第九章發(fā)電機(jī)保護(hù)ppt課件

1、第九章第九章 發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)主講教師：王艷電自教研室一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式二、發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)二、發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)五、發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)五、發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)六、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)及其他保護(hù)六、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)及其他保護(hù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容（一發(fā)電機(jī)的故障（一發(fā)電機(jī)的故障一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式（1定子繞組過電流（2負(fù)序過電流（3定子繞組過電壓（4

2、失步（5低勵、失磁（6逆功率（7過勵磁（二發(fā)電機(jī)的不正常工作狀態(tài)（二發(fā)電機(jī)的不正常工作狀態(tài)（8頻率異常（9轉(zhuǎn)子繞組的一點(diǎn)接地（10發(fā)電機(jī)的誤上電、斷 路器斷口閃絡(luò) 一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式（三發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)（三發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù) （1 1縱聯(lián)差動保護(hù)縱聯(lián)差動保護(hù) （2 2定子繞組匝間短路保護(hù)定子繞組匝間短路保護(hù)（3 3定子繞組接地保護(hù)定子繞組接地保護(hù)（4 4發(fā)電機(jī)外部相間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)外部相間短路保護(hù)（5 5定子繞組過負(fù)荷保護(hù)定子繞組過負(fù)荷保護(hù)（6 6定子繞組過電壓保護(hù)定子繞組過電壓保護(hù)（7 7轉(zhuǎn)子表層過負(fù)荷保護(hù)轉(zhuǎn)子表層過負(fù)荷保護(hù)

3、（8 8勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù)勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù) （9 9勵磁繞組一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地保護(hù)勵磁繞組一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地保護(hù)一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式（三發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)（三發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)（1010失磁保護(hù)失磁保護(hù)（1111過勵磁保護(hù)過勵磁保護(hù)（1212逆功率保護(hù)逆功率保護(hù)（1313失步保護(hù)失步保護(hù)（1414大容量發(fā)電機(jī)還應(yīng)考慮配置低頻保護(hù)、過頻保大容量發(fā)電機(jī)還應(yīng)考慮配置低頻保護(hù)、過頻保護(hù)、護(hù)、起停機(jī)保護(hù)、誤上電保護(hù)、斷口閃絡(luò)保護(hù)等起停機(jī)保護(hù)、誤上電保護(hù)、斷口閃絡(luò)保護(hù)等（1515發(fā)電機(jī)的非電量保護(hù)，如采用水冷卻的發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的非電量保護(hù)，如采用水冷

4、卻的發(fā)電機(jī)應(yīng)應(yīng)配置斷水保護(hù)配置斷水保護(hù)一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式一、發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式1I2I1I2IrI（一縱聯(lián)差動保護(hù)（一縱聯(lián)差動保護(hù) 二、發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)二、發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)1. 1. 差動保護(hù)基本原理差動保護(hù)基本原理021dIII正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)： 021dIII內(nèi)部故障時(shí)： 為提高內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)靈敏度，可采用比例制動縱差保護(hù)。 21dIII221resIII動作方程： d.minres.gresd)(IIIKIres.gresIId.mindII res.gresII2. 2. 比例制動縱差保護(hù)比例制動縱差保護(hù)d.min

5、IAres.gIBresIdI0Ck.maxId.maxI3. 3. 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的接線方式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的接線方式1 1、定子繞組匝間短路的形式和特點(diǎn)、定子繞組匝間短路的形式和特點(diǎn) 同相一分支的匝間短路 同相不同分支之間的匝間短路 （二橫差保護(hù)（二橫差保護(hù) （1在中性點(diǎn)連線上產(chǎn)生零序電流（2發(fā)生匝間短路時(shí)， 在機(jī)端專用電壓互 感器的開口三角繞 組兩端，產(chǎn)生零序 電壓（3產(chǎn)生負(fù)序功率，其方向?yàn)橛砂l(fā)電機(jī)內(nèi)部指向外部0U 1 1、定子繞組匝間短路的形式和特點(diǎn)、定子繞組匝間短路的形式和特點(diǎn) dITAd2nIsetTAdd.r2InII動作利用因電勢差而在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流來實(shí)現(xiàn)0時(shí)，環(huán)流較小，保護(hù)

