāng)離中性點(diǎn)處不足50%的范圍內(nèi)接地， 機(jī)端3次諧波電壓大于中性點(diǎn)處3次諧波 電壓 。 原理：利用機(jī)端3次諧波電壓作為動(dòng)作量， 利用中性點(diǎn)處3次諧波電壓作為制動(dòng)量， 構(gòu)成接地保護(hù)，越靠近中性點(diǎn)保護(hù)越靈敏。 可與基波零序電壓保護(hù)一起構(gòu)成發(fā)電機(jī)定 子100%接地保護(hù)。 8.3 發(fā)電機(jī)定

21、子繞組接地保護(hù) 4.發(fā)電機(jī)三次諧波電壓的分布的結(jié)論 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 70 由基波零序電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)距機(jī)端85 95范圍內(nèi)定子繞組單相接地故障（中性點(diǎn)附 近有5%15的死區(qū)）；三次諧波電壓保護(hù) 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近定子繞組的單相接地故障。 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 4. 100定子接地保護(hù)動(dòng)作判據(jù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 71 動(dòng)作判據(jù)為： 其中：3U0為發(fā)電機(jī)零序電壓，Uset為基波零 序電壓整定值 ，U3S和U3N分別為發(fā)電機(jī)機(jī)端 TV開口三角形繞組和中性點(diǎn)TV輸出中的三次 諧波分量，K為三次諧波比例定值。 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-

22、7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 72 零序電壓判據(jù)和三次諧波判據(jù)各有獨(dú)立的出口回 路，以滿足不同配置的要求(如零序判據(jù)作用于直接 跳閘，3次諧波判據(jù)作用于發(fā)信號(hào)等)。邏輯框圖如下： 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 5.100定子接地保護(hù)出口邏輯 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 73 總結(jié) 8.3 發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 74 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 75 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 1.發(fā)電機(jī)失磁的現(xiàn)象 發(fā)電機(jī)失 磁的原因 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 76 相間短路匝間短路接地短路 一點(diǎn)接地 二點(diǎn)接地

23、低勵(lì)、失磁 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 2.發(fā)電機(jī)故障回顧 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 77 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行的過程 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 78 4.發(fā)電機(jī)失磁的原因 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 79 1. 失磁后發(fā)電機(jī)運(yùn)行的向量分析 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 發(fā)電機(jī)失磁 后物理過程 及其影響 Xd Xs d E s U f U g I d E s U f U sg XI j dg XI j g I 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 80 2. 失磁后發(fā)電機(jī)運(yùn)行的等效參數(shù) 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) Xd Xs

24、 d E s U f U g I sd XXX sin X UE P sd X U cos X UE Q 2 ssd 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 81 3. 失磁后發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性分析 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) P 1 2 0 3 90 PT PT a b c d 1 3 2 a b 不穩(wěn)定異步運(yùn)行 穩(wěn)定異步運(yùn)行 臨界失步 同步振蕩 1)失磁后到失步前（90 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 82 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 4. 失磁后的影響 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 83 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 1.發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的判據(jù)方法 發(fā)電機(jī)失磁 保護(hù)的構(gòu)成 2021-7-4 第

25、8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 84 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 2.發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的動(dòng)作特性 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 85 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的構(gòu)成 基于機(jī)端測(cè)量阻抗原理 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 86 4.練習(xí) 發(fā)電機(jī)失磁對(duì)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)本身有什么影響？汽輪發(fā)電機(jī) 允許失磁后繼續(xù)運(yùn)行的條件是什么？ 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) （1）需要從電網(wǎng)中吸收很大的無(wú)功功率以建立發(fā)電機(jī)的 磁場(chǎng)。在重負(fù)荷下失磁進(jìn)入異步運(yùn)行，如不采取措施，發(fā) 電機(jī)將因過電流使定子過熱。 （2）由于從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率將引起電力系統(tǒng)的 電壓下降。如果電力系統(tǒng)的容量較小或無(wú)功功率儲(chǔ)備不足， 則可

