電力系統(tǒng)主設(shè)備保護(hù)之發(fā)電機(jī)保護(hù)

1、電力系統(tǒng)主設(shè)備保護(hù)（電力系統(tǒng)主設(shè)備保護(hù)（2 2） - - 發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)1. 發(fā)電機(jī)的故障、不正常工作狀態(tài)及保護(hù)方式發(fā)電機(jī)的故障、不正常工作狀態(tài)及保護(hù)方式發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型： a、發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路（d1故障）；最常發(fā)生 b、發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路 （1）繞組同相同分支匝間短路（d2故障） ； （2）繞組同相不同分支匝間短路（d3故障） ； c、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地短路； d、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地（d4故障） ； e、失磁（低勵(lì)）故障。發(fā)電機(jī)的不正常工作狀態(tài)： a、定子繞組過(guò)負(fù)荷； b、轉(zhuǎn)子表層過(guò)熱； 由于外部不對(duì)稱短路或系統(tǒng)非全相運(yùn)行出現(xiàn)負(fù)序電流引起。 c、定子繞組過(guò)電

2、壓； d、發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行（主汽門(mén)突然關(guān)閉，轉(zhuǎn)為電動(dòng)機(jī)） ； e、勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷和過(guò)勵(lì)磁； f、 發(fā)電機(jī)頻率上升或下降； g、發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間失步； a、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線相間短路相間短路； b、定子繞組匝間短路保護(hù)；、定子繞組匝間短路保護(hù)； c、定子單相接地保護(hù)（接地電流超過(guò)允許值時(shí)）；、定子單相接地保護(hù)（接地電流超過(guò)允許值時(shí)）； d、負(fù)序過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序過(guò)電流保護(hù) ； e、對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)；、對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)； f、 勵(lì)磁回路一點(diǎn)或二點(diǎn)接地保護(hù)；勵(lì)磁回路一點(diǎn)或二點(diǎn)接地保護(hù)； g、失磁保護(hù)；、失磁保護(hù)； h、失步保護(hù)；、失步保護(hù)；

3、I、 轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)；轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)； j、 逆功率保護(hù)；逆功率保護(hù)； k、定子繞組過(guò)電壓保護(hù)；、定子繞組過(guò)電壓保護(hù)； L、發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)；、發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)；發(fā)電機(jī)保護(hù)配置：發(fā)電機(jī)保護(hù)配置：2. 發(fā)電機(jī)的縱差和橫差保護(hù)發(fā)電機(jī)的縱差和橫差保護(hù)保護(hù)范圍：保護(hù)范圍：發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線的發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線的相間短路相間短路的主保護(hù)。的主保護(hù)。 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，差動(dòng)回路不平衡電流發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，差動(dòng)回路不平衡電流較小，隨著外部短路電流的增大，不平衡電較小，隨著外部短路電流的增大，不平衡電流相應(yīng)增大，為防止保護(hù)誤動(dòng)，通常采用比流相應(yīng)增大，為防止保護(hù)誤動(dòng)，通常采用比率制動(dòng)式縱差保護(hù)率制動(dòng)式縱差保

4、護(hù) 。 正常運(yùn)行或外部故障情況下，流入差動(dòng)繼正常運(yùn)行或外部故障情況下，流入差動(dòng)繼電器的電流為電器的電流為0，內(nèi)部故障時(shí)為故障電流。，內(nèi)部故障時(shí)為故障電流。00,resresopdIIII00 .0)(resresopresresdIIIIIKI21IIId)(2121IIIres比率制動(dòng)式縱差保護(hù)：比率制動(dòng)式縱差保護(hù)：發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)與變壓器縱差保護(hù)的區(qū)別發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)與變壓器縱差保護(hù)的區(qū)別 1. 變壓器各側(cè)額定電壓電流不同，各側(cè)變壓器各側(cè)額定電壓電流不同，各側(cè)TA不同型，縱差不同型，縱差保護(hù)的保護(hù)的 不平衡電流相對(duì)較大；不平衡電流相對(duì)較大； 2. 變壓器縱差保護(hù)對(duì)繞組的匝間短路具有一定的保護(hù)作

