電力系統(tǒng)繼電保護(hù)-7 發(fā)電機(jī)保護(hù)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)7 發(fā)電機(jī)保護(hù)7.1 發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型與不正常運(yùn)行狀態(tài) 發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。 發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過(guò)電流；由于負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷；由于外部不對(duì)稱(chēng)短路或不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷 （ 如單相負(fù)荷，非全相運(yùn)行等）而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流；由于突然甩負(fù)荷而引起的定子繞組過(guò)電壓；由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷；由于汽輪機(jī)主汽門(mén)突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。發(fā)電

2、機(jī)的故障裝設(shè)的保護(hù)：發(fā)電機(jī)的故障裝設(shè)的保護(hù)：對(duì)直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電流（不對(duì)直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表7.1規(guī)定的允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接規(guī)定的允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。地保護(hù)裝置。對(duì)于發(fā)電機(jī)對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，對(duì)容量在變壓器組，對(duì)容量在100MW以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于定子繞組串聯(lián)匝數(shù)于定子繞組串聯(lián)匝數(shù)90%的定子接地保護(hù)，對(duì)容量在的定子接地保護(hù)，對(duì)容量在100MW及以上的發(fā)電機(jī)及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)

3、區(qū)為，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也的定子接地保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于切機(jī)。可以動(dòng)作于切機(jī)。發(fā)電機(jī)的故障裝設(shè)的保護(hù)：發(fā)電機(jī)的故障裝設(shè)的保護(hù)：對(duì)對(duì)1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，當(dāng)定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，當(dāng)定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端時(shí)，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)。中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端時(shí)，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)。200MW及以上的發(fā)電機(jī)有條件及以上的發(fā)電機(jī)有條件時(shí)可裝設(shè)

4、雙重化橫差保護(hù)。時(shí)可裝設(shè)雙重化橫差保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地故障，對(duì)對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地故障，對(duì)1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測(cè)裝置；對(duì)期檢測(cè)裝置；對(duì)1MW以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專(zhuān)用的勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)裝置以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專(zhuān)用的勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)裝置。對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)在自動(dòng)滅磁開(kāi)對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)在自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)連鎖斷開(kāi)發(fā)電機(jī)的斷路器；對(duì)于采用半導(dǎo)體勵(lì)磁以及關(guān)斷開(kāi)時(shí)連鎖斷開(kāi)發(fā)電機(jī)的斷路器；對(duì)于采用半導(dǎo)體勵(lì)磁以及100MW及以上及以上采用電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，應(yīng)該增設(shè)直接反

5、應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化的專(zhuān)采用電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，應(yīng)該增設(shè)直接反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化的專(zhuān)用失磁保護(hù)。用失磁保護(hù)。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保護(hù)：護(hù)：對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過(guò)電流，可采用下列保護(hù)方式：對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過(guò)電流，可采用下列保護(hù)方式：1）負(fù)序過(guò)電流及單元件低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)，一般用于）負(fù)序過(guò)電流及單元件低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)，一般用于50MW及及以上發(fā)電機(jī)；以上發(fā)電機(jī)；2）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用）復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用于于1MW以上的發(fā)電機(jī)；以上的發(fā)電機(jī)；3）過(guò)電流保護(hù)

6、，用于）過(guò)電流保護(hù)，用于1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)；及以下的小型發(fā)電機(jī)；4）帶電流記憶的低壓過(guò)流保護(hù)，用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。）帶電流記憶的低壓過(guò)流保護(hù)，用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保護(hù)：護(hù)：對(duì)于由對(duì)稱(chēng)負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流對(duì)于由對(duì)稱(chēng)負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)于由不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷或外部不對(duì)稱(chēng)短路而引起的負(fù)序過(guò)電流，一般在對(duì)于由不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷或外部不對(duì)稱(chēng)短路而引起的負(fù)序過(guò)電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)

7、電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時(shí)的過(guò)電壓保護(hù)。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時(shí)的過(guò)電壓保護(hù)。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保護(hù)：護(hù)：對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過(guò)負(fù)荷，在對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過(guò)負(fù)荷，在100MW及以上，并且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系及以上，并且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)。統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)于對(duì)于300MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門(mén)突然關(guān)閉而出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異常對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門(mén)突然關(guān)閉而出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異常運(yùn)行方式，為防止損壞汽輪機(jī)，對(duì)運(yùn)行方式，為防止損壞汽

8、輪機(jī)，對(duì)200MW及以上的大容量汽輪發(fā)電及以上的大容量汽輪發(fā)電機(jī)宜裝設(shè)逆功率保護(hù)；對(duì)于燃汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)逆功率保護(hù)。機(jī)宜裝設(shè)逆功率保護(hù)；對(duì)于燃汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)逆功率保護(hù)。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)的保護(hù)：護(hù)：其它保護(hù)：如當(dāng)電力系其它保護(hù)：如當(dāng)電力系統(tǒng)振蕩影響機(jī)組安全運(yùn)統(tǒng)振蕩影響機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，在行時(shí)，在300MW機(jī)組上機(jī)組上宜裝設(shè)失步保護(hù)；當(dāng)汽宜裝設(shè)失步保護(hù)；當(dāng)汽輪機(jī)低頻運(yùn)行會(huì)造成機(jī)輪機(jī)低頻運(yùn)行會(huì)造成機(jī)械振動(dòng)，葉片損傷，對(duì)械振動(dòng)，葉片損傷，對(duì)汽輪機(jī)危害極大時(shí)，可汽輪機(jī)危害極大時(shí)，可裝設(shè)低頻保護(hù)；當(dāng)水冷裝設(shè)低頻保護(hù)；當(dāng)水冷發(fā)電機(jī)斷水時(shí)，可裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷水時(shí)，可裝設(shè)

