發(fā)電廠繼電保護培訓(xùn)265

1、2021-12-41繼電保護 陳延楓聯(lián)系電話-mail：2021-12-42總綱n第一章第一章 緒論緒論n第二章第二章 發(fā)電機保護發(fā)電機保護n第三章第三章 變壓器及廠用系統(tǒng)保護變壓器及廠用系統(tǒng)保護n第四章第四章 線路及母線保護線路及母線保護n第五章第五章 微機保護及裝置微機保護及裝置2021-12-43第一章第一章 緒論緒論 n一、電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)及基一、電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)及基本要求本要求 n二、故障的特征及分類二、故障的特征及分類n三、三、主要繼電保護裝置的基本原理主要繼電保護裝置的基本原理n四、保護的分類四、保護的分類2021-12-44關(guān)于繼

2、電保護及安全自動裝置的定義關(guān)于繼電保護及安全自動裝置的定義l當電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機、線路等）或電力當電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或發(fā)生了危及其安全穩(wěn)定的事件時，系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或發(fā)生了危及其安全穩(wěn)定的事件時，向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的一種自動化斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備。措施和設(shè)備。2021-12-452021-12-46一、電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)及一、電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)及基本要求基本要求

3、n電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài)：系統(tǒng)的正常工作受到：系統(tǒng)的正常工作受到干擾，是運行參數(shù)偏離正常值，如一些干擾，是運行參數(shù)偏離正常值，如一些設(shè)備過負荷，系統(tǒng)頻率異常，電壓異常，設(shè)備過負荷，系統(tǒng)頻率異常，電壓異常，系統(tǒng)振蕩等。系統(tǒng)振蕩等。故障狀態(tài)故障狀態(tài)：常見的故障有斷線故障，短：常見的故障有斷線故障，短路故障。其中最常見，危害最大的是各路故障。其中最常見，危害最大的是各種類型的短路故障。種類型的短路故障。2021-12-47電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)n（1 1）有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快）有選擇性地將故

4、障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動地切除，使其損壞程度減至最輕，并速、自動地切除，使其損壞程度減至最輕，并保證系統(tǒng)其他無故障部分繼續(xù)運行。保證系統(tǒng)其他無故障部分繼續(xù)運行。 n（2 2）反應(yīng)系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)；一般通過）反應(yīng)系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)；一般通過發(fā)出警報信號，提醒值班人員處理。在無人值發(fā)出警報信號，提醒值班人員處理。在無人值班情況下，繼電保護裝置可視設(shè)備承受能力作班情況下，繼電保護裝置可視設(shè)備承受能力作用于減負荷或延時跳閘。用于減負荷或延時跳閘。 2021-12-48電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求 n對于反映電力系統(tǒng)故障而作用于斷路器跳對于反映電力系統(tǒng)故障而作用于斷路器

5、跳閘的繼電保護，電力系統(tǒng)對其的基本要求閘的繼電保護，電力系統(tǒng)對其的基本要求為具有為具有選擇性、速動性、靈敏性和可靠性選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。( (四性四性) )2021-12-49選擇性選擇性n繼電保護的選擇性是指繼電保護動作時，僅繼電保護的選擇性是指繼電保護動作時，僅將故障元件或線路從電力系統(tǒng)中切除，使系將故障元件或線路從電力系統(tǒng)中切除，使系統(tǒng)無故障部分繼續(xù)運行。統(tǒng)無故障部分繼續(xù)運行。n如果最靠近故障點的繼電保護裝置或斷路器如果最靠近故障點的繼電保護裝置或斷路器因故拒絕動作而不能斷開故障元件時，應(yīng)能因故拒絕動作而不能斷開故障元件時，應(yīng)能有緊鄰的電源側(cè)繼電保護動作將故障切除。有緊鄰的電

6、源側(cè)繼電保護動作將故障切除。2021-12-410速動性速動性 n繼電保護的速動性是指繼電保護以允許繼電保護的速動性是指繼電保護以允許而又可能的最快速度動作于斷路器的跳而又可能的最快速度動作于斷路器的跳閘，斷開故障元件或線路。閘，斷開故障元件或線路。n繼電保護快速動作可以減輕故障元件的繼電保護快速動作可以減輕故障元件的損壞程度，提高線路故障后自動重合閘損壞程度，提高線路故障后自動重合閘的成功率，特別有利于故障后的電力系的成功率，特別有利于故障后的電力系統(tǒng)同步運行的穩(wěn)定性。統(tǒng)同步運行的穩(wěn)定性。 2021-12-411靈敏性靈敏性 n繼電保護的靈敏性是指繼電保護對設(shè)計規(guī)定繼電保護的靈敏性是指繼電保

7、護對設(shè)計規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障及異常運行狀態(tài)的反的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障及異常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。應(yīng)能力。n繼電保護的靈敏性，是可以用定量分析來衡繼電保護的靈敏性，是可以用定量分析來衡量的，通常以通入繼電保護裝置的故障量和量的，通常以通入繼電保護裝置的故障量和給定的繼電保護裝置起動值進行比較，其比給定的繼電保護裝置起動值進行比較，其比值作為考核繼電保護靈敏性的指標。值作為考核繼電保護靈敏性的指標。2021-12-412可靠性可靠性 n繼電保護的可靠性是對電力系統(tǒng)繼電保護的最基繼電保護的可靠性是對電力系統(tǒng)繼電保護的最基本性能要求，它包括兩個方面的性能，即可信賴本性能要求，它包括兩個方面的性能，即可

8、信賴性與安全性。性與安全性。n可信賴性要求繼電保護在設(shè)計要求它動作的狀態(tài)可信賴性要求繼電保護在設(shè)計要求它動作的狀態(tài)下，能夠準確地完成動作。即要求保護在應(yīng)動作下，能夠準確地完成動作。即要求保護在應(yīng)動作時，不拒動。時，不拒動。n安全性是要求繼電保護在非設(shè)計要求它動作的其安全性是要求繼電保護在非設(shè)計要求它動作的其他所有情況下，能夠可靠地不動作。即要求保護他所有情況下，能夠可靠地不動作。即要求保護在不應(yīng)動作時，不誤動。在不應(yīng)動作時，不誤動。2021-12-413繼電保護整定配合的三個要點：2021-12-414繼電保護繼電保護直流電源系統(tǒng)反映系統(tǒng)運行狀態(tài)的電氣量和非電氣量告警信號斷路器通信設(shè)備及通道調(diào)