5、變壓器縱差保護(hù)對(duì)繞組的匝間短路具有一定的保護(hù)作用（鐵心磁路耦合），而發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)對(duì)定子繞組用（鐵心磁路耦合），而發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)對(duì)定子繞組匝間短路完全沒(méi)有保護(hù)作用；匝間短路完全沒(méi)有保護(hù)作用； 3. 變壓器縱差和發(fā)電機(jī)縱差均對(duì)繞組的開(kāi)焊故障沒(méi)有保變壓器縱差和發(fā)電機(jī)縱差均對(duì)繞組的開(kāi)焊故障沒(méi)有保護(hù)作用，需要配置其它保護(hù)方式；護(hù)作用，需要配置其它保護(hù)方式； 4. 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)嚴(yán)格符合發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)嚴(yán)格符合KCL定律，而變壓器縱差保定律，而變壓器縱差保護(hù)其保護(hù)區(qū)內(nèi)不僅有電路聯(lián)系，而且還包含磁路的聯(lián)護(hù)其保護(hù)區(qū)內(nèi)不僅有電路聯(lián)系，而且還包含磁路的聯(lián)系，存在勵(lì)磁涌流問(wèn)題；系，存在勵(lì)磁涌流問(wèn)題；發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性

6、點(diǎn)側(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)側(cè) TA TA 二次電流分別為二次電流分別為標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)：標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)：cos21II1I2I二側(cè)電流的標(biāo)積定義為二側(cè)電流的標(biāo)積定義為21IIId0)180cos(,00)180cos(, )180cos(21IIIres正常運(yùn)行和外部短路時(shí) 制動(dòng)電流較大，180保護(hù)不易誤動(dòng)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)， 制動(dòng)電流為零， 90保護(hù)有較大的靈敏度。 縱差保護(hù)并不是滿足動(dòng)作方程就動(dòng)作，為防止縱差保護(hù)并不是滿足動(dòng)作方程就動(dòng)作，為防止TA 斷線引起保護(hù)的誤動(dòng)，還需要加入其他判別邏輯斷線引起保護(hù)的誤動(dòng)，還需要加入其他判別邏輯。 保護(hù)的動(dòng)作邏輯：保護(hù)的動(dòng)作邏輯：不完全縱差保護(hù)：不完

7、全縱差保護(hù)：大型汽輪或水輪發(fā)電機(jī)每相定子繞組為兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)分支， 不完全差動(dòng)保護(hù)在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)僅接入部分并聯(lián)分支電流 1I2I與機(jī)端電流 構(gòu)成縱差動(dòng)保護(hù)，通過(guò)選擇不同的電流互感器變比，使得正常運(yùn)行及外部短路時(shí)沒(méi)有差動(dòng)電流。 當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生相間、匝間短路和分支開(kāi)焊故障相間、匝間短路和分支開(kāi)焊故障，差動(dòng)電流超過(guò)動(dòng)作電流時(shí)，不完全縱差保護(hù)動(dòng)作切除故障。 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)，是發(fā)電機(jī)相間故障的主保護(hù)。由于差動(dòng)元件兩側(cè)TA的型號(hào)、變比完全相同，受其暫態(tài)特性的影響較小。其動(dòng)作靈敏度也較高，但不能反應(yīng)定子繞組的匝間短路及開(kāi)焊故障；完全縱差保護(hù)與不完全縱差保護(hù)的區(qū)別完全縱差保護(hù)與不完全縱差保護(hù)的區(qū)別不完全縱

8、差保護(hù)除保護(hù)定子繞組的相間短路之外，亦能反應(yīng)定子繞組開(kāi)焊及某些匝間短路。但是，由于在中性點(diǎn)側(cè)只引入其一分支的電流，故在整定計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮各分支電流不相等產(chǎn)生的差流。另外，當(dāng)差動(dòng)元件兩側(cè)TA型號(hào)不同及變比不同時(shí)，受系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的影響較大。發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)：發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)： 發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)電機(jī)定子繞組 匝間短路匝間短路 的主保護(hù)。的主保護(hù)。1. 裂相橫差保護(hù)裂相橫差保護(hù) 越大，環(huán)流越大，繼電器的電流越大；越大，環(huán)流越大，繼電器的電流越大；越小，環(huán)流越小，繼電器的電流越小越小，環(huán)流越小，繼電器的電流越小, 有死區(qū)。有死區(qū)。（2）同相不同分支發(fā)生匝間短路）同相不同分支發(fā)生匝間短路 12 時(shí)，無(wú)環(huán)流，保