6、有死區(qū)同一分支繞組內(nèi)部匝間短路2 2、發(fā)電機(jī)裂相橫差動保護(hù)基本原理、發(fā)電機(jī)裂相橫差動保護(hù)基本原理dITAd2nIsetTAdd.r2InII動作同相不同分支繞組匝間短路dI 1 2 利用兩個(gè)分支繞組短路點(diǎn)存在電勢差而產(chǎn)生的環(huán)流來實(shí)現(xiàn)12時(shí)，環(huán)流較小，保護(hù)有死區(qū)時(shí)，環(huán)流較小，保護(hù)有死區(qū)3 3、單元件橫差動保護(hù)基本原理、單元件橫差動保護(hù)基本原理 gNd.r3020II).(ABC需具有性能良好的三次諧波濾過器單繼電器式橫差保護(hù)單繼電器式橫差保護(hù) NGop)3 . 02 . 0(II起動電流 TATVN1TV2出口利用匝間短路時(shí)破壞了三相對中性點(diǎn)的對稱，而產(chǎn)生對中性點(diǎn)的零序電壓來實(shí)現(xiàn)4、縱向零序電壓

7、式定子繞組匝間短路保護(hù)TATVN1TV2出口按躲區(qū)外不對稱短路時(shí)的最大不平衡電壓整定。需性能良好的三次諧波濾過器TATVN1TV2出口防止TVN1一次熔斷器熔斷而引起保護(hù)誤動作TATVN1TV2出口防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動作（一發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的特點(diǎn)（一發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的特點(diǎn)0GClC0AEBECEBDUCDU0UADUAA)1 (EUABBEEUACCEEUACBA0)(31EUUUU0TA三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)0GClC0llCEjI0A0330U0GIlI0k0I0GA0GCEjI33A0GAk0ECjCCEjIl003)(330TA三、發(fā)

8、電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)（一發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的特點(diǎn)（一發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)（1有零序電壓出現(xiàn)，其大小與成正比（2接地點(diǎn)通過容性零序電流，大小與及C0G、C0l有關(guān)（3當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部發(fā)生單相接地時(shí)，機(jī)端零序電流互感器中流過的電流為外接元件電容電流，方向由發(fā)電機(jī)流向母線（4當(dāng)發(fā)生外部單相接地時(shí)，機(jī)端零序電流互感器中流過的電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流，方向由外部流向發(fā)電機(jī)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)（一發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的特點(diǎn)（一發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的特點(diǎn)（二利用基波零序分量的

9、發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)（二利用基波零序分量的發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù) 1.1.基波零序電流保護(hù)基波零序電流保護(hù) （1零序電流互感器裝 在發(fā)電機(jī)出口 （2采用具有交流助磁 的零序電流互感器（3當(dāng)相間保護(hù)動作時(shí) 將接地保護(hù)退出 三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)2.2.基波零序電壓保護(hù)基波零序電壓保護(hù) 動作電壓整定值應(yīng)躲開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓包括三次諧波電壓），以及變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)端所產(chǎn)生的零序電壓 三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)無三次諧波濾過器時(shí)，一般為1530V；有三次諧波濾過器時(shí)，一般為515V （三發(fā)電機(jī)（三發(fā)電機(jī)100%1