9、度自動化信息遠傳綜合自動化系統(tǒng)故障錄波安全自動裝置系統(tǒng)運行方式繼電保護是一個系繼電保護是一個系統(tǒng)統(tǒng)2021-12-415二、電力系統(tǒng)故障狀態(tài)的基本特征二、電力系統(tǒng)故障狀態(tài)的基本特征 n對正常情況與故障情況比較可得出，電力對正常情況與故障情況比較可得出，電力系統(tǒng)故障時的基本特性是：系統(tǒng)故障時的基本特性是：（1 1）電流增大，即連接短路點與電源的電氣）電流增大，即連接短路點與電源的電氣設(shè)備中的電流增大。設(shè)備中的電流增大。（2 2）電壓下降，即故障點附近電氣設(shè)備上的）電壓下降，即故障點附近電氣設(shè)備上的電壓降低，而且距故障點的電氣距離越近，電壓降低，而且距故障點的電氣距離越近，電壓下降越嚴重，甚至降為

10、零。電壓下降越嚴重，甚至降為零。2021-12-416電力系統(tǒng)故障狀態(tài)的基本特征電力系統(tǒng)故障狀態(tài)的基本特征（3 3）線路始端電壓、電流間的相位差及比值）線路始端電壓、電流間的相位差及比值將發(fā)生變化，即測量阻抗發(fā)生變化。正常運將發(fā)生變化，即測量阻抗發(fā)生變化。正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗，數(shù)值較大；而行時，測量阻抗為負荷阻抗，數(shù)值較大；而故障時，測量阻抗數(shù)值較小。故障時，測量阻抗數(shù)值較小。（4 4）對于不對稱故障，將出現(xiàn)負序分量，而）對于不對稱故障，將出現(xiàn)負序分量，而對于接地故障則可能出現(xiàn)零序分量。對于接地故障則可能出現(xiàn)零序分量。（5 5）電流方向發(fā)生變化。）電流方向發(fā)生變化。2021-12-4

11、17故障的分類故障的分類n內(nèi)部故障、外部故障內(nèi)部故障、外部故障n正方向故障、反方向故障正方向故障、反方向故障n對稱故障、不對稱故障對稱故障、不對稱故障n相間故障、接地故障相間故障、接地故障n永久性故障、瞬時性故障永久性故障、瞬時性故障n簡單故障、復(fù)雜故障簡單故障、復(fù)雜故障n短路故障、斷線故障短路故障、斷線故障2021-12-418三、主要繼電保護裝置的基本原理三、主要繼電保護裝置的基本原理2021-12-419四、繼電保護的分類四、繼電保護的分類2021-12-420按照保護原理分類按照保護原理分類2021-12-421按照故障類型分類按照故障類型分類n相間故障保護相間故障保護n接地故障保護接

12、地故障保護n匝間短路保護匝間短路保護n非全相運行保護非全相運行保護2021-12-422按照保護的范圍分類按照保護的范圍分類n主保護、主保護、n后備保護后備保護( (近后備、遠后備）、近后備、遠后備）、n輔助保護輔助保護2021-12-423按被保護設(shè)備分類按被保護設(shè)備分類n線路保護線路保護n發(fā)電機變壓器組保護發(fā)電機變壓器組保護 n變壓器保護變壓器保護 n母線保護母線保護 n斷路器失靈保護斷路器失靈保護 n電動機保護電動機保護n電抗器保護電抗器保護2021-12-424按照保護的硬件結(jié)構(gòu)分類按照保護的硬件結(jié)構(gòu)分類n電磁型保護電磁型保護n晶體管型保護晶體管型保護n集成電路型保護集成電路型保護n微

13、機型保護微機型保護2021-12-425保護的其他分類方式保護的其他分類方式n單端采樣保護單端采樣保護( (階段式保護階段式保護) )、多端采樣保護、多端采樣保護n序分量保護序分量保護n基波分量保護、諧波分量保護、高頻保護基波分量保護、諧波分量保護、高頻保護n過量保護、欠量保護過量保護、欠量保護n工頻穩(wěn)態(tài)量、工頻變化量工頻穩(wěn)態(tài)量、工頻變化量n電氣量、非電氣量電氣量、非電氣量2021-12-426第二章 發(fā)電機保護 n第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電機的縱差動保護發(fā)電機的縱差動保護 n第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)電機定子繞組匝間短路保護發(fā)電機定子繞組匝間短路保護 n第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)電機定子繞組單相

14、接地保護發(fā)電機定子繞組單相接地保護 n第五節(jié)第五節(jié) 低勵失磁保護低勵失磁保護n第六節(jié)第六節(jié) 勵磁回路接地保護勵磁回路接地保護n第七節(jié)第七節(jié) 反時限負序電流保護反時限負序電流保護n第八節(jié)第八節(jié) 發(fā)電機其他保護發(fā)電機其他保護n典型發(fā)電廠保護出口與接線典型發(fā)電廠保護出口與接線n思考題思考題2021-12-427第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n一、發(fā)電機故障狀態(tài)n二、發(fā)電機的主要異常運行狀態(tài)n三、發(fā)電機的保護配置n四、保護動作方式2021-12-428一、發(fā)電機故障狀態(tài) 一般說來，發(fā)電機的內(nèi)部故障主要是由定于繞組一般說來，發(fā)電機的內(nèi)部故障主要是由定于繞組及轉(zhuǎn)子繞組絕緣損壞而引起的，常見的故障有：及轉(zhuǎn)子繞組絕緣

15、損壞而引起的，常見的故障有：n（1 1）定子繞組相間短路。定子繞組相間短路是對發(fā)）定子繞組相間短路。定子繞組相間短路是對發(fā)電機危害最大的一種故障形式。由于相間短路電流大，電機危害最大的一種故障形式。由于相間短路電流大，故障點產(chǎn)生的電弧將會破壞絕緣，燒損鐵心和繞組，故障點產(chǎn)生的電弧將會破壞絕緣，燒損鐵心和繞組，甚至損壞機組。甚至損壞機組。n（2 2）定子繞組的匝間短路。定子繞組匝間短路使，）定子繞組的匝間短路。定子繞組匝間短路使，在匝間電壓的作用下，將產(chǎn)生很大的環(huán)流，引起故障在匝間電壓的作用下，將產(chǎn)生很大的環(huán)流，引起故障除溫度升高，破壞絕緣，并可能轉(zhuǎn)變成單相接地短路除溫度升高，破壞絕緣，并可能轉(zhuǎn)

16、變成單相接地短路或相間短路?；蛳嚅g短路。2021-12-429發(fā)電機故障狀態(tài)n（3）定子繞組單相接地。定子繞組單相接地時，發(fā)電機電壓網(wǎng)絡(luò)的電流或經(jīng)消弧線圈補償后的電流將流過定子鐵心，當電流較大或持續(xù)時間較長使，會使鐵心局部融化，給維修工作帶來很大困難。n（4）勵磁回路一點接地或兩點接地。勵磁回路一點接地短路時，由于沒有電流通路，所以發(fā)電機并無危害。但若不及時處理，就有可能導(dǎo)致兩點接地故障，可能使轉(zhuǎn)子繞組和鐵心燒壞，并因轉(zhuǎn)子磁通的對稱性遭到破壞，將引起發(fā)電機產(chǎn)生強烈的機械振動。 2021-12-430二、發(fā)電機的主要異常運行狀態(tài)二、發(fā)電機的主要異常運行狀態(tài)n（1）外部短路或系統(tǒng)振蕩引起的發(fā)電機定