9、斷水保護(hù)等。斷水保護(hù)等。為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動(dòng)作部的故障，在保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作于自同時(shí)，還必須動(dòng)作于自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)發(fā)電動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞組中不再感應(yīng)出電勢(shì)，組中不再感應(yīng)出電勢(shì)，繼續(xù)供給短路電流。繼續(xù)供給短路電流。（圖解：海霧對(duì)發(fā)電廠的影響）（圖解：海霧對(duì)發(fā)電廠的影響）7.2 發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)7.2.1 發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障-主要是指主要是指定子的各種相間和匝間短路故障定子的各種相間和匝

10、間短路故障，短路故障時(shí)在發(fā)電機(jī)被短接的，短路故障時(shí)在發(fā)電機(jī)被短接的繞組中將會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流繞組中將會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)本體，甚至使，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)本體，甚至使發(fā)電機(jī)報(bào)廢，危害十分嚴(yán)重，發(fā)發(fā)電機(jī)報(bào)廢，危害十分嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)修復(fù)的費(fèi)用也非常高。電機(jī)修復(fù)的費(fèi)用也非常高。由于發(fā)電機(jī)定子單相接地并不會(huì)由于發(fā)電機(jī)定子單相接地并不會(huì)引起大的短路電流，不屬于嚴(yán)重引起大的短路電流，不屬于嚴(yán)重的短路性故障。的短路性故障。發(fā)電機(jī)定子的短路故障形成比較發(fā)電機(jī)定子的短路故障形成比較復(fù)雜，大體歸納起來(lái)主要有五種復(fù)雜，大體歸納起來(lái)主要有五種情況：情況：?jiǎn)蜗嘟拥?，再由電弧引發(fā)故障點(diǎn)單相接地，再由電弧引發(fā)故障

11、點(diǎn)處相間短路；處相間短路；直接發(fā)生線棒間絕緣擊穿形成相直接發(fā)生線棒間絕緣擊穿形成相間短路；間短路；發(fā)生單相接地，再由于電位變化發(fā)生單相接地，再由于電位變化引發(fā)其他地點(diǎn)發(fā)生另一點(diǎn)的接地引發(fā)其他地點(diǎn)發(fā)生另一點(diǎn)的接地，從而構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路；，從而構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路；發(fā)電機(jī)端部放電構(gòu)成相間短路；發(fā)電機(jī)端部放電構(gòu)成相間短路； 定子繞組同一相的匝間短路故障定子繞組同一相的匝間短路故障。（一臺(tái)（一臺(tái)660MW發(fā)電機(jī)內(nèi)部圖）發(fā)電機(jī)內(nèi)部圖）7.2.2 比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)如圖如圖7-1所示，圖中以一相為例，規(guī)定一次電流所示，圖中以一相為例，規(guī)定一次電流以流入發(fā)電機(jī)為正方向：當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)生以

12、流入發(fā)電機(jī)為正方向：當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)生保護(hù)區(qū)外故障時(shí)保護(hù)區(qū)外故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為零，電器不動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障流為零，電器不動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)時(shí)流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流較大，當(dāng)其流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流較大，當(dāng)其超過(guò)整定值時(shí)，繼電器判為發(fā)生了發(fā)電機(jī)內(nèi)部超過(guò)整定值時(shí)，繼電器判為發(fā)生了發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障而作用于跳閘。故障而作用于跳閘。為了解決這個(gè)問(wèn)題，考慮到不平衡電流隨著流為了解決這個(gè)問(wèn)題，考慮到不平衡電流隨著流過(guò)過(guò)TA電流的增加而增加的因素，提出了比率制電流的增加而增加的因素，提出了比率制動(dòng)的縱差動(dòng)保護(hù)，使動(dòng)作值隨著外部短路電流動(dòng)的縱差動(dòng)保護(hù)，使動(dòng)作

13、值隨著外部短路電流的增大而自動(dòng)增大。的增大而自動(dòng)增大。（圖（圖7-1：發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理圖）：發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理圖）7.2.2 比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)（圖（圖7-2：比率制動(dòng)特性曲線）：比率制動(dòng)特性曲線）7.2.3 標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)原理標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)原理7.2.4 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的接線方式發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的接線方式 1 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯 為了對(duì)付發(fā)生一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)而另外一點(diǎn)在區(qū)外接地引起的同為了對(duì)付發(fā)生一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)而另外一點(diǎn)在區(qū)外接地引起的同相短路故障，當(dāng)有一相差動(dòng)繼電器動(dòng)作且同時(shí)有負(fù)序電壓相短路故障，當(dāng)有一相差動(dòng)繼電器動(dòng)作且同時(shí)有負(fù)

14、序電壓時(shí)也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障。時(shí)也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障。 這種動(dòng)作邏輯的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗噙@種動(dòng)作邏輯的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗郥A斷線時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，因此可斷線時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，因此可省去專(zhuān)用的省去專(zhuān)用的TA斷線閉鎖環(huán)節(jié)，且保護(hù)安全可靠。斷線閉鎖環(huán)節(jié)，且保護(hù)安全可靠。（SEL-300G發(fā)電機(jī)保護(hù)繼電器圖）發(fā)電機(jī)保護(hù)繼電器圖）7.2.4 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的接線方式發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的接線方式 2 發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)接線發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)接線不完全縱差動(dòng)保護(hù)可按下列原則選擇配置中性點(diǎn)TA的個(gè)數(shù)a/2N(a/2)+1 （7.5）式中N中性點(diǎn)側(cè)每相接入縱差動(dòng)保護(hù)的分支數(shù)；a發(fā)電機(jī)每相的并聯(lián)的分支總數(shù)。式（7.5）簡(jiǎn)

15、單地取分支總數(shù)的一半，如果分支總數(shù)是奇數(shù)，則取一半多1。由于存在N選多時(shí)相間短路靈敏度高但匝間短路靈敏度下降，N選少時(shí)匝間短路靈敏度提高而相間短路靈敏度會(huì)下降的問(wèn)題，式（7.5）選取的N是一種偏于安全的TA 配置方式。對(duì)于具體一臺(tái)發(fā)電機(jī)，上述TA 的個(gè)數(shù)選取方法并不一定是最理想的，靈敏度也不一定最高，它只是不完全縱差動(dòng)保護(hù)的一種簡(jiǎn)單的應(yīng)用方法。由于發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)僅引入了中性點(diǎn)的部分分支電流，因此在應(yīng)用時(shí)要注意以下問(wèn)題。（）TA的誤差。發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)TA的變比不再相等，不可能使用同一型號(hào)的TA，因此TA引起的不平衡電流將會(huì)增加。（）誤差源增加。除了通常的誤差以外，不完全縱差動(dòng)保護(hù)還會(huì)