10、00%定子繞組單相接地保護(hù)定子繞組單相接地保護(hù) +發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)加固定的工頻偏移電壓 零序電壓保護(hù)零序電壓保護(hù)（85%85%） 附加直流或低頻20Hz或25Hz電源 利用發(fā)電機(jī)固有的三次諧波電勢 用于消除死區(qū)用于消除死區(qū) 兩部分的保護(hù)區(qū)應(yīng)相互重疊兩部分的保護(hù)區(qū)應(yīng)相互重疊 三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)三次諧波電壓型定子接地保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)利用中性點(diǎn)及機(jī)端的三次諧波電壓的比值構(gòu)成。33)(22ECCCCUwgwgN33)(2ECCCUwggSgwgSNCCCUU2331當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，比值更大。金屬性接地33EUN33)1 (EUS133SNUU（一負(fù)序過電流

11、保護(hù)的作用（一負(fù)序過電流保護(hù)的作用 A2*2tI發(fā)電機(jī)負(fù)序過流保護(hù)是針對定子繞組電流不平衡而引起的轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù) t*2I四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)（二負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)（二負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù) 1234567四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)兩段式兩段式 NG2.op1 . 0 II NG2.op0.6)5 . 0(IIs531t跳閘 10s52t信號 abcde)(st*2I041040010.50.四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)（二負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù)（二負(fù)序定時(shí)限過電流保護(hù) （三負(fù)序反時(shí)限過電流保護(hù)（三負(fù)序反時(shí)限過電流保護(hù) 2

12、2*AItt*2I保護(hù)動作特性 ttI A22*或 四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)AIBICI四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)四、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)（三負(fù)序反時(shí)限過電流保護(hù)（三負(fù)序反時(shí)限過電流保護(hù) 五、發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)五、發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)( (一一) )發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響 ( (二二) )失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡( (三三) )其他運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗其他運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗( (四四) )失磁保護(hù)的構(gòu)成方式失磁保護(hù)的構(gòu)成方式對電力系統(tǒng)的危害：對電力系統(tǒng)的危害：（1造成系統(tǒng)中大量無功缺少。當(dāng)系統(tǒng)中

13、無功儲備不足，將引起電壓下降，嚴(yán)重時(shí)引起電壓崩潰，系統(tǒng)瓦解（2造成系統(tǒng)中其他發(fā)電機(jī)增加無功輸出。使某些發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路過電流，后備保護(hù)可能因過流動作，擴(kuò)展故障范圍（3造成有功功率擺動及系統(tǒng)電壓降低?？赡軐?dǎo)致相鄰正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間失去同步，引起系統(tǒng)振蕩（一發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響（一發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響對發(fā)電機(jī)的危害：對發(fā)電機(jī)的危害： （1轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)差頻電流，引起繞組發(fā)熱（2異步運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)的等效電抗降低，從系統(tǒng)中吸收的無功增加，使定子繞組過熱（3對大型直接冷卻式汽輪發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和有功將發(fā)生劇烈擺動。這種影響對水輪發(fā)電機(jī)更為嚴(yán)重，直接威脅機(jī)組安全（4定子端部漏磁增強(qiáng)，使

14、端部的部件和端部鐵芯過熱（一發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響（一發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響（一發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響（一發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其影響dE系統(tǒng)dXSXsindSSdXXUEPSUdS2SdSSdXXUXXUEQcos)(acT22JPPPdtdT功角特性關(guān)系：功角特性關(guān)系：轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程式：轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程式：P TP90123dE失步前失步前開始失步開始失步完全失步完全失步( (二二) )失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡1.1.等有功阻抗圓等有功阻抗圓P P不變）不變） RjXSjXP2U2S1P2P3Pj22SS2SGe2j2PUXPUZ)(dE系統(tǒng)dXSXSU

15、2.2.臨界失步圓臨界失步圓= 90= 90時(shí)，時(shí)，Q Q不變）不變） jXSjXdjXRj2SdSdGe2j2jXXXXZ( (二二) )失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡3.3.失步后的異步運(yùn)行階段失步后的異步運(yùn)行階段 RjXSjXdjXabcdXj abc1X2XadX2Rss1R2)( )( j)j(jj2ad222ad1GXXSRXSRXXZ( (二二) )失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡( (三三) )其他運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗其他運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗GZRjX2fZkZ1fZL3fZL( (四四) )失磁