9、護(hù)出現(xiàn)時(shí)，無(wú)環(huán)流，保護(hù)出現(xiàn)死區(qū)死區(qū)。 12 時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)環(huán)流時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)環(huán)流（1）同相同分支發(fā)生匝間短路）同相同分支發(fā)生匝間短路 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，不平衡電流小，靈敏性高，優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，不平衡電流小，靈敏性高， 反應(yīng)定子繞組匝間、相間及分支開(kāi)焊故障。反應(yīng)定子繞組匝間、相間及分支開(kāi)焊故障。 注意濾除三次諧波電流引起的不平衡電流。注意濾除三次諧波電流引起的不平衡電流。 每相分別裝設(shè)每相分別裝設(shè) TA（6 6個(gè)）和繼電器（個(gè)）和繼電器（3 3個(gè)）個(gè)） 缺點(diǎn)：接線復(fù)雜，不平衡電流大；缺點(diǎn)：接線復(fù)雜，不平衡電流大；2. 單元件橫差保護(hù)單元件橫差保護(hù) 適用于具有多個(gè)分支的定子繞組且有兩個(gè)以上中適用于具有多

10、個(gè)分支的定子繞組且有兩個(gè)以上中性點(diǎn)引出端子的發(fā)電機(jī)。性點(diǎn)引出端子的發(fā)電機(jī)。agnopnII)30. 020. 0(動(dòng)作電流按躲過(guò)區(qū)外短路時(shí)最大不平衡電流整定 TV0縱向零序電壓保護(hù)縱向零序電壓保護(hù)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)縱向不對(duì)稱，定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)縱向不對(duì)稱，產(chǎn)生縱向零序電壓。通過(guò)裝設(shè)專(zhuān)用電壓互感器，互感產(chǎn)生縱向零序電壓。通過(guò)裝設(shè)專(zhuān)用電壓互感器，互感器一次中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接相連，而不允許再器一次中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接相連，而不允許再接地，在互感器開(kāi)口三角形繞組取得縱向零序電壓。接地，在互感器開(kāi)口三角形繞組取得縱向零序電壓。縱向零序電壓保護(hù)：縱向零序電壓保護(hù)： 6

11、.3 6.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)定子繞組單相接地故障一般是由定子線圈與鐵芯之間的絕緣損壞引起的。大型發(fā)電機(jī)組定子繞組對(duì)地電容較大，發(fā)生接地故障時(shí)，接地電容電流比較大，可能使定子鐵芯燒壞，故障點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)局部弧光過(guò)電壓，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)繞組的多點(diǎn)絕緣損壞，使得故障擴(kuò)展成為危害更大的相間或匝間短路故障 。定子繞組單相接地故障電流和暫態(tài)過(guò)電壓大小均與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式有關(guān)。 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式的討論： 1. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接接地方式，單相接地故障電流非常大，該方式不可?。?. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地方式，單相接地故障電流為發(fā)電機(jī)三相對(duì)地電容電流，其值相對(duì)較小。但隨著單機(jī)容

12、量的不斷增大，三相對(duì)地電容也相應(yīng)增大，使單相接地故障電流增大，威脅發(fā)電機(jī)安全。3. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器高阻接地方式，利用接地電阻達(dá)到抑制暫態(tài)過(guò)電壓的作用。曲線3發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)高阻接地0R3NCX當(dāng)選擇單相接地故障的暫態(tài)過(guò)電壓不超過(guò)2.6pu但會(huì)使接地故障電流大于2CI4. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，利用消弧線圈提供的電感電流來(lái)補(bǔ)償發(fā)電機(jī)的電容電流，達(dá)到抑制或減小單相接地故障電流的作用。為避免發(fā)生傳遞過(guò)電壓，消弧線圈必須按欠補(bǔ)償方式調(diào)整。發(fā)電機(jī)頻率偏移時(shí)，產(chǎn)生較嚴(yán)重的暫態(tài)過(guò)電壓。 曲線1發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈諧振接地方式0X3NCX曲線2發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈諧振接地（消弧線圈中串接小