17、子繞組過電流；n（2）定子電流超過額定值的定子繞組過負荷；n（3）勵磁回路過負荷；n（4）勵磁電流異常下降或消失；n（5）定子繞組過電壓；n（6）發(fā)電機逆功率運行；n（7）220kV及以上高壓電網(wǎng)非全相運行或非全相重合閘時網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)負序電流，從而引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱及振動等。2021-12-431三、發(fā)電機的保護配置n根據(jù)部頒DL40091繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，電壓在3kV以上、容量在300MW及以下的發(fā)電機對下列故障及異常運行方式應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置：n（1）定于繞組相間短路保護；n（2）定子繞組接地保護；n（3）定子繞組匝間短路保護；n（4）發(fā)電機外部相間短路保護；n（5

18、）定于繞組過電壓保護；n（6）定于繞組過負荷保護；2021-12-432發(fā)電機的保護配置n（7）轉(zhuǎn)子表層（負序）過負荷保護；n（8）勵磁繞組過負荷保護；n（9）勵磁回路一點及兩點接地保護；n（10）勵磁電流異常下降或消失保護；n（11）定子鐵芯過勵磁保護；n（12）發(fā)電機逆功率保護；n（13）低頻率保護；n（14）失步保護；n（15）其它故障及異常運行保護。 2021-12-433四、保護動作方式n根據(jù)故障及異常運行方式的性質(zhì)，上述各項保護可動作于：（1）全停，即斷開發(fā)電機斷路器，滅磁，關(guān)閉汽輪機主汽門；（2）解列并滅磁，即斷開發(fā)電機斷路器，滅磁，原動機甩負荷；（3）減出力，即將原動機負荷減到

19、給定值；（4）發(fā)出聲光信號；（5）程序跳閘，即首先關(guān)閉原動機主汽門或?qū)恚婀β世^電器動作后，再斷開斷路器并滅磁。 2021-12-434第二節(jié) 發(fā)電機的縱差動保護 n一、縱聯(lián)差動保護的作用原理一、縱聯(lián)差動保護的作用原理n二、發(fā)電機的比率制動式縱聯(lián)差動保護二、發(fā)電機的比率制動式縱聯(lián)差動保護n三、發(fā)電機的標積制動式縱聯(lián)差動保護三、發(fā)電機的標積制動式縱聯(lián)差動保護n四、保護動作邏輯四、保護動作邏輯2021-12-435縱差保護基本原理 縱(聯(lián))差(動)保護是比較被保護設(shè)備各引出端電氣量(例如電流)大小和相位的一種保護。圖1-1為縱聯(lián)差動保護的原理圖示意圖。 被保護設(shè)備圖1-1縱聯(lián)差動保護的原理圖

20、示意圖2021-12-436縱差保護基本原理n設(shè)被保護設(shè)備有n個引出端，各個端子的電流相量如圖所示，定義流入為電流正向，則當被保護設(shè)備沒有短路時恒有電流和為零；當被保護設(shè)備本身發(fā)生短路時，則電流和正比于短路電流。可見，在正常運行或被保護設(shè)備外部發(fā)生短路時，該繼電器中理論上沒有電流，保護可靠不誤動；當被保護設(shè)備本身發(fā)生短路時，短路電流全部輸入繼電器，保護靈敏動作。 2021-12-437二、發(fā)電機的比率制動式縱聯(lián)差動保護n如圖1-2所示，發(fā)電機每相首末兩端電流各為 和1I2I圖1-2發(fā)電機比率制動式縱差保護原理圖2021-12-438二、發(fā)電機的比率制動式縱聯(lián)差動保護n如圖1-2所示，發(fā)電機每相

21、首末兩端電流各為和 ，定義流入為電流正向n差動電流 (1-1)n制動電流 (1-2)n其動作方程為 (1-3) 1I2IaactnIIIII)(2121abrknIIIII2)()(5 . 02121min min)min(min minbrkIbrkIactIbrkIbrkIKactIbrkIbrkIactIactI2021-12-439比率制動特性 n如圖1-3所示，隨外部短路電流增大而增大的性能，通常稱為“比率制動特性”(折線BC)。 圖1-3 發(fā)電機縱差保護的比率制動特性2021-12-440三、發(fā)電機的標積制動式縱聯(lián)差動保護n假定發(fā)電機接線和參考方向如圖1-2所示， “標積制動式”差

22、動保護的動作判據(jù)為： （1-4） 式中 為 與 之間的相位角。n當發(fā)電機外部短路時，若回路兩側(cè)電流的夾角 ， ，式（1-4）中標積制動部分呈現(xiàn)很強的制動作用，繼電器可靠制動。n當發(fā)電機內(nèi)部短路故障時，兩側(cè)電流的夾角 ，故 ，標積制動部分呈現(xiàn)為動作量，使繼電器具有靈敏的動作特性。 cos21221IIKIIres1I2I000cos01800cos2021-12-441四、保護動作邏輯-循環(huán)閉鎖方式n循環(huán)閉鎖式的工作原理是：當發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生相間短路時，兩相或三相差動同時動作。根據(jù)這一特點，在保護跳閘邏輯上設(shè)計了循環(huán)閉鎖方式。為了防止一點在區(qū)內(nèi)，另外一點在區(qū)外的兩點接地故障的發(fā)生，當有一相差動動作

23、且同時有負序電壓時也出口跳閘。保護的邏輯如圖1-4所示。n此時若僅一相差動動作，而無負序電壓時，即認為TA斷線。圖1-4 發(fā)電機差動循環(huán)閉鎖方式出口邏輯n負序電壓長時間存在，而同時無差電流時，為TV斷線。2021-12-442圖1-4 發(fā)電機差動循環(huán)閉鎖方式出口邏輯2021-12-443四、保護動作邏輯-單相差動方式 n單相差動方式的工作原理是：任一相差動保護動作即出口跳閘。這種方式另外配有TA斷線檢測功能。在TA斷線時，瞬時閉鎖差動保護，且延時發(fā)TA斷線信號。保護的邏輯圖如圖1-5所示。 2021-12-444圖1-5 發(fā)電機差動單相差動方式出口邏輯2021-12-445第三節(jié) 發(fā)電機定子繞