16、存在一些特別的誤差源，如各分支參數(shù)的一些微小差異（氣隙不對(duì)稱(chēng)，電機(jī)振動(dòng)等）引起的不平衡。（）整定值。相對(duì)于發(fā)電機(jī)完全縱差動(dòng)保護(hù)而言，由于不完全縱差動(dòng)保護(hù)的誤差增加，在整定時(shí)應(yīng)該考慮適當(dāng)提高縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作門(mén)檻和比率制動(dòng)系數(shù)。（）靈敏度。不完全縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏度與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支上TA的布置位置及TA的個(gè)數(shù)有密切的關(guān)系。在應(yīng)用不完全縱差動(dòng)保護(hù)前應(yīng)考慮進(jìn)行必要的發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障靈敏度分析與計(jì)算。圖圖7-3：發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)：發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)原理接線（以保護(hù)原理接線（以A相為例）相為例）7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度 1 差動(dòng)保護(hù)靈敏度系數(shù)的定義與校驗(yàn)

17、差動(dòng)保護(hù)靈敏度系數(shù)的定義與校驗(yàn) 根據(jù)規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏度是在發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生兩相金屬性短路情況下差動(dòng)電流和動(dòng)作電流的比值，要求Ksen1.5。隨著對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路分析的進(jìn)一步深入，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生輕微故障的分析成為可能，可以更多地分析內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為，從而更好地選擇保護(hù)原理和方案。7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度 2 縱差動(dòng)保護(hù)的整定縱差動(dòng)保護(hù)的整定 由圖7.2可以看出，具有比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性可由A、B、C三點(diǎn)決定。對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)Id.min、Ires.min及K的整定計(jì)算。Id.min整定原則躲

18、過(guò)發(fā)電機(jī)額定工況下差動(dòng)回路中的最大不平衡電流：Id.min=Krel(Ier1+Ier2) （7.6）式中Krel可靠系數(shù)，取1.52；Ier1保護(hù)兩側(cè)的TA變比誤差產(chǎn)生的差流，取0.06Ign（Ign為發(fā)電機(jī)額定電流）；Ier2保護(hù)兩側(cè)的二次誤差（包括二次回路引線差異以及縱差動(dòng)保護(hù)輸入通道變換系數(shù)調(diào)整不一致）產(chǎn)生的差流，取0.1Ign。代入式（7.6）得Id.min(0.240.32) Ign，通常取0.3Ign。對(duì)于不完全縱差動(dòng)保護(hù)，尚需考慮發(fā)電機(jī)每相各分支電流的差異，應(yīng)適當(dāng)提高Id.min的整定值。在數(shù)字保護(hù)中，由于可由軟件對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)輸入量進(jìn)行精確地平衡調(diào)整，可有效地減小上述穩(wěn)態(tài)誤

19、差，因此發(fā)電機(jī)正常平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，在數(shù)字保護(hù)中引起的差電流很小，啟動(dòng)電流的不平衡更多的是指暫態(tài)不平衡量。（圖（圖7-2：比率制動(dòng)特性曲線）：比率制動(dòng)特性曲線）7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度 2 縱差動(dòng)保護(hù)的整定縱差動(dòng)保護(hù)的整定 由圖7.2可以看出，具有比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性可由A、B、C三點(diǎn)決定。對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)Id.min、Ires.min及K的整定計(jì)算。Ires.min的整定。拐點(diǎn)電流Ires.min的大小，決定保護(hù)開(kāi)始產(chǎn)生制動(dòng)作用的電流的大小。由圖7.2可以看出，在啟動(dòng)電流Id.min及動(dòng)作特性曲線的斜率犓保持不變的情況下

20、，Ires.min越小，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)越小，而制動(dòng)區(qū)增大；反之亦然。因此，拐點(diǎn)電流的大小直接影響差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度。通常拐點(diǎn)電流整定計(jì)算式為Ires.min(0.51.0) Ign（圖（圖7-2：比率制動(dòng)特性曲線）：比率制動(dòng)特性曲線）7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度 2 縱差動(dòng)保護(hù)的整定縱差動(dòng)保護(hù)的整定 由圖7.2可以看出，具有比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性可由A、B、C三點(diǎn)決定。對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)Id.min、Ires.min及K的整定計(jì)算。（圖（圖7-2：比率制動(dòng)特性曲線）：比率制動(dòng)特性曲線）7.2.5 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈

21、敏度發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度影響差動(dòng)回路中的最大不平衡電流的因素：影響差動(dòng)回路中的最大不平衡電流的因素： Krel可靠系數(shù)，取1.31.5； Kf暫態(tài)特性系數(shù)，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號(hào)完全相同且二次回路參數(shù)相同時(shí)，Kf0，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號(hào)不同時(shí)，Kf可取0.050.1； Id.max最大動(dòng)作電流。 將以上數(shù)據(jù)代入式（7.10）得Id.max(0.260.45)Ik.max。令I(lǐng)d.maxIunb.max，代入式（7.8），可得Kres(0.260.45)。 因此，對(duì)于發(fā)電機(jī)完全縱差動(dòng)保護(hù)，Kres可取0.3；而對(duì)于不完全縱差動(dòng)保護(hù),Kres可取0.30.4。而制動(dòng)線斜率犓則可以根據(jù)Ik.m