13、電阻方式）該方式既有效抑制了暫態(tài)過(guò)電壓，同時(shí)也減小了單相接地的故障電流，有利于發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。 因此大型發(fā)電機(jī)組應(yīng)該采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，使調(diào)整補(bǔ)償后的接地殘流小于允許值。發(fā)生單相接地故障后，接地保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，發(fā)電機(jī)繼續(xù)與系統(tǒng)并聯(lián)，同時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停機(jī)檢修。 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地必須采用欠補(bǔ)償方式發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地必須采用欠補(bǔ)償方式0ogHUBU主變高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，故障點(diǎn)零序電壓 U0H 經(jīng)主變耦合電容 CM 傳遞到發(fā)電機(jī)側(cè) : 12()(1)MMgtCBCCCK 13 ()gtwLKw CC補(bǔ)償系數(shù) : K 1欠補(bǔ)償； K 1 過(guò)補(bǔ)償； K =1 全補(bǔ)償

14、如果采用 K 1 過(guò)補(bǔ)償； 1-(1/K )0 可能使 B 趨近無(wú)窮大，產(chǎn)生傳遞過(guò)電壓。機(jī)端經(jīng)過(guò)渡電阻發(fā)生接地故障機(jī)端經(jīng)過(guò)渡電阻發(fā)生接地故障0001()()()()0AGgBGgCGgfEUjwCEUjwCEUjwCR013AGgfEUj wC R 003GAGgfUEUj wC R 0fR 當(dāng) 地電位在以AO為直徑的半圓弧上 。A相金屬性短路時(shí)，非故障相電壓升高 1.732 倍。但不是最大的穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓。分析表明最大值可能達(dá)到1.82倍。ACDBDADdACCDABBDAADEUUUUEEUEEUEU)(31)1 ()(0正常情況下正常情況下: : 發(fā)電機(jī)三相電壓中的基波零序電壓發(fā)電機(jī)三相電壓

15、中的基波零序電壓3U3U0 0很??；很小；單相接地故障時(shí)單相接地故障時(shí): : 就出現(xiàn)就出現(xiàn)3U3U0 0 , ,其大小與故障點(diǎn)位置有關(guān)。其大小與故障點(diǎn)位置有關(guān)。發(fā)電機(jī)端各相對(duì)地電勢(shì)：發(fā)電機(jī)端各相對(duì)地電勢(shì)： 定子繞組內(nèi)部任一點(diǎn)發(fā)生金屬性接地故障定子繞組內(nèi)部任一點(diǎn)發(fā)生金屬性接地故障 適用：發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線適用：發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線 一、基波零序電壓定子繞組單相接地保護(hù)故障點(diǎn)基波零序電壓為： nEU0基波零序電壓保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為：基波零序電壓保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為： opUU 03動(dòng)作電壓 按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最大不平衡電壓。 opUoprelunbUK UunbU受如下幾個(gè)因素的影響 ： VU

16、30opU 死區(qū)死區(qū)1. 發(fā)電機(jī)三相對(duì)地電容不對(duì)稱，造成中性點(diǎn)產(chǎn)生位移電壓發(fā)電機(jī)三相對(duì)地電容不對(duì)稱，造成中性點(diǎn)產(chǎn)生位移電壓中性點(diǎn)不接地時(shí)，假設(shè)三相電勢(shì)123,EEE完全對(duì)稱 ，而123CCC，則根據(jù) KCL 定律，可有：31()0oniiiUEjwC211223312313311oniiiiE CE CE CCCCUECC 若中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，根據(jù) Thvenin theory加入消弧線圈后，中性點(diǎn)電壓為：00111113LononcLgUjwLUUVjdj wCgjwL 022oncUUVd20113cVw LC 03LgdwC 其中， 脫諧度 阻尼率若在諧振條件下且消弧線圈為純電感，

17、則0,0cVd只要三相對(duì)地電容略有不同，產(chǎn)生onU0,U 使因此消弧線圈中宜加入電阻 R ，使0,0Lgd達(dá)到限制中性點(diǎn)電壓 U0 的作用。2.主變高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，高壓側(cè)基波零序電壓0HU經(jīng)耦合電容傳遞到發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生的0gU（當(dāng)基波零序電壓保護(hù)靈敏度受到影響時(shí)，可考慮增設(shè)主變高壓側(cè)基波零序制動(dòng)電壓）3.發(fā)電機(jī)自身三次諧波電壓（具有零序電壓性質(zhì)）的影響，應(yīng)裝設(shè)三次諧波阻波環(huán)節(jié)（三次諧波過(guò)濾器）。4.發(fā)電機(jī)三相電勢(shì)的不對(duì)稱或TV傳變特性誤差產(chǎn)生的零序基波不平衡電壓。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：一般能夠保護(hù)一般能夠保護(hù) 85% 以上的定子接地故障，但靠近中性以上的定子接地故障，但靠近中性點(diǎn)部分有一定的保護(hù)死