26、能使失磁發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、升壓變壓器高壓側(cè)的母 線電壓、或其他臨近的電壓低于允許值，從而破壞了負(fù)荷 與各電源間的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦 解。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 87 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) （3）失磁后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，因此，在轉(zhuǎn)子 及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生交流電流，即差頻電流。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。 （4）在重負(fù)荷下失磁后，直接冷卻的大型機(jī)組的轉(zhuǎn)矩、 有功功率要發(fā)生周期性擺動(dòng)。將有很大的電磁轉(zhuǎn)矩周期性 地作用在發(fā)電機(jī)軸系上，并通過定子傳到機(jī)座上，引起機(jī) 組振動(dòng)，直接威脅著機(jī)組的安全。 （5）低勵(lì)磁或失磁運(yùn)行時(shí)，定

27、子端部漏磁增加，將使端 部和邊段鐵芯過熱。 主要取決于電力系統(tǒng)的具體情況。當(dāng)電力系統(tǒng)的有功功率 供應(yīng)比較緊張，同時(shí)發(fā)電機(jī)失磁后，系統(tǒng)能夠供給它所需 要的無(wú)功功率，并能保證電力系統(tǒng)的電壓水平時(shí)，失磁后 就應(yīng)該繼續(xù)運(yùn)行。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 88 總結(jié) 8.4 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 89 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 90 匝間短路匝間短路 同相同分支 同相不同分支 完全縱差動(dòng)保護(hù)不能反應(yīng)匝間短路 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 1.故障位置 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 91 8.5 發(fā)電機(jī)

28、定子繞組匝間短路保護(hù) 2.保護(hù)配置 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 92 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 1.概念 橫聯(lián)差 動(dòng)保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 93 保護(hù)測(cè)量?jī)蓚€(gè)中性點(diǎn)之間連線上的電流Ihd 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2.單元件橫差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 94 為防止轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地時(shí)磁場(chǎng)空間不對(duì)稱造成保護(hù) 誤動(dòng)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后橫差保護(hù)帶0.51S延時(shí)動(dòng)作。 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 95 保護(hù)動(dòng)作電流Iact應(yīng)大于外部故障時(shí)的 最大不平衡電流一般 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)

29、 Iact=(0.30.4)IG.N 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 96 保護(hù)測(cè)量每相兩個(gè)分支之間的電流差 為提高保護(hù)的靈敏性，可采用具有制動(dòng) 特性的差動(dòng)原理，如比率制動(dòng)、標(biāo)積制動(dòng)等。 A2 I A1 I A1A2 II 正常運(yùn)行差電流為0，匝間短路差電流不為0。 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 3.裂相橫差保護(hù)分相橫差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 97 將每相兩組TA分支電流分別引入到保護(hù)裝置中計(jì)算差動(dòng) 電流和制動(dòng)電流,如下圖所示： 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 98 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 4.比率制動(dòng)式裂相

30、橫差保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 99 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路或線 棒開焊故障時(shí)，三相定子電流出現(xiàn)負(fù)序分 量。該負(fù)序分量電流產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈WEG中感應(yīng)出2次(100Hz) 諧波電流。 因此，可利用轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)二次諧波 電流為判據(jù)，構(gòu)成發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)。 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 1.概念 反應(yīng)轉(zhuǎn) 子回路2 次諧波 電流的 匝間短 路保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 100 為防止這種情況下匝間短路保護(hù)誤動(dòng)，采用了負(fù)序功率方向 元件閉鎖保護(hù)的出口回路。（定子繞組外部發(fā)生不對(duì)稱短路 時(shí)，負(fù)序功率方向繼電器動(dòng)作，禁止門NG閉鎖，保護(hù)不功作