16、保護(hù)的構(gòu)成方式失磁保護(hù)的構(gòu)成方式（1雖失磁，但未形成危害時(shí)，及時(shí)發(fā)信號；失磁后，危及發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，動作于切機(jī)（2水輪發(fā)電機(jī)失磁后，瞬時(shí)發(fā)信號。而在臨近失步或電壓降低到某一臨界值附近時(shí)，切機(jī) （3對于汽輪發(fā)電機(jī)，Q足夠時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)或經(jīng)短延時(shí)動作于 信號和自動減負(fù)荷裝置，或切換至備用勵磁系統(tǒng)，并以發(fā)電 機(jī)允許無勵磁運(yùn)行的時(shí)限切除發(fā)電機(jī)；Q不足時(shí)，立即發(fā)信 號，在臨近失步或電壓降低到某一臨界值附近時(shí)，切機(jī)（1靜穩(wěn)邊界阻抗圓判據(jù) （2異步阻抗圓判據(jù) （3無功方向判據(jù) （4系統(tǒng)三相電壓降低 XjSXjdXjRdX j2. 2. 失磁保護(hù)的主判據(jù)失磁保護(hù)的主判據(jù)( (四四) )失磁保護(hù)的構(gòu)成方式失

17、磁保護(hù)的構(gòu)成方式（1勵磁電壓下降 （2不出現(xiàn)負(fù)序分量 （3用延時(shí)躲振蕩 3. 3. 失磁保護(hù)的輔助判據(jù)失磁保護(hù)的輔助判據(jù)按躲空載運(yùn)行時(shí)的最低勵磁電壓整定按躲空載運(yùn)行時(shí)的最低勵磁電壓整定4.4.汽輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)裝置汽輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)裝置按臨界失步阻抗圓進(jìn)行整定按臨界失步阻抗圓進(jìn)行整定按保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所允許的最低電壓整定按保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所允許的最低電壓整定11.5s0.51s125.5.整定值能自動隨有功功率整定值能自動隨有功功率P P變化的轉(zhuǎn)子低電壓失變化的轉(zhuǎn)子低電壓失 磁繼電器磁繼電器( (四四) )失磁保護(hù)的構(gòu)成方式失磁保護(hù)的構(gòu)成方式六、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)及其他保護(hù)六、發(fā)電機(jī)逆功

18、率保護(hù)及其他保護(hù)（一）、逆功率保護(hù)：（一）、逆功率保護(hù)： 逆功率運(yùn)行不能超過逆功率運(yùn)行不能超過3 3分鐘；分鐘；1 1、保護(hù)原理：逆功率保護(hù)反應(yīng)、保護(hù)原理：逆功率保護(hù)反應(yīng) 發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收有功功率發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收有功功率 的大小；的大小；2 2、動作判據(jù)：、動作判據(jù)：setPPP的正方向指向系統(tǒng)母線；Pset動作區(qū)PQ（二）、低頻累加保護(hù)（二）、低頻累加保護(hù)低頻運(yùn)行低頻運(yùn)行氣輪機(jī)葉片疲勞損傷氣輪機(jī)葉片疲勞損傷使葉片斷裂造成故障使葉片斷裂造成故障保護(hù)原理：保護(hù)通過4個(gè)定值f1,f2,f3,f4將頻率范圍分為4個(gè)頻率段，并且f1f2f3f4。I段：f1ff2 時(shí)，累加時(shí)間上限為t1；II段：f2ff3時(shí)，累加時(shí)間上限為t2；III段：f3ff4時(shí)，累加時(shí)間上限為t3；IV段：ff4時(shí)，無累加時(shí)間，有延時(shí)時(shí)間t4；I