18、區(qū)。點(diǎn)部分有一定的保護(hù)死區(qū)。 VU30opU 死區(qū)死區(qū)二、利用三次諧波電壓的定子繞組單相接地保護(hù)由于發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的非正弦波，在三相定子繞組中將感應(yīng)產(chǎn)生各種諧波電動(dòng)勢(shì)，如3，5，7次諧波，使發(fā)電機(jī)三相電壓偏離正弦波形，為此電機(jī)制造廠家采用短距繞組和分布繞組來(lái)最大限度減小或消除5，7次諧波，3次諧波不影響線電壓波形，且鐵芯的局部飽和也是不可避免，因此發(fā)電機(jī)三相電壓中，總是或多或少的存在3次諧波成分。1 . 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地NZ 對(duì)于一臺(tái)孤立發(fā)電機(jī)，0tC 則有，33312SNUUE若發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行，0tC 33SNUU且中性點(diǎn)不接地，則有：2 . 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地NLZRjwL

19、13wLwC采用欠補(bǔ)償方式，若不計(jì)電阻，消弧線圈以純電感 L 表示，則有：即補(bǔ)償系數(shù)1/13KwLwC因此，機(jī)端 與中性點(diǎn)側(cè)的 3 次諧波電壓之比中性點(diǎn) 3 次諧波等效 容納為：31(9/2)3NgGjwCwL1/13KwLwC139/2wLwC所以，中性點(diǎn)的 3次諧波等效阻抗仍為容性。機(jī)端的 3次諧波等效阻抗也為容性，且電容值大于中性點(diǎn)側(cè)。331SNUU US3 / UN3（1）/ 當(dāng)當(dāng) Cg，得等效電路。00() ()cccgMgduuuCRRUdtR對(duì)應(yīng)的齊次方程的通解（自由分量）為：ptcnuAe00()()MgggMRRRpC RRR對(duì)應(yīng)的非齊次方程解的強(qiáng)制分量（新穩(wěn)態(tài)量）為：00g

20、cfgMRuURRR所以，一階線性非齊次微分方程的通解為：( )ccncfu tuu設(shè) t=0 時(shí)，分布電容的端電壓 uc(0)=0 ， 得到：00ggMRAURRR 所以，可得：000(1)gptcrgMMRUiiieRRRRR000(1)gptMMMgMMRU RUi ReRRRRR所以，測(cè)量電阻上的電壓降：00(0)MMMU RURRt=0 時(shí)，分布電容電壓 uc(0)=0 ， Rg被短路，t=/2 時(shí)，/200( /2)(1)gpMMgMMgRU RUeRRRRR當(dāng)發(fā)生勵(lì)磁繞組接地故障時(shí)，對(duì)地電阻 Rg 下降，UM(0)不變， UM(/2) 增大。通過(guò)檢測(cè) UM 波形的變化來(lái)反映勵(lì)磁回

21、路的一點(diǎn)接地故障。( /2)MU保護(hù)動(dòng)作判據(jù)：四、切換采樣式（乒乓式）勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)K 為轉(zhuǎn)子繞組接地點(diǎn)的位置，當(dāng)S1 閉合，S2打開(kāi)時(shí)為 狀態(tài)1：當(dāng)S2 閉合，S1打開(kāi)時(shí)為 狀態(tài)2：gR（R1： 量測(cè)電阻）利用微機(jī)保護(hù)的計(jì)算能力，可計(jì)算出故障過(guò)渡電阻值 以及標(biāo)識(shí)故障位置的K，通過(guò)綜合比較，就可以判斷出勵(lì)磁繞組是否發(fā)生了接地故障。五、 勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)1. 檢測(cè)定子電壓二次諧波的兩點(diǎn)接地保護(hù)。 當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)生兩點(diǎn)接地或匝間短路時(shí)，氣隙磁場(chǎng)的對(duì)稱性受到破壞，在定子繞組中感應(yīng)出二次諧波及其它偶次諧波電壓，通過(guò)監(jiān)測(cè)定子電壓二次諧波含量，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地及匝間短路的保護(hù) 。2. 切換采樣原