24、組匝間短路保護 n一、發(fā)電機定子繞組匝間短路特點一、發(fā)電機定子繞組匝間短路特點n二、單元件式橫差保護二、單元件式橫差保護n三、負序功率方向匝間短路保護三、負序功率方向匝間短路保護n四、負序功率方向閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電四、負序功率方向閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電流匝間短路保護流匝間短路保護n五、負序功率方向閉鎖的定子縱向零序電五、負序功率方向閉鎖的定子縱向零序電壓保護壓保護2021-12-446一、發(fā)電機定子繞組匝間短路特點n（1）發(fā)電機定子繞組一相匝間短路時，在短路電流中有正序、負序和零序分量，且各序電流相等，同時短路初瞬也出現(xiàn)非周期分量。n（2）定子回路中的零序電流，將在并聯(lián)分支繞組的兩個中性點之間

25、的連接線上形成環(huán)流。如圖1-7所示；n（3）在轉(zhuǎn)子回路中將產(chǎn)生二次及其它次諧波的電流分量。定子中的負序電流將產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，在轉(zhuǎn)子回路中感應(yīng)出二次諧波電流，轉(zhuǎn)子中的電流反過來又在定子中感應(yīng)出其它次諧波分量，這樣反復(fù)相互影響，在定、轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生一系列諧波分量。n（4）短路環(huán)中電流的大小與短路匝數(shù)大致成反比關(guān)系。短路環(huán)中的電流與短路匝數(shù)的關(guān)系曲線如圖1-8所示。 2021-12-447圖1-7 并聯(lián)分支間的零序電流圖1-8 關(guān)系1- 2-)(fID)(fID)( fID2021-12-448二、單元件式橫差保護n對于中性點有六個引出端子的發(fā)電機，這是一種最簡單可靠且靈敏頗高的發(fā)電機內(nèi)部故障（包

26、括各種實際可能的內(nèi)部故障和定子繞組開焊）的保護方案。采用一個電流互感器，它裝于兩分支繞組中性點的連線上，如圖1-9所示。這是因為匝間短路時，可利用分支繞組中性點（a點和b點）之間的連線上流過的零序電流來實現(xiàn)保護。這種保護沒有由電流互感器特性不同而引起的不平衡電流，因此，保護靈敏度較高，接線也較簡單。n當采用橫差保護時，具有死區(qū)。2021-12-449圖1-9 采用一個LH的發(fā)電機橫差保護原理圖 1-三次諧波濾過器2021-12-450三、負序功率方向匝間短路保護n當負序功率由發(fā)電機流向系統(tǒng)時表示發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生了故障（包括相間和匝間短路，因為發(fā)電機內(nèi)部的相間短路絕不可能是三相對稱短路）。反之，若

27、負序功率由系統(tǒng)流向發(fā)電機，則表示發(fā)電機本身完好，系統(tǒng)存在不對稱故障。 n該保護在短路匝數(shù)很小的情況下，即很小時，發(fā)電機的負序電抗基本沒有改變，負序功率很小，保護存在死區(qū)。 2021-12-451負序功率方向匝間短路保護的特點n這種保護對于每分支匝數(shù)N=7的大型發(fā)電機，一匝短路能動作，而且對于電流互感器和電壓互感器沒有特殊要求，就是通常裝于機端的互感器，裝置也極簡單，不需附設(shè)其它閉鎖元件。缺點是只能適用于正常運行時負序電流較小的發(fā)電機，特別是在發(fā)電機啟動過程中或在并網(wǎng)前這種保護將失效。對于正常運行負序電流大的發(fā)電機，采用負序功率的故障增量構(gòu)成保護，保護的動作與故障前的負序功率大小和方向均無關(guān)，數(shù)

28、字式保護能方便地實現(xiàn)這一原理。2021-12-452四、負序功率方向閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電流匝間短路保護n發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路或線棒開焊故障時，故障電流中有負序分量，該負序電流分量產(chǎn)生的負序反轉(zhuǎn)磁場在發(fā)電機勵磁繞組FLQ中感應(yīng)出二次諧波電流。利用此二次諧波電流來起動保護，其原理接線如圖1-10所示。但是，在發(fā)電機定子繞組內(nèi)部或外部發(fā)生不對稱短路時，故障電流中也存在負序分量，F(xiàn)LQ中也會感應(yīng)出二次諧波電流。為防止這種故障時保護誤動，故采用負序功率方向元件GJ2來閉鎖。2021-12-453圖1-10 負序功率方向閉鎖轉(zhuǎn)子二次諧波電流匝間短路保護原理接線圖2021-12-454五、負序功率方向

29、閉鎖的定子縱向零序電壓保護n對于中性點側(cè)沒有六個引出端子的發(fā)電機，定子匝間短路保護的另一種方案是利用零序電壓。取自機端電壓互感器YH0的第三繞組（開口三角接線）。如圖1-12所示，YH0一次側(cè)的中性點必須與發(fā)電機中性點直接連接，而不能再直接接地，正因為YH0的一次側(cè)中性點不接地，因此YH0的一次繞組必須是全絕緣的，而且它不能被利用來測量相對地的電壓。圖中的YH0是零序電壓匝間短路保護專用的電壓互感器。 2021-12-455圖1-12 具有負序功率閉鎖的零序電壓匝間短路保護的原理接線圖2021-12-456其他措施n當發(fā)電機外部短路電流較大時，由于電樞反應(yīng)磁通的波形畸變得非常厲害，出現(xiàn)的三次諧

30、波，往往經(jīng)過三次諧波濾過器后還有相當高的值。為此，可采用負序功率方向閉鎖方式，在外部短路時，使保護退出工作，從而進一步提高靈敏度。n為防止專用電壓互感器因斷線在開口三角繞組側(cè)出現(xiàn)很大的零序電壓，使繼電器動作，還須裝設(shè)斷線閉鎖元件。在斷線時，使保護退出工作，并發(fā)出信號。2021-12-457第四節(jié) 發(fā)電機定子繞組單相接地保護 n一、零序電壓定子繞組接地保護一、零序電壓定子繞組接地保護n二、三次諧波電壓型定子接地保護二、三次諧波電壓型定子接地保護2021-12-458發(fā)電機定子繞組單相接地的危害n發(fā)電機最常見的故障之一是定子繞組的單相接地。由于發(fā)電機的中性點是不接地或經(jīng)高阻抗接地的，所以定子繞組單

31、相接地短路并不引起大的故障電流。對于大型發(fā)電機，由于它在系統(tǒng)中的地位重要，造價昂貴，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢修困難，所以對其定子單相接地電流的大小和保護性能提出了嚴格的要求。2021-12-459發(fā)電機定子繞組單相接地保護的要求n大型發(fā)電機的定子接地保護要求滿足兩個基本條件：（1）有100%繞組保護區(qū)。（2）保護區(qū)內(nèi)發(fā)生帶過渡電阻接地故障時保護應(yīng)有足夠高的靈敏系數(shù)。n根據(jù)故障接地電流的大小，發(fā)生接地故障后可能有不同的處理方式：（1）當接地電流小于安全電流時，保護可只發(fā)信號，經(jīng)轉(zhuǎn)移負荷后平穩(wěn)停機，以避免突然停機對發(fā)電機組與系統(tǒng)的沖擊。 （2）當接地電流較大時，為保障發(fā)電機的安全，應(yīng)當立即跳閘停機。n大型