31、； 定子繞組發(fā)生匝間短路或線棒開焊時(shí)，負(fù)序功率方向繼電器 不動(dòng)作，禁止門NG開放，允許保護(hù)動(dòng)作） 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2.工作原理 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 101 轉(zhuǎn)子二次諧波 定子負(fù)序方向元 件，防止發(fā)電機(jī) 外部不對(duì)稱故障 保護(hù)誤動(dòng) I2 & P20 保護(hù)的動(dòng)作值只需躲過與發(fā)電機(jī)正常負(fù)荷時(shí)（最大不對(duì) 稱度取5%左右) 的二次諧波電流整定 。 3.動(dòng)作條件 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 102 該保護(hù)反映的是發(fā)電機(jī)縱向零序電壓（機(jī)端對(duì) 中性點(diǎn)）的基波分量，并用其三次諧波增量作為制 動(dòng)量 。 關(guān)鍵：縱向零序電壓，TV 一次

32、側(cè)中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中 性點(diǎn)相連 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 1.概念 縱向零 序電壓 式匝間 保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 103 匝間短路時(shí)： 0ABC 30UEEE 正?；蛳嚅g短路： 0ABCA 3(1)UEEEE 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2.工作原理 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 104 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 3.注意事項(xiàng) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 105 不靈敏段 高定值 低定值 靈敏段 三次諧波制動(dòng) 動(dòng)作條件：3U0 & P20 應(yīng)設(shè)TV斷線閉鎖 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 4.動(dòng)作條件 2021-7-4

33、第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 106 總結(jié) 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 107 問題 8.5 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) C B A N 縱向零序電壓保護(hù)與基 波零序電壓保護(hù)的區(qū)別？ 到故障點(diǎn) 的電壓 到中性點(diǎn) 點(diǎn)的電壓 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 108 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 109 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 1.失步的概念 發(fā)電機(jī) 失步的 影響 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 110 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 2.失步帶來(lái)的后果 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 111 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 3.

34、失步保護(hù)的內(nèi)容 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 112 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 4.失步保護(hù)的基本要求 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 113 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 5.振蕩 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 114 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 1.系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓相量 振蕩時(shí)各 物理量的 分析 Er Es l以對(duì)側(cè)電勢(shì)En為參考相量，假設(shè)兩側(cè)電勢(shì)夾角為 ， 可畫出系統(tǒng)電壓相量圖，圖中Um為本側(cè)母線電壓， Un為對(duì)側(cè)母線電壓，Uc為振蕩中心電壓，I為振蕩電 流。 -母線電壓Um和電流I之間的夾角。 -線路阻抗角。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 115 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)

35、 2.振蕩電流 2 sin Z E2 Z )e1(E Z EE I j SRS 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 116 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 3.母線電壓 22 2 sin) 2 1( 2 cos Z Z EZIEU s NSSm 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 117 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 4.振蕩中心電壓 )90cos( 2 cos MNC UEU 系統(tǒng)振蕩過程中，系統(tǒng)中電壓最低的一點(diǎn) 稱為振蕩中心，它位于線路幾何中心。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 118 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 5.母線測(cè)量阻抗軌跡 ER Es Q M R S 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保

36、護(hù) 119 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 1.發(fā)電機(jī)失步保護(hù)原理 三元件 阻抗失 步判據(jù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 120 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 2.阻抗元件計(jì)算的特點(diǎn) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 121 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 3.動(dòng)作特性 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 122 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 4.動(dòng)作特性分析 第一部分是透鏡特性，圖中， 它把阻抗平面分成透鏡內(nèi)的部 分I和透鏡外的部分O。 第二部分是遮擋器特性，圖中 ，它把阻抗平面分成左半部 分L和右半部分R。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 123 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 4.動(dòng)作特性分析 兩種特性

37、的結(jié)合，把阻抗平 面分成四個(gè)區(qū)OL、IL、IR、 OR，阻抗軌跡順序穿過四 個(gè)區(qū)（OLILIROR或 ORIRILOL），并在 每個(gè)區(qū)停留時(shí)間大于一時(shí)限， 則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩。 每順序穿過一次，保護(hù)的滑 極計(jì)數(shù)加1，到達(dá)整定次數(shù)， 保護(hù)動(dòng)作。 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 124 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 4.動(dòng)作特性分析 第三部分特性是電抗線，圖 中，它把動(dòng)作區(qū)一分為二， 電抗線以上為I段（U），電 抗線以下為II段（D）。阻抗 軌跡順序穿過四個(gè)區(qū)時(shí)位于 電抗線以下，則認(rèn)為振蕩中 心位于發(fā)變組內(nèi)，位于電抗 線以上，則認(rèn)為振蕩中心位 于發(fā)變組外，兩種情況下滑 極次數(shù)可分別整定。 2