22、理。 在發(fā)生一點(diǎn)接地后，可以通過(guò)計(jì)算得到一點(diǎn)接地的 Rg 和 k，此后保護(hù)繼續(xù)按照原方法進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)檢測(cè)到 Rg 和 k有變化時(shí)，根據(jù)其變化大小確認(rèn)為兩點(diǎn)接地故障。 ifk，則判定為兩點(diǎn)接地故障。 6.5 6.5 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 發(fā)電機(jī)失磁通常是指發(fā)電機(jī)勵(lì)磁異常下降或勵(lì)磁完全消失的故障，發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流將逐漸衰減至零，發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨之減小，其電磁轉(zhuǎn)矩將小于原動(dòng)機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)子加速，使發(fā)電機(jī)功角 增大，當(dāng)其超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限角時(shí)，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步。 qESUIdXsXsqdU EPSinX2cossqsddU EUQXX發(fā)電機(jī)失磁的危害： 1. 從系統(tǒng)中吸收

23、大量的無(wú)功功率，造成系統(tǒng)大量無(wú)功功率缺失，若系統(tǒng)無(wú)功儲(chǔ)備不足，則引起電力系統(tǒng)電壓降低，甚至造成系統(tǒng)電壓崩潰；并因過(guò)電流而使定子過(guò)熱 ；2. 失磁后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生差頻電流，形成附加損耗，使轉(zhuǎn)子過(guò)熱； PTP P90901 13. 失磁后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和有功功率將發(fā)生周期性擺動(dòng)，并通過(guò)定子傳到機(jī)座上，引起機(jī)組振動(dòng)，威脅機(jī)組安全； 4. 低勵(lì)或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，將使端部和邊緣鐵芯過(guò)熱，發(fā)生故障。 規(guī)程規(guī)定對(duì)于不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)及失磁對(duì)電力系統(tǒng)有重大影響的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專(zhuān)用失磁保護(hù)。 1. 對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，其異步功率較大，調(diào)速器比較靈敏，可在較小的轉(zhuǎn)差下異

24、步運(yùn)行一段時(shí)間。 2. 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于其異步功率較小，調(diào)速器不靈敏，失磁異步運(yùn)行吸收無(wú)功功率大，機(jī)組振動(dòng)大，所以水輪發(fā)電機(jī)失磁后一般不允許繼續(xù)運(yùn)行 。 失磁保護(hù)判據(jù)的構(gòu)成：失磁保護(hù)判據(jù)的構(gòu)成： 存在的問(wèn)題： 超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的電容電流較大，輕載情況下，系統(tǒng)電壓較高，發(fā)電機(jī)被迫減小勵(lì)磁電壓，甚至進(jìn)相運(yùn)行，該判據(jù)易誤動(dòng)。 2. 利用機(jī)端測(cè)量阻抗的變化檢測(cè)低勵(lì)失磁故障 1. 發(fā)電機(jī)失磁故障發(fā)生在轉(zhuǎn)子回路中，可利用勵(lì)磁電壓明顯降低構(gòu)成判據(jù) ee opuu發(fā)電機(jī)在失磁過(guò)程中的機(jī)端測(cè)量阻抗 1. 失磁后到失步前22222233()()2()22sssgsssssssssssssssssjsssss

25、UUUZjXjXjXPjQIU IUPjQPjQjXPPjQUUjXePP等有功阻抗圓ssQarctgP其中，2. 臨界失步點(diǎn)（靜穩(wěn)極限阻抗圓）汽輪發(fā)電機(jī)組 90，發(fā)電機(jī)處于失去靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)sqdU EPSinX2cossqsddU EUQXX2sdUQX 發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率2222233()()2(1)2sssgsssssssssssssssssjsssUUUZjXjXjXPjQIU IUPjQPjQjXj QPjQUejXj Q2sdUQX 將 代入前式，得2222(1)2(1)222jsgssjdssjdsdsUZejXjQXXejXjXXXXjje 靜穩(wěn)極限阻抗圓，其圓周為