32、發(fā)電機單相接地保護設(shè)計時規(guī)定接地保護應(yīng)能動作于跳閘，并可根據(jù)運行要求打開跳閘壓板，使接地保護僅動作于信號。 2021-12-460一、零序電壓定子繞組接地保護n當發(fā)生定子繞組單相接地故障時，在發(fā)電機中性點和機端均會產(chǎn)生零序基波電壓，其大小與發(fā)電機電壓、對地電容、中性點接地電阻以及接地故障位置有關(guān)；其零序電壓與 成正比，故障點離中性點越遠，零序電壓越高；當 即機端接地時， ，而當 即中性點處接地時， 。n該保護存在死區(qū)。一般保護動作電壓為510V，即動作區(qū)為90%95%。若進一步考慮過渡電阻的影響，則實際動作區(qū)將大大縮小。 1EU0000U2021-12-461二、三次諧波電壓型定子接地保護n1

33、三次諧波電勢的特點（1）正常運行時發(fā)電機機端及中性點的三次諧波電壓 ：對于中性點不接地的發(fā)電機，在正常運行情況時，發(fā)電機中性點的三次諧波電壓UN3總是大于發(fā)電機機端的三次諧波電壓US3；對于發(fā)電機中性點經(jīng)配電變壓器高阻接地時，其三次諧波電壓的分布將受高阻的影響，與之間存在下述關(guān)系：幅值上 呈現(xiàn)的“反?！爆F(xiàn)象，影響保護靈敏度；相位上不再相同。00NSUU2021-12-462三次諧波電勢的特點（2）單相接地故障時發(fā)電機機端及中性點的三次諧波電壓相應(yīng)的發(fā)生變化，當靠近中性點附近發(fā)生接地故障時， 減小， 增大。故障點越靠近中性點， 減小得越多，而 增大得越多，使得 。n利用三次諧波電壓相對變化的特征

34、可以有效地消除中性點附近的保護死區(qū)。 0NU0SU00NSUU0NU0SU2021-12-4632.三次諧波電壓型定子繞組單相接地保護方案 n（1）此方案對于發(fā)電機中性點經(jīng)配電變壓器高阻接地時，靈敏度較低。n（2）0 . 1)(max00dUUUUNSNS0.1NNPSUUKU2021-12-464保護誤動的主要原因n運行情況調(diào)研結(jié)果表明，我國這類保護誤動較多，主要原因是：n（1）中性點側(cè)TV0因各種原因未與發(fā)電機中性點連接。有時TV0雖推入箱柜，但觸頭未接通；有的一次隔離開關(guān)未合上。不管哪種原理的三次諧波保護均用中性點三次諧波電壓作為制動量，丟失，保護必然誤動。n（2）整定計算有誤或調(diào)試不當

35、。2021-12-4653三次諧波電壓型發(fā)電機單相接地保護在使用中應(yīng)注意的問題n（1）認真收集原始數(shù)據(jù)；n（2）科學(xué)地測試 ，切忌將基波電壓混入 或 中。n（3）保證各電壓互感器變比的正確選擇，特別是消弧線圈二次繞組的變比，中性點單相TV0變比應(yīng)是 。（ 為發(fā)電機額定線電壓）。變比不合適時，應(yīng)在保護裝置內(nèi)調(diào)整好。n（4）特別注意中性點TV0投入后二次電壓的監(jiān)視，因為正常運行時 有一定值，如中性點TV0二次電壓為零，表明TV沒有接通，必須查明原因改正。max00)(NSUU0SU0NUVUn1003nU0NU2021-12-466三次諧波電壓型發(fā)電機單相接地保護在使用中應(yīng)注意的問題n（5）考慮到

36、發(fā)電機中性點附近接地故障時，故障電流小，零序電壓低，所以三次諧波電壓型單相接地保護一律只投信號，不投跳閘。只有當該型保護運行水平穩(wěn)定后，對于動作原理為 的接地保護，它的保護范圍可以包括整個定子繞組，是定子繞組單相接地故障的第一主保護，基波零序電壓型裝置成為接地后備保護，再根據(jù)發(fā)電機定子絕緣的實際狀況和接地故障電流的大小，確定是否將動作判據(jù)為 的接地保護投跳閘的問題。0 . 1NNPSUUKU0 . 1NNPSUUKU2021-12-467三次諧波電壓型發(fā)電機單相接地保護在使用中應(yīng)注意的問題n（6）三次諧波電壓型單相接地保護不能在機端共母線的發(fā)電機上應(yīng)用。n（7）升壓變鐵心飽和引起高壓側(cè)三次諧波

37、電動勢對發(fā)電機 和 的干擾。n（8）發(fā)電機中性點經(jīng)配電變壓器接地時，接在副方的電阻應(yīng)經(jīng)常清掃其表面的塵土和污垢，否則直接影響三次諧波電壓比值 ，可能引起三次諧波電壓型定子繞組單相接地保護的誤動。 SUNU00NSUU2021-12-468第五節(jié) 低勵失磁保護n一、發(fā)電機失磁原因及危害一、發(fā)電機失磁原因及危害n二、失磁發(fā)電機機端阻抗的變化軌跡二、失磁發(fā)電機機端阻抗的變化軌跡n三、發(fā)電機失磁保護的判據(jù)三、發(fā)電機失磁保護的判據(jù)n四、失磁保護構(gòu)成方案四、失磁保護構(gòu)成方案2021-12-469一、發(fā)電機失磁原因n同步發(fā)電機失磁的原因很多，歸納起來，有如下幾種：n（1）勵磁回路開路，勵磁繞組斷線，滅磁開關(guān)

38、誤動作，勵磁調(diào)節(jié)裝置的自動開關(guān)誤動，可控硅勵磁裝置中部分元件損壞；n（2）勵磁繞組由于長期發(fā)熱，絕緣老化或損壞引起短路；n（3）運行人員誤調(diào)整等。 2021-12-470發(fā)電機失磁對系統(tǒng)的危害n發(fā)電機失磁后，它的各種電氣量和機械量都會發(fā)生變化，且將危及發(fā)電機和系統(tǒng)的安全，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：n（1）低勵或失磁的發(fā)電機，從電力系統(tǒng)中吸取無功如果電力系統(tǒng)中無功功率儲備不足，將使電力系統(tǒng)中鄰近的某些點的電壓低于允許值，破壞了負荷與各電源間的穩(wěn)定運行，使電力系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。n（2）當一臺發(fā)電機發(fā)生低勵或失磁后，由于電壓下降，電力系統(tǒng)中的其他發(fā)電機，在自動調(diào)整勵磁裝置的作用下，將增加其無功輸出