22、ax與Kres推導(dǎo)得出。7.2.6 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)1 發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)基本原理發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)基本原理裂相橫差保護(hù)裂相橫差保護(hù)大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過(guò)相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過(guò)相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中電勢(shì)不再相等，出現(xiàn)因電勢(shì)差相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中電勢(shì)不再相等，出現(xiàn)因電勢(shì)差而在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流。利用這個(gè)環(huán)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組而在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流。利用這個(gè)環(huán)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間

23、短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差保護(hù)的原理。匝間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差保護(hù)的原理。圖圖7.4某一繞組內(nèi)部匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)某一繞組內(nèi)部匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)7.2.6 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)1 發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)基本原理發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)基本原理裂相橫差保護(hù)裂相橫差保護(hù)大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過(guò)相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過(guò)相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中電勢(shì)不再相等，出現(xiàn)因電勢(shì)差相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中電勢(shì)不再相等，出現(xiàn)因電勢(shì)差而

24、在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流。利用這個(gè)環(huán)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組而在各繞組間產(chǎn)生的環(huán)流。利用這個(gè)環(huán)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差保護(hù)的原理。匝間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差保護(hù)的原理。圖圖7.5同相不同繞組匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)同相不同繞組匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)7.2.6 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù) 2 單元件橫差動(dòng)保護(hù)基本原理單元件橫差動(dòng)保護(hù)基本原理單元件橫差動(dòng)匝間短路保護(hù)能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開(kāi)焊及機(jī)內(nèi)繞組相間短路。其原理圖如圖7-6所示。實(shí)際發(fā)電機(jī)不同中性點(diǎn)間有不平衡電流：（1）定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端的電勢(shì)及支路電流有差異；（2）發(fā)電機(jī)定子

25、氣隙磁場(chǎng)不完全均勻，在不同定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)不同；（3）轉(zhuǎn)子偏心，在不同的定子繞組中產(chǎn)生不同電勢(shì)；（4）存在三次諧波電流。單元件橫差保護(hù)動(dòng)作電流必須要克服這些不平衡量，按下式整定：?jiǎn)卧M差保護(hù)動(dòng)作電流必須要克服這些不平衡量，按下式整定：IsetKrel(Iunb1+Iunb2+Iunb3) (7.11)式中Iunb1額定工況下，同相不同分支繞組由于繞組之間參數(shù)的差異產(chǎn)生的不平衡電流，由于是三相之和，一般可取32% IgN；Iunb2磁場(chǎng)氣隙不平衡產(chǎn)生的不平衡電流，一般可取5% IgN；Iunb3轉(zhuǎn)子偏心（包括正常和異常工況）產(chǎn)生的不平衡電流，一般可取10% IgN；Krel可靠系數(shù)，取

26、1.21.5。將各參數(shù)代入式（7.11）中，得Iset(0.250.31) IgN，一般可以選取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(0.20.3) IgN。必要時(shí)，應(yīng)采用實(shí)測(cè)值來(lái)進(jìn)行整定。實(shí)際很多情況下存在較大的三次諧波不平衡電流。因此，單元件橫差保護(hù)需要具有性能良好的三次諧波濾過(guò)器。（圖（圖7-6：?jiǎn)卧M差動(dòng)保護(hù)接線原理圖）：?jiǎn)卧M差動(dòng)保護(hù)接線原理圖）7.2.7 縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù) 1 縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)基本原理縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)基本原理 縱向零序電壓縱向零序電壓發(fā)電機(jī)定子繞組在其同一分支匝間或同發(fā)電機(jī)定子繞組在其同一分支匝間或同相

27、不同分支間發(fā)生短路故障時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)縱向不對(duì)稱(chēng)（即相不同分支間發(fā)生短路故障時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)縱向不對(duì)稱(chēng)（即機(jī)端相對(duì)于中性點(diǎn)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)），從而產(chǎn)生所謂的縱向零機(jī)端相對(duì)于中性點(diǎn)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)），從而產(chǎn)生所謂的縱向零序電壓。序電壓。 該電壓由專(zhuān)用電壓互感器（互感器一次中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中該電壓由專(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)通過(guò)高壓電纜連接起來(lái)，而不允許接地）的開(kāi)口三角性點(diǎn)通過(guò)高壓電纜連接起來(lái)，而不允許接地）的開(kāi)口三角形繞組兩端取得。當(dāng)測(cè)量到縱向零序電壓超過(guò)定值時(shí)，保形繞組兩端取得。當(dāng)測(cè)量到縱向零序電壓超過(guò)定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。護(hù)動(dòng)作。（水力發(fā)電機(jī)的定子繞組圖）（水力發(fā)電機(jī)的定子繞組圖）7.2.7 縱向

28、零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù) 2 縱向零序電壓的整定縱向零序電壓的整定對(duì)縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算的步驟：對(duì)縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算的步驟：對(duì)發(fā)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并估算發(fā)生最少匝數(shù)匝間短路時(shí)的最小縱向?qū)Πl(fā)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并估算發(fā)生最少匝數(shù)匝間短路時(shí)的最小縱向零序電壓值；零序電壓值；據(jù)此進(jìn)行整定和靈敏度校核；據(jù)此進(jìn)行整定和靈敏度校核；考慮躲開(kāi)各種因素引起的不平衡電壓?？紤]躲開(kāi)各種因素引起的不平衡電壓。實(shí)用中，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)的動(dòng)作電壓可按下式進(jìn)行整定實(shí)用中，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)的動(dòng)作電壓可按下式進(jìn)行整定：

29、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)動(dòng)作電壓一般可取運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)動(dòng)作電壓一般可取2.53V。1. 需要指出，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)也需要具有性能良好的濾除需要指出，縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)也需要具有性能良好的濾除三次諧波的濾波器。三次諧波的濾波器。7.2.7 縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù) 3 負(fù)序功率方向元件負(fù)序功率方向元件 為防止區(qū)外故障時(shí)匝間短路保護(hù)誤動(dòng)作，可以增設(shè)負(fù)序功為防止區(qū)外故障時(shí)匝間短路保護(hù)誤動(dòng)作，可以增設(shè)負(fù)序功率方向元件。同樣，負(fù)序功率方向元件的動(dòng)作方向，應(yīng)根率方向元件。同樣，負(fù)序功率方向元件的動(dòng)作方向