26、發(fā)電機(jī)以不同有功功率 P 臨界失穩(wěn)時(shí)，機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡。圓內(nèi)為靜穩(wěn)破壞區(qū)，表示發(fā)電機(jī)已超過(guò)靜穩(wěn)極限，不能再保持同步運(yùn)行。RjX-jXd-jXdjXsP1P2aabbcc發(fā)電機(jī)失磁后，測(cè)量阻抗沿等有功阻抗圓向第四象限移動(dòng)，當(dāng)它與靜穩(wěn)極限阻抗圓相交時(shí)，表示機(jī)組運(yùn)行處于靜穩(wěn)穩(wěn)定的極限，越過(guò)交點(diǎn)后，發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行狀態(tài)。逆無(wú)功失磁判據(jù) 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出感性無(wú)功功率，發(fā)生失磁到失步前， 無(wú)功功率 隨著 Eq 的減小和功角 增大而減小，Q 值由正變?yōu)樨?fù)，發(fā)電機(jī)吸收感性無(wú)功功率。定子側(cè)逆無(wú)功和過(guò)電流會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，可構(gòu)成逆無(wú)功失磁保護(hù)判據(jù)。 sqdU EPSinX2cossqsddU EUQX

27、X 發(fā)電機(jī)機(jī)端經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)，測(cè)量阻抗可能進(jìn)入第四象限，靜穩(wěn)極限阻抗圓可能誤動(dòng)，為避免該情況的發(fā)生，可采用異步邊界阻抗圓構(gòu)成失磁保護(hù)判據(jù)。RjX-jXd-jXdjXsZg1Zg2Zg3Zk異步邊界阻抗圓 系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，若兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)相等，即使無(wú)窮大系統(tǒng)Xs=0，振蕩中阻抗變化軌跡與異步邊界阻抗圓相切，該失磁保護(hù)判據(jù)也不會(huì)誤動(dòng)。RjX-jXd-jXdjXsZg振蕩對(duì)異步邊界阻抗圓的影響 若失磁發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)聯(lián)系薄弱，帶重負(fù)荷，則失磁故障發(fā)生后，阻抗變化軌跡可能要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)延時(shí)才能進(jìn)入異步邊界阻抗圓內(nèi)，可能造成該原理的失磁保護(hù)未動(dòng)作前，鄰接線路對(duì)側(cè)的后備保護(hù)已經(jīng)動(dòng)作，造成事故擴(kuò)大，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)不利

28、影響。RjX-jXd-jXdjXs異步邊界阻抗圓的分析 6.6 6.6 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)發(fā)電機(jī)失步保護(hù)失步運(yùn)行是由于發(fā)電機(jī)輸出功率的較大變化或系統(tǒng)中出現(xiàn)大擾動(dòng)引起發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩，當(dāng)系統(tǒng)擾動(dòng)或勵(lì)磁調(diào)節(jié)不當(dāng)使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的功角 大于靜穩(wěn)極限時(shí)，將因靜穩(wěn)破壞而失步。 發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行時(shí)，電流、電壓、有功功率和無(wú)功功率均出現(xiàn)大幅度波動(dòng)。大型發(fā)電機(jī)變壓器組的阻抗相對(duì)增加，因此振蕩中心常落在發(fā)電機(jī)附近或升壓變壓器范圍內(nèi)，振蕩中機(jī)端電壓周期性下降，嚴(yán)重影響廠用電及廠用機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至導(dǎo)致停機(jī)事故。 規(guī)程規(guī)定，300MW及以上發(fā)電機(jī)宜裝設(shè)失步保護(hù)。雙遮擋器特性失步保護(hù)原理假定， dAXXdSTXXX 電阻線R1、R2、R3、R4將阻抗平面分為 04 共 5 個(gè)區(qū)。正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)端測(cè)量阻抗大于R1 ，測(cè)量阻抗不會(huì)進(jìn)入 04 區(qū)。加速失步時(shí)測(cè)量阻抗從+R 向 R 方向變化，從右至左依次穿過(guò)電阻線 ；減速失步時(shí)測(cè)量阻抗軌跡從 R 向 +R 方向變化，從右至左依次穿過(guò) 。則，振蕩中心落在機(jī)端保護(hù)安裝處 M 6.7 6.7 轉(zhuǎn)子