39、，從而使某些發(fā)電機、變壓器或線路過電流，其后備保護可能因過電流而動作，使故障的波及范圍擴大。 2021-12-471發(fā)電機失磁對發(fā)電機本身的危害n（1）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，其熱容量裕度相對降低，轉(zhuǎn)子更容易過熱。而流過轉(zhuǎn)子表層的差頻電流，還可能使轉(zhuǎn)子本體在與槽楔和護環(huán)的接觸面上發(fā)生嚴重的局部過熱甚至灼傷。n（2）低勵或失磁的發(fā)電機進入異步運行之后，發(fā)電機的等效電抗降低，從電力系統(tǒng)中吸收的無功功率增加。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

40、越大。在重負荷下失磁后，由于過電流，將使發(fā)電機定子過熱。2021-12-472發(fā)電機失磁對發(fā)電機本身的危害n（3）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)生劇烈的周期性擺動。對于水輪發(fā)電機，由于平均異步轉(zhuǎn)矩最大值小，以及轉(zhuǎn)子在縱軸和橫軸方面不對稱，在重負荷下失磁運行時，也將出現(xiàn)類似情況。在這種情況下，將有很大甚至超過額定值的電磁轉(zhuǎn)矩周期性地作用到發(fā)電機的軸系上，并通過定子傳遞到機座上。此時，轉(zhuǎn)差也作周期性變化，其最大值可能達到45，發(fā)電機周期性

41、地嚴重超速。這些情況，都直接威脅著機組的安全。n（4）低勵或失磁運行時，定子端部漏磁增強，將使端部的部件和邊段鐵芯過熱。 2021-12-473二、失磁發(fā)電機機端阻抗的變化軌跡n失磁發(fā)電機的機端阻抗變化軌跡通常采用等有功阻抗圓，等無功阻抗圓（或臨界失步阻抗圓）和等電壓阻抗圓來分析，如圖1-16所示。n1等有功阻抗圓：由于失磁發(fā)電機在失步前的一段時間里有功功率基本不變，系統(tǒng)電壓的變化也不明顯 ，發(fā)電機機端測量阻抗為等有功阻抗圓。失磁發(fā)電機的機端測量阻抗的軌跡，最終都是向第四象限移動，而且在一般情況下，失步后的阻抗軌跡，最終將穩(wěn)定在第四象限內(nèi)。通常，失磁前，發(fā)電機帶的有功功率愈大，失磁異步運行的滑

42、差就愈大，測量阻抗進入第四象限的速度就愈快。 2021-12-474失磁發(fā)電機機端阻抗的變化軌跡 n2等無功阻抗圓（臨界失步圓）當時隨著失磁前的有功P的不同，機端測量阻抗在阻抗復(fù)平面上的軌跡是一個圓，即等無功阻抗圓（臨界失步圓）。n由上述分析可見，發(fā)電機失磁后，其機端測量阻抗的變化情況如圖1-16所示。發(fā)電機正常運行時，其機端測量阻抗位于阻抗復(fù)平面第一象限的點。失磁后，其機端測量阻抗沿等有功阻抗圓向第四象限變化。臨界失步時達到的無功阻抗圓的點。隨即便進入等無功阻抗圓內(nèi)，穩(wěn)定在點附近。2021-12-475圖1-16 失磁后的發(fā)電機機端測量阻抗的變化2021-12-476三、發(fā)電機失磁保護的判據(jù)

43、n失磁保護由發(fā)電機機端測量阻抗判據(jù)、定子過流判據(jù)、變壓器高壓側(cè)低電壓判據(jù)構(gòu)成。阻抗整定邊界為靜穩(wěn)邊界圓或異步邊界圓，但也可以為其他形狀。n輔助判據(jù)：1勵磁電壓下降2不出現(xiàn)負序分量3用延時躲過振蕩n此外，當供電給失磁保護的電壓互感器一次側(cè)或二次側(cè)發(fā)生斷線時，失磁保護的阻抗測量元件、低電壓元件均會誤動作。因此，應(yīng)設(shè)置電壓回路斷線閉鎖元件。當電壓回路發(fā)生斷線時將保護裝置解除工作。2021-12-477四、失磁保護構(gòu)成方案n保護方案體現(xiàn)了這樣一個原則：發(fā)電機失磁后，電力系統(tǒng)或發(fā)電機本身的安全運行遭到威脅時，將故障的發(fā)電機切除，以防止故障的擴大。在發(fā)電機失磁而對電力系統(tǒng)或發(fā)電機的安全不構(gòu)成威脅時（短期內(nèi)

44、），則盡可能推遲切機，運行人員可及時排除故障，避免切機。n無勵磁異步運行的條件和相應(yīng)的允許時間決定于發(fā)電機的溫升情況。n如圖1-17所示，以靜穩(wěn)邊界圓判據(jù)為例，來說明失磁保護原理構(gòu)成。t1=215min, t3=0.25s t7=11.5s, 2021-12-478失磁保護邏輯出口 n轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足時發(fā)失磁信號，并輸出切換勵磁命令。n轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足并且高壓側(cè)低電壓判據(jù)滿足時，說明發(fā)電機的失磁已造成了對電力系統(tǒng)安全運行的威脅，經(jīng)“與2”電路延時t3=0.25s發(fā)出跳閘命令，迅速切除發(fā)電機。 n轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)滿足并且靜穩(wěn)邊界判據(jù)滿足，經(jīng)“與3”電路發(fā)出失穩(wěn)信號。 n汽輪機在失磁時允許異步運

45、行一段時間，此間過流判據(jù)監(jiān)測汽輪機的有功功率。若定子電流1.05倍的額定電流，表明平均異步功率超過0.5倍的額定功率，發(fā)出壓出力命令，壓低發(fā)電機的出力，使汽輪機繼續(xù)作穩(wěn)定異步運行。 2021-12-479圖1-17 發(fā)電機失磁保護出口邏輯2021-12-480第六節(jié) 勵磁回路接地保護n一、勵磁回路接地故障一、勵磁回路接地故障n二、發(fā)電機勵磁回路一點接地保護二、發(fā)電機勵磁回路一點接地保護2021-12-481一、勵磁回路接地故障n發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地故障是發(fā)電機比較常見的故障。由于正常運行時，勵磁回路與地之間有一定的絕緣電阻、轉(zhuǎn)子發(fā)生一點接地故障時，不會形成故障電流的通路，對發(fā)電機不會產(chǎn)生直接危險