30、，應(yīng)根據(jù)不同發(fā)電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)來(lái)加以確定：據(jù)不同發(fā)電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)來(lái)加以確定： 對(duì)于定子繞組匝間短路時(shí)能產(chǎn)生較大負(fù)序功率的發(fā)電機(jī)（對(duì)于定子繞組匝間短路時(shí)能產(chǎn)生較大負(fù)序功率的發(fā)電機(jī)（例如，定子繞組呈單例如，定子繞組呈單Y型連接的型連接的125MW汽輪發(fā)電機(jī)）：負(fù)汽輪發(fā)電機(jī)）：負(fù)序功率方向元件的動(dòng)作方向應(yīng)指向發(fā)電機(jī)。此時(shí)，負(fù)序功序功率方向元件的動(dòng)作方向應(yīng)指向發(fā)電機(jī)。此時(shí)，負(fù)序功率方向元件為允許式，即發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)方向元件動(dòng)作率方向元件為允許式，即發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)方向元件動(dòng)作，其接點(diǎn)閉合允許匝間保護(hù)動(dòng)作。，其接點(diǎn)閉合允許匝間保護(hù)動(dòng)作。 對(duì)靈敏度不滿足要求的發(fā)電機(jī)：可采用閉鎖方式，即方向?qū)`敏度

31、不滿足要求的發(fā)電機(jī)：可采用閉鎖方式，即方向元件采用常閉接點(diǎn)方式。當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，接點(diǎn)打開(kāi)，元件采用常閉接點(diǎn)方式。當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，接點(diǎn)打開(kāi)，閉鎖保護(hù)，可防止保護(hù)誤動(dòng)。閉鎖保護(hù)，可防止保護(hù)誤動(dòng)。7.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)7.3.1 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)電氣量的特征發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)電氣量的特征中性點(diǎn)不接地的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相中性點(diǎn)不接地的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)，接地電容電流應(yīng)在規(guī)定的允許值之接地時(shí)，接地電容電流應(yīng)在規(guī)定的允許值之內(nèi)，如表內(nèi)，如表7.1所示。大型發(fā)電機(jī)由于造價(jià)昂所示。大型發(fā)電機(jī)由于造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修困難，且容量的增大使貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修困難，

32、且容量的增大使得其接地故障電流也隨之增大，為了防止故得其接地故障電流也隨之增大，為了防止故障電流燒壞鐵芯，大型發(fā)電機(jī)有的裝設(shè)了消障電流燒壞鐵芯，大型發(fā)電機(jī)有的裝設(shè)了消弧線圈，通過(guò)消弧線圈的電感電流與接地電弧線圈，通過(guò)消弧線圈的電感電流與接地電容電流的相互抵消，把定子單相接地故障電容電流的相互抵消，把定子單相接地故障電流限制在規(guī)定的允許值之內(nèi)。流限制在規(guī)定的允許值之內(nèi)。（安裝在秦皇島上的兩臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)圖）（安裝在秦皇島上的兩臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)圖）對(duì)于中性點(diǎn)采用高阻接地方式對(duì)于中性點(diǎn)采用高阻接地方式的發(fā)電機(jī)（即中性點(diǎn)經(jīng)配電變的發(fā)電機(jī)（即中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器接地，配電變壓器的二次壓器接地，配電變壓器的二次側(cè)

33、接小電阻），其主要目的是側(cè)接小電阻），其主要目的是限制發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)的暫態(tài)限制發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)的暫態(tài)過(guò)電壓，防止暫態(tài)過(guò)電壓破壞過(guò)電壓，防止暫態(tài)過(guò)電壓破壞定子繞組絕緣，但另一方面也定子繞組絕緣，但另一方面也人為地增大了故障電流。因此人為地增大了故障電流。因此采用這種方式接地的發(fā)電機(jī)定采用這種方式接地的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)應(yīng)選擇盡快跳閘。子接地保護(hù)應(yīng)選擇盡快跳閘。7.3.1 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)電氣量的特征發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)電氣量的特征假設(shè)A相在距離定子繞組中性點(diǎn) 處發(fā)生金屬性接地故障，如圖7.7所示。作近似估計(jì)時(shí)機(jī)端各相對(duì)地電動(dòng)勢(shì)為（圖（圖7-7a：發(fā)電機(jī)定子繞：發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地

34、時(shí)的電路圖）組單相接地時(shí)的電路圖）（圖（圖7-7b：相量圖）：相量圖）零序等效網(wǎng)絡(luò)如下所示，故障點(diǎn)的接地電流為：零序等效網(wǎng)絡(luò)如下所示，故障點(diǎn)的接地電流為：欠補(bǔ)償運(yùn)行方式欠補(bǔ)償運(yùn)行方式-補(bǔ)償?shù)母行噪娏餍∮诮拥厝菪噪娏鳎@樣有利于減小電力變壓器補(bǔ)償?shù)母行噪娏餍∮诮拥厝菪噪娏?，這樣有利于減小電力變壓器耦合電容傳遞的過(guò)電壓。在大型發(fā)電機(jī)耦合電容傳遞的過(guò)電壓。在大型發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線的情況下，由于總電變壓器組單元接線的情況下，由于總電容為定值，一般采用欠補(bǔ)償運(yùn)行方式。容為定值，一般采用欠補(bǔ)償運(yùn)行方式。7.3.2 利用零序電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)利用零序電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)零序電壓隨故障點(diǎn)位置