38、021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 125 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 5.區(qū)外失步 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 126 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 6.區(qū)內(nèi)失步 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 127 總結(jié) 8.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 128 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 129 1.發(fā)電機(jī)負(fù)序電流的產(chǎn)生 負(fù)序電 流的相 關(guān)知識(shí) 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 130 2.發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作特性 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 131 8.7

39、 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)的構(gòu)成 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 132 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 短時(shí)AtI 2 2 標(biāo)幺值 允許過熱時(shí)間常數(shù) 跟發(fā)電機(jī)類型與冷卻方式有關(guān) 4.發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 133 2actG.N 0.5II 1 3 5ts 跳閘 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 1.負(fù)序定時(shí)限過電流I段保護(hù) 負(fù)序定時(shí) 限過電流 保護(hù) 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 134 2actG.N 0.1II 2 510ts 發(fā)信號(hào) 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 2.負(fù)序定時(shí)限過電流段保護(hù) 負(fù)序定時(shí) 限過電流 保護(hù) 202

40、1-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 135 a-b發(fā)熱越限 I段動(dòng) 作值 bc未充分 利用散熱 段動(dòng) 作值 de未提供 保護(hù) ab段：t1大于允許時(shí)間, 對(duì) 發(fā)電機(jī)不安全； bc段：t1小于允許時(shí)間,未 充分利用發(fā)電機(jī)的承受負(fù)序 電流的能力； cd段：而靠近C點(diǎn)時(shí)，由 于運(yùn)行人員處理的時(shí)間已大 于允許時(shí)間,對(duì)發(fā)電機(jī)安全來(lái) 講不利； de段，保護(hù)根本不反應(yīng)。 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 3.保護(hù)動(dòng)作分析 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 136 發(fā)熱曲線不能與定時(shí)限電流曲線很好配合 措施：采用反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù) 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 4.保護(hù)動(dòng)作分析結(jié)果 2021-7-4 第10章 發(fā)電

41、機(jī)保護(hù) 137 aI A t 2 2 修正系數(shù) 2 I t 熱容量曲線 反時(shí)限負(fù)序電流曲線 1 2 曲線2保守，一般不選用 曲線1利用發(fā)電機(jī)散熱，一般采用此特性 2 2 I tAat 負(fù)序反時(shí) 限過電流 保護(hù) 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 1.曲線分析 2021-7-4 第10章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 138 IIup IIdow tup t1 & t5 1 跳閘或 發(fā)信 發(fā)信IIact 高定值 低定值 發(fā)信定值 反時(shí)限 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 2.負(fù)序保護(hù)邏輯 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 139 總結(jié) 8.7 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 140 8.8 發(fā)電機(jī)

42、逆功率保護(hù) 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 141 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 1.逆功率的概念 發(fā)電機(jī)的 逆功率 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 142 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 2.逆功率保護(hù)的概念 功率方向保護(hù)。 當(dāng)逆功率達(dá)到一定值時(shí)， 發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)動(dòng)作 動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或跳閘 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 143 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 3.逆功率的危害 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 144 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 1.逆功率保護(hù)的原理 發(fā)電機(jī)逆 功率保護(hù) 的基本原 理 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 145 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 3.逆功率保護(hù)的邏輯圖 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 146 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 4.程跳逆功率保護(hù)的邏輯圖 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 147 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 1.逆功率保護(hù)的特點(diǎn) 發(fā)電機(jī)逆 功率保護(hù) 的使用 2021-7-4 第8章 發(fā)電機(jī)保護(hù) 148 8.8 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 2.逆