46、。但是，當一點接地之后，又發(fā)生第二點接地時，即形成了短路電流的通路，這時，不僅可能把勵磁繞組和轉(zhuǎn)子燒壞，還可能引起機組強烈振動。產(chǎn)生嚴重的后果。n由于目前尚缺少選擇性好、靈敏度高、經(jīng)常投運且運行經(jīng)驗成熟的勵磁回路兩點接地保護裝置，所以也有不裝此保護的意見。進口大型發(fā)電機組，一般不裝此保護。2021-12-482二、發(fā)電機勵磁回路一點接地保護n勵磁回路的一點接地保護，除簡單、可靠這些一般要求之外，還要求能夠反應(yīng)在勵磁回路中任一點發(fā)生的接地故障，并且要有足夠高的靈敏度。在評價勵磁回路一點接地保護時，靈敏度是用故障點對地之間的過渡電阻大小來定義的，若過渡電阻為Rf，保護裝置處于動作邊界上，則稱保護裝

47、置在該點的靈敏度為Rf（）。 n勵磁回路一點接地保護原理有很多種，這里主要介紹兩種原理：疊加直流方法 、切換采樣式一點接地保護 2021-12-4831疊加直流方法n采用新型的疊加直流方法，疊加源電壓為50V，內(nèi)阻50k。 圖1-18 發(fā)電機轉(zhuǎn)子一點接地測量原理圖2021-12-484疊加直流方法nK接通時，電流為 （1-6）nK斷開時，電流為 （1-7）n解上兩式得 ，由 、 可計算的轉(zhuǎn)子接地電阻 。30501fgERUi60502fgERUi21123060iiiiRf1i2ifR2021-12-4852切換采樣式一點接地保護n保護原理圖如圖1-20所示，其中RC網(wǎng)絡(luò)的接線如圖1-21。

48、圖1-20 切換采樣式一點接地保護的原理圖2021-12-486圖1-21 RC網(wǎng)絡(luò)的接線圖2021-12-487切換采樣式一點接地保護n當未發(fā)生接地故障時， 或很大，所以有 ，n當發(fā)生接地故障時， 或很小，設(shè)定繼電器在下述條件下動作：fR231UUU0fR231UUU2021-12-488第七節(jié) 反時限負序電流保護 n一、轉(zhuǎn)子發(fā)熱特點及負序電流反時限動作一、轉(zhuǎn)子發(fā)熱特點及負序電流反時限動作判據(jù)判據(jù)n二、轉(zhuǎn)子表層過熱保護方案二、轉(zhuǎn)子表層過熱保護方案 2021-12-489一、轉(zhuǎn)子發(fā)熱特點及負序電流反時限動作判據(jù)n（1）發(fā)電機長期承受負序電流的能力。我國有關(guān)規(guī)定為：在額定負荷下，汽輪發(fā)電機持續(xù)負

49、序電流 。負序電流保護通常依據(jù)發(fā)電機長期允許承受的負序電流值來確定啟動門檻值，當負序電流超過長期允許承受的負序電流值后，保護延時發(fā)出報警信號。NII%)8%6(22021-12-490轉(zhuǎn)子發(fā)熱特點及負序電流反時限動作判據(jù)n（2）發(fā)電機短時承受負序電流的能力。若假定發(fā)電機轉(zhuǎn)子為絕熱體(即短時內(nèi)不考慮向周圍散熱的情況)，則發(fā)電機允許負序電流與允許持續(xù)時間的關(guān)系可用下式來表示 A值反映發(fā)電機承受負序電流的能力，A越大說明發(fā)電機承受負序電流的能力越強。一般地說，發(fā)電機容量越大，相對裕度越小，A值也越小。對發(fā)電機A值的規(guī)定并不統(tǒng)一，對于300MW直接冷卻式大型汽輪發(fā)電機A值大致范圍是A(68)。AtI2

50、2 2021-12-491二、轉(zhuǎn)子表層過熱保護方案n保護方案原理方框圖如圖1-23所示。在圖1-23中，有兩個定時限部分和一個反時限部分，其動作特性如圖1-24所示。n上限定時限特性應(yīng)與發(fā)變組(發(fā)電機變壓器組的簡稱)高壓側(cè)兩相短路相配合，上限門檻電流可取 即 動作，其動作時間 按與高壓出線快速保護相配合，可在0.53s范圍內(nèi)整定。保護作用于跳閘解列。222 Iut222 I2021-12-492轉(zhuǎn)子表層過熱保護方案n下限定時限特性則按發(fā)電機持續(xù)允許負序電流整定，并應(yīng)在外部不對稱短路切除后返回，故動作電流門檻值整定為 n動作時間分為兩個，一個是短延時作用于告警信號，以便運行人員采取措施，一般整定

51、為5l0s；另一個是長延時作用于跳閘解列，其動作時間在2501000s范圍內(nèi)整定。 2 d1 IKKIrerel2021-12-493圖1-23 轉(zhuǎn)子表層過熱保護方案原理方框圖2021-12-494圖1-24 負序反時限過電流繼電器反時限特性負序反時限過電流繼電器反時限特性n反時限特性作用于跳閘解列，反時限元件的啟動門檻需要與長延時綜合考慮。n為了保證長延時精度，往往對最大延時有一定限制，一般取為1000s，也可按下限動作特性的延時選?。ǖ怀^1000s）， 2021-12-495第八節(jié) 發(fā)電機其他保護n一、發(fā)電機逆功率保護一、發(fā)電機逆功率保護n二、發(fā)電機低頻保護二、發(fā)電機低頻保護n三、定子

52、繞組過電壓保護三、定子繞組過電壓保護n四、發(fā)電機失步保護四、發(fā)電機失步保護n五、定子繞組對稱過負荷保護五、定子繞組對稱過負荷保護n六、勵磁回路過負荷保護六、勵磁回路過負荷保護2021-12-496一、發(fā)電機逆功率保護n在汽輪機發(fā)電機組上，由于各種原因誤將主汽門關(guān)閉，則在發(fā)電機斷路器跳閘之前，發(fā)電機將迅速轉(zhuǎn)為電動機運行，即逆功率運行。一般規(guī)定逆功率運行不得超過3min，所以大型汽輪發(fā)電機規(guī)定裝設(shè)逆功率保護。一般規(guī)定逆功率運行不得超過3min，所以大型汽輪發(fā)電機規(guī)定裝設(shè)逆功率保護。n發(fā)電機逆功率保護主要用于保護汽輪機。2021-12-4971逆功率繼電器基本原理n目前廣泛采用以電壓量作為參考量，計

53、算機端電流半周平均值的方法。n設(shè)定 時，有功功率由發(fā)電機送至系統(tǒng)，當 時為滯相運行， 為進相運行；而當 時，發(fā)電機呈逆功率運行狀態(tài)。 n以電壓 為參考量，求取 的半周平均值，即按 的相鄰過0點作為區(qū)間，求取 的半周平均值。 009090090009000027090uiui2021-12-498逆功率繼電器基本判據(jù)n ，且 能反映 的方向，實際上 所反映的正是有功電流。顯然，當 時， 與 為負，表示逆功率運行狀態(tài)，于是建立判據(jù) PIIcos2 IPI0027090IP，逆功率運行，正常運行00II2021-12-4992逆功率保護構(gòu)成方案n逆功率保護主要由逆功率繼電器組成 ，發(fā)變組保護裝置中一