35、變化的曲線圖如右所零序電壓隨故障點(diǎn)位置變化的曲線圖如右所示。越靠近機(jī)端，故障點(diǎn)的零序電壓就越高示。越靠近機(jī)端，故障點(diǎn)的零序電壓就越高，可以利用基波零序電壓構(gòu)成定子單相接地，可以利用基波零序電壓構(gòu)成定子單相接地保護(hù)。保護(hù)。零序電壓保護(hù)常用于發(fā)電機(jī)變壓器組零序電壓保護(hù)常用于發(fā)電機(jī)變壓器組(下圖下圖左左)接地保護(hù)。其原理接線如下圖右所示。接地保護(hù)。其原理接線如下圖右所示。影響不平衡零序電壓的因素主要有：影響不平衡零序電壓的因素主要有：發(fā)電機(jī)的三次諧波電勢(shì)；發(fā)電機(jī)的三次諧波電勢(shì)；機(jī)端三相機(jī)端三相TV各相間變比誤差；各相間變比誤差；發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)中三相對(duì)地絕緣不一致；發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)中三相對(duì)地絕緣不一致；

36、主變高壓側(cè)接地故障時(shí)由變壓器高壓側(cè)傳遞主變高壓側(cè)接地故障時(shí)由變壓器高壓側(cè)傳遞到發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的零序電壓。到發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的零序電壓。零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開(kāi)開(kāi)口三角繞組或中性點(diǎn)口三角繞組或中性點(diǎn)TV二次側(cè)。二次側(cè)。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘且零序電壓取當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘且零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開(kāi)口三角繞組時(shí)開(kāi)口三角繞組時(shí)需要有需要有TV一次側(cè)斷線的閉鎖措施。一次側(cè)斷線的閉鎖措施。7.3.3 三次諧波電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)三次諧波電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù) 1 保護(hù)原理保護(hù)原理把發(fā)電機(jī)的對(duì)地電容等效地看作集中在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)把發(fā)電機(jī)的對(duì)地電容等效地看作集中在發(fā)電機(jī)的

37、中性點(diǎn)N 和機(jī)端和機(jī)端S，且每相，且每相的電容大小都是的電容大小都是0.5Cf，并將發(fā)電機(jī)端引出線、升壓變壓器、廠用變壓器以及，并將發(fā)電機(jī)端引出線、升壓變壓器、廠用變壓器以及電壓互感器等設(shè)備的每相對(duì)地電容電壓互感器等設(shè)備的每相對(duì)地電容Cw 也等效在機(jī)端，并設(shè)三次諧波電動(dòng)勢(shì)為也等效在機(jī)端，并設(shè)三次諧波電動(dòng)勢(shì)為E3。332()fSfwCUECC3322()fwNfwCCUECC332fSNfwCUUCC發(fā)電機(jī)端的三次諧波電壓為：發(fā)電機(jī)端的三次諧波電壓為： 等值電路如下：等值電路如下：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓為：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓為：機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為機(jī)端三次諧

38、波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為323 (2)SfwXCC3333729(2)fwSSNNfwCCUXUXCC發(fā)電機(jī)端對(duì)三次諧波的等值電抗為：發(fā)電機(jī)端對(duì)三次諧波的等值電抗為： 等值電路如下：等值電路如下：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)對(duì)三次諧波的等值電抗為：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)對(duì)三次諧波的等值電抗為：機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)三次諧波電壓之比為7.3.3 三次諧波電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)三次諧波電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，設(shè)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，設(shè)接地發(fā)生在距中性點(diǎn)接地發(fā)生在距中性點(diǎn)，其等值電路如圖，其等值電路如圖7.13

39、所示，此時(shí)不管發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)是否接有消弧線所示，此時(shí)不管發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)是否接有消弧線圈，總是有圈，總是有UN3=E3和和US3=(1-)E3，兩者相比，兩者相比，得，得（圖（圖7-13：發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)三：發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)三次諧波電動(dòng)勢(shì)分布的等值電路圖）次諧波電動(dòng)勢(shì)分布的等值電路圖）（圖（圖7-14：中性點(diǎn)電壓和機(jī)端電壓隨故障點(diǎn)的變化曲線）：中性點(diǎn)電壓和機(jī)端電壓隨故障點(diǎn)的變化曲線）利用三次諧波構(gòu)成的接地保護(hù)可以反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組中利用三次諧波構(gòu)成的接地保護(hù)可以反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組中0.15范圍內(nèi)的單相接地故障，范圍內(nèi)的單相接地故障，且當(dāng)故障點(diǎn)越靠近發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，保護(hù)的靈敏性就越高。且當(dāng)故障點(diǎn)越靠近發(fā)

40、電機(jī)機(jī)端時(shí)，保護(hù)的靈敏性就越高。7.3.3 三次諧波電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)三次諧波電壓構(gòu)成的定子單相接地保護(hù)2 反應(yīng)三次諧波電壓比值的定子單相接地保護(hù)反應(yīng)三次諧波電壓比值的定子單相接地保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為：動(dòng)作判據(jù)為：式中式中整定比值。需要指出，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地與發(fā)整定比值。需要指出，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地與發(fā)電機(jī)經(jīng)配電變壓器高阻接地，兩者的整定比值電機(jī)經(jīng)配電變壓器高阻接地，兩者的整定比值是有區(qū)別的。是有區(qū)別的。3 改進(jìn)的反應(yīng)三次諧波電壓比值的定子單相接地保護(hù)改進(jìn)的反應(yīng)三次諧波電壓比值的定子單相接地保護(hù)改進(jìn)的動(dòng)作判據(jù)為：改進(jìn)的動(dòng)作判據(jù)為：發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地時(shí)：發(fā)電機(jī)

41、發(fā)生單相接地時(shí)：33/SNUU333SpNNUK UU7.3.4 利用零序電壓和疊加電源構(gòu)成利用零序電壓和疊加電源構(gòu)成100定子單相接地保護(hù)定子單相接地保護(hù)疊加電源方式的疊加電源方式的100%定子單相接地保護(hù)采用疊加低頻電源方式定子單相接地保護(hù)采用疊加低頻電源方式疊加電源頻率主要是疊加電源頻率主要是12.5Hz和和20Hz兩種，由發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器或兩種，由發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)變壓器或發(fā)電機(jī)端發(fā)電機(jī)端TV開(kāi)口處注入一次發(fā)電機(jī)定子繞組。這種方式能夠獨(dú)立地開(kāi)口處注入一次發(fā)電機(jī)定子繞組。這種方式能夠獨(dú)立地檢測(cè)接地故障，與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式無(wú)關(guān)；不僅在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的檢測(cè)接地故障，與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式無(wú)關(guān)；不僅在

42、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的狀態(tài)下可以檢測(cè)，而且在發(fā)電機(jī)靜止或是啟動(dòng)、停機(jī)的過(guò)程中同樣能狀態(tài)下可以檢測(cè)，而且在發(fā)電機(jī)靜止或是啟動(dòng)、停機(jī)的過(guò)程中同樣能夠檢測(cè)故障。更重要的是，這種方式對(duì)定子繞組各處故障檢測(cè)的靈敏夠檢測(cè)故障。更重要的是，這種方式對(duì)定子繞組各處故障檢測(cè)的靈敏度相同。度相同。圖圖7-15：疊加：疊加20Hz低頻電源構(gòu)成的低頻電源構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)定子接地保護(hù)7.4 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)7.4.1 負(fù)序電流保護(hù)的作用負(fù)序電流保護(hù)的作用負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方及所持續(xù)負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方及所持續(xù)的時(shí)間的乘積。在最嚴(yán)重情況下，假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

43、子為絕熱體（即不向的時(shí)間的乘積。在最嚴(yán)重情況下，假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（即不向周?chē)幔?，則不使轉(zhuǎn)子過(guò)熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間的關(guān)系，可用周?chē)幔?，則不使轉(zhuǎn)子過(guò)熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間的關(guān)系，可用下式表示：下式表示：隨著發(fā)電機(jī)組容量不斷增大，它所允許承受負(fù)序過(guò)負(fù)隨著發(fā)電機(jī)組容量不斷增大，它所允許承受負(fù)序過(guò)負(fù)荷能力也隨之下降（荷能力也隨之下降（A值減?。?。例如取值減?。?。例如取600MW汽輪汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)A的設(shè)計(jì)值為的設(shè)計(jì)值為4，其允許負(fù)序電流與持續(xù)時(shí)間的，其允許負(fù)序電流與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系如圖關(guān)系如圖7-16中的曲線中的曲線abcde所示。所示。（圖（圖7-16：兩段定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特

44、性）：兩段定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性）7.4.2 定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)（圖（圖7-17：發(fā)電機(jī)負(fù)序電流及單相式電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)原理接線圖）：發(fā)電機(jī)負(fù)序電流及單相式電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)原理接線圖）單相式低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)-由接于相電流上的過(guò)電流繼電器KA1和接于線電壓上的低電壓繼電器KV組成單相式的低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)，以專(zhuān)門(mén)反應(yīng)三相對(duì)稱(chēng)短路，與負(fù)序過(guò)電流保護(hù)是并聯(lián)工作的，也經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器KT1的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。KA3則具有較小的整定值，當(dāng)負(fù)序電流超過(guò)發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期允許值時(shí)，經(jīng)時(shí)間繼電器KT2的延時(shí)后，發(fā)出發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷信號(hào)。整定原則：按照躲開(kāi)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電

45、流值和最大負(fù)荷下負(fù)序過(guò)濾器的不平衡電流（均應(yīng)考慮繼電器的返回系數(shù)）來(lái)確定。繼電器KA2具有較大的整定值，經(jīng)時(shí)間繼電器KT1的延時(shí)后動(dòng)作于發(fā)電機(jī)跳閘，以作為防止轉(zhuǎn)子過(guò)熱和后備保護(hù)之用。在選擇動(dòng)作電流時(shí)，應(yīng)當(dāng)給出一個(gè)計(jì)算時(shí)間tcal，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，值班人員有可能采取措施來(lái)消除產(chǎn)生負(fù)序電流的運(yùn)行方式。7.4.2 定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)如果將按照上述原則整定的兩段式定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)，應(yīng)用于直接冷卻的大容量發(fā)電機(jī)，例如A=4的600MW 機(jī)組上，其定值根據(jù)式（7.34），采用0.5I2 、4s動(dòng)作于跳閘和0.1I2 、10s作用于信號(hào)，其保護(hù)動(dòng)作時(shí)限特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線的

46、配合情況標(biāo)示于圖7.16中。由此可見(jiàn)：在曲線ab段內(nèi)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限（4s）大于發(fā)電機(jī)允許的時(shí)間，因此，可能出現(xiàn)發(fā)電機(jī)已被損壞而保護(hù)尚未動(dòng)作的情況。在曲線bc段內(nèi)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限小于發(fā)電機(jī)的允許時(shí)間，從發(fā)電機(jī)能繼續(xù)安全運(yùn)行的角度來(lái)看，在不該切除的時(shí)候就將它切除了，因此，沒(méi)有充分利用發(fā)電機(jī)本身所具有的承受負(fù)序電流的能力。在曲線cd段內(nèi)，是靠保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)信號(hào)，然后由值班人員來(lái)處理的。但當(dāng)負(fù)序電流靠近c(diǎn)點(diǎn)附近時(shí)，發(fā)電機(jī)所允許的時(shí)間與保護(hù)裝置動(dòng)作的時(shí)間實(shí)際相差很小，因此，就可能發(fā)生保護(hù)給出信號(hào)后，值班人員還未來(lái)得及處理時(shí)，發(fā)電機(jī)已超過(guò)了允許時(shí)間。由此可見(jiàn)，在cd段內(nèi)只動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)也是不安全

47、的。在曲線的de段內(nèi)，保護(hù)根本不反應(yīng)。結(jié)論：兩段式定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線不能很好地配合。此外，它也不能反映負(fù)序電流變化時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱積累過(guò)程。（圖（圖7-16：兩段定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性）：兩段定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性）7.4.3 反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)反時(shí)限曲線特性如圖反時(shí)限曲線特性如圖7-19所示。它由上限定時(shí)限、反時(shí)限、下限定時(shí)所示。它由上限定時(shí)限、反時(shí)限、下限定時(shí)限三部分組成。限三部分組成。發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)邏輯圖如圖發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)邏輯圖如圖7-20所示：所示：負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)地負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)