54、般有兩只逆功率繼電器。n其一用于程序跳閘方式，即當過負荷保護、過勵磁保護、低勵失磁保護等動作后，應(yīng)保證先關(guān)主汽門，等到出現(xiàn)逆功率狀態(tài)時就確信主汽門已經(jīng)關(guān)閉，這時逆功率繼電器動作，允許主斷路器跳閘。2021-12-41002021-12-4101逆功率保護n另一種逆功率繼電器是用來構(gòu)成逆功率保護的，當發(fā)電機處于逆功率運行是該保護動作。n汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率一般可取為 （1-21）n其延時分兩段，短延時1.01.5s動作于信號，長延時23min動作于跳閘。 時）1.0(cos )%0 . 15 . 0(. 1nsetPP2021-12-41022021-12-4103二、發(fā)電機低頻保護n

55、輪機的葉片都有一個自然振蕩頻率，如果發(fā)電機運行頻率升高或者降低，以致接近或等于葉片自振頻率時，將導(dǎo)致共振，使材料疲勞，達到材料所不允許的限度時，葉片就有可能斷裂，造成嚴重事故。材料的疲勞是一個不可逆的積累過程，所以汽輪機都給出了在規(guī)定的頻率下允許的累計運行時間。 2021-12-4104發(fā)電機低頻保護n目前發(fā)電機一般只裝設(shè)低頻異常運行保護(簡稱低頻保護)，發(fā)電機低頻保護主要用于保護汽輪機。 n低頻保護不僅能監(jiān)視當前頻率狀況，還能在發(fā)生低頻工況時，根據(jù)預(yù)先劃分的頻率段自動累計各段異常運行的時間，無論達到哪一頻率段相應(yīng)的規(guī)定累計運行時間，保護均動作于聲光信號告警。 2021-12-41051低頻保

56、護基本原理n發(fā)電機低頻保護通常由以下幾部分組成：n（1）高精度頻率測量回路。多采用測量機端電壓的頻率實現(xiàn)。n（2）頻率分段啟動回路?？筛鶕?jù)發(fā)電機的要求整定各段啟動頻率門檻。n（3）低頻運行時間累計回路。分段累計低頻運行時間，并能顯示各段累計時間。n（4）分段允許時間整定及出口回路。在每段累計低頻運行時間超過該段允許運行時間時，經(jīng)出口回路發(fā)出信號。 2021-12-4106機組允許的運行頻率及相應(yīng)的運行時間 Nff運行頻率10.990.990.9750.9750.9350.935允許時間(min)長期601002021-12-41072低頻保護出口方式 段&斷路器合時為1時間積累時間積累

57、發(fā)信或跳閘發(fā)信或跳閘發(fā)信或跳閘圖1-27 發(fā)電機低頻保護出口邏輯段段f03t2021-12-4108三、定子繞組過電壓保護n對于200MW以上大型汽輪發(fā)電機定子電壓等級較高，相對絕緣裕度較低，并且在運行實踐中表明，大型汽輪發(fā)電機出現(xiàn)危及絕緣安全的過電壓是比較常見的故障，因此要求裝設(shè)過電壓保護。2021-12-41091發(fā)電機定子繞組產(chǎn)生過電壓的原因 n若發(fā)電機在滿負荷下突然甩去全部負荷，由于調(diào)速系統(tǒng)和自動勵磁調(diào)節(jié)裝置有一定慣性，轉(zhuǎn)速將上升，勵磁電流不能突變，發(fā)電機電壓在較短時間內(nèi)升高，其值可能達到1.31.5倍額定電壓，持續(xù)時間可能達到幾秒。若調(diào)速系統(tǒng)或自動勵磁調(diào)節(jié)裝置故障或退出運行，過電壓持

58、續(xù)時間會更長。發(fā)電機主絕緣耐壓水平，按通常試驗標準為1.3倍額定電壓持續(xù)60s。實際過電壓數(shù)值和持續(xù)時間有可能超過試驗標準，對發(fā)電機主絕緣構(gòu)成直接威脅。 2021-12-4110發(fā)電機定子繞組過電壓保護的原理 n200MW及以上汽輪發(fā)電機宜裝設(shè)過電壓保護，其定值一般取為 , ，動作于解列滅磁。nopUU3 . 1st5 . 02021-12-41112保護方案構(gòu)成 n我國通常采用一段式或兩段式定時限過電壓保護，其原因之一是大型發(fā)電機變壓器組已裝有較完善的反時限過勵磁保護，該保護在工頻下亦能夠反映過電壓，因此，單純過電壓保護不宜很復(fù)雜。n保護反映發(fā)電機機端電壓大小，電壓取自發(fā)電機機端TV的線電壓

59、，如電壓，保護動作于解列滅磁或程序跳閘。其保護出口邏輯如圖1-28所示，可分兩段發(fā)信或跳閘，但一般第段時間發(fā)信，第段時間跳閘。2021-12-41122021-12-4113四、發(fā)電機失步保護n當電力系統(tǒng)發(fā)生諸如負荷突變、短路等破壞能量平衡的事故時，往往會引起不穩(wěn)定振蕩，使一臺或多臺同步電機失去同步，進而使電網(wǎng)中兩個或更多的部分不再運行于同步狀態(tài)，這就是所謂的同步。失步就是同步機的勵磁仍維持著的非同步運行。這種狀態(tài)表現(xiàn)為有功和無功功率的強烈擺動。2021-12-4114造成失步的原因n系統(tǒng)發(fā)生短路故障；n發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障引起發(fā)電機失磁，使發(fā)電機電動勢劇降；n發(fā)電機電動勢過低或功率因數(shù)過高；n

60、系統(tǒng)電壓過低。 2021-12-41152對失步保護的基本技術(shù)要求n（1）能正確區(qū)分短路與振蕩、穩(wěn)定振蕩和失步振蕩，失步保護只在失步振蕩時動作。n（2）失步保護動作后的行為應(yīng)由系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求決定，不應(yīng)立即動作于跳閘；只是在振蕩次數(shù)或持續(xù)時間超過規(guī)定時，才選擇切斷電流較小的時刻使發(fā)電機跳閘。 2021-12-4116發(fā)電機失步后的阻抗變化n發(fā)生失步振蕩時，功角的變化是周期性的，測量阻抗Z在復(fù)平面上從右至左穿過復(fù)平面之后，還將繼續(xù)沿圓弧運動，若不采取任何措施，Z的終端軌跡將再次從右至左穿過復(fù)平面，周而復(fù)始。 2021-12-41173發(fā)電機失步保護基本原理nZ的軌跡每穿過一次復(fù)平面表示失步發(fā)電機的