48、地模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過(guò)程，模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過(guò)程，并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱積累并不立即消失，而熱積累并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此是慢慢地散熱消失，如此時(shí)負(fù)序電流再次增大，則時(shí)負(fù)序電流再次增大，則上一次的熱積累將成為該上一次的熱積累將成為該次的初值。次的初值。圖圖7-20：發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)邏輯圖：發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)邏輯圖圖圖7.19反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性曲線反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性曲線7.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)7.5.1 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果發(fā)電機(jī)失磁故障發(fā)電機(jī)失磁故障發(fā)電機(jī)的勵(lì)

49、磁突然全部消失或部分消失。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因引起失磁的原因 轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。失磁故障的形式失磁故障的形式 勵(lì)磁繞組直接短路或經(jīng)勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組閉路引勵(lì)磁繞組直接短路或經(jīng)勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組閉路引起失磁、勵(lì)磁繞組開(kāi)路引起失磁、勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接而失磁，起失磁、勵(lì)磁繞組開(kāi)路引起失磁、勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接而失磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)整流器閉路（交流電源消失）失磁。勵(lì)磁繞組經(jīng)整流器閉路（交流電

50、源消失）失磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)：當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)：發(fā)電機(jī)失磁后將從電力系統(tǒng)中吸取感性無(wú)功功率發(fā)電機(jī)失磁后將從電力系統(tǒng)中吸取感性無(wú)功功率; fg 為對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率，為對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率，fs 為系統(tǒng)的頻率。為系統(tǒng)的頻率。7.5.1 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果 當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁進(jìn)入異步運(yùn)行時(shí)，將對(duì)電力系當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁進(jìn)入異步運(yùn)行時(shí)，將對(duì)電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生以下影響：統(tǒng)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生以下影響： 需要從電力系統(tǒng)中吸收很大的無(wú)功功率以建需要從電力系統(tǒng)中吸收很大的無(wú)功功率以建立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)。立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)。 由于從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率將引起電力由于從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率將引起

51、電力系統(tǒng)的電壓下降，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)的電壓下降，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。系統(tǒng)瓦解。 在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率為在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率為fg -fs的差的差頻電流。頻電流。 有很大的電磁轉(zhuǎn)矩周期性地作用在發(fā)電機(jī)軸有很大的電磁轉(zhuǎn)矩周期性地作用在發(fā)電機(jī)軸系上，并通過(guò)定子傳到機(jī)座上，引起機(jī)組振系上，并通過(guò)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。動(dòng)，直接威脅著機(jī)組的安全。 低勵(lì)磁或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，低勵(lì)磁或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，將使端部和邊段鐵芯過(guò)熱。將使端部和邊段鐵芯過(guò)熱。（PGL水輪機(jī)控制保護(hù)屏圖）水輪機(jī)控制保護(hù)屏圖）7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁

52、后的機(jī)端測(cè)量阻發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗抗（發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)裝置圖）（發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)裝置圖）7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗抗1 發(fā)電機(jī)在失磁過(guò)程中的機(jī)端測(cè)量阻抗發(fā)電機(jī)在失磁過(guò)程中的機(jī)端測(cè)量阻抗(1) 失磁后到失步前失磁后到失步前在這一階段中，發(fā)電機(jī)端的測(cè)量阻抗為：在這一階段中，發(fā)電機(jī)端的測(cè)量阻抗為：其阻抗的軌跡在復(fù)數(shù)抗平面上如下圖所示：其阻抗的軌跡在復(fù)數(shù)抗平面上如下圖所示：由于這個(gè)圓是在某一定有功功率由于這個(gè)圓是在某一定有功功率 不變的條件下做出的，因此稱(chēng)為等不變的條件下做出的，因此稱(chēng)為等有功阻抗圓。機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡與有功阻抗圓。機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡與P有密切關(guān)系

53、，對(duì)應(yīng)不同的值有有密切關(guān)系，對(duì)應(yīng)不同的值有不同的阻抗圓，且不同的阻抗圓，且P越大時(shí)圓的直徑越小。越大時(shí)圓的直徑越小。7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗抗(2) 臨界失步點(diǎn)臨界失步點(diǎn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組，當(dāng)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組，當(dāng)=90時(shí)，發(fā)電機(jī)處于失去靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)處于失去靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，稱(chēng)為臨界失步點(diǎn)。此時(shí)輸送到受端的無(wú)功功率為（見(jiàn)式，稱(chēng)為臨界失步點(diǎn)。此時(shí)輸送到受端的無(wú)功功率為（見(jiàn)式7-37）：）：此時(shí)機(jī)端的測(cè)量阻抗為：此時(shí)機(jī)端的測(cè)量阻抗為：其軌跡也是一個(gè)圓的方程，如下圖所示：其軌跡也是一個(gè)圓的方程，如下圖所示：這個(gè)圓稱(chēng)為靜穩(wěn)阻抗圓，也稱(chēng)等無(wú)功阻抗圓。其圓周

54、為發(fā)電機(jī)以不同這個(gè)圓稱(chēng)為靜穩(wěn)阻抗圓，也稱(chēng)等無(wú)功阻抗圓。其圓周為發(fā)電機(jī)以不同的有功功率的有功功率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)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)。7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗抗(3) 靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段可用圖靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段可用圖7.24所示的等效電路來(lái)表示，此時(shí)所示的等效電路來(lái)表示，此時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗應(yīng)為機(jī)端測(cè)量阻抗應(yīng)為（圖（圖7-24：異步電機(jī)等效圖）：異步電機(jī)等效圖）（圖（圖7-25：發(fā)電機(jī)端測(cè)量：發(fā)電機(jī)端測(cè)量阻抗在失磁后阻抗在失磁后 的變化軌跡）

55、的變化軌跡）7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗抗2 發(fā)電機(jī)在其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗發(fā)電機(jī)在其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗（1）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及外部故障時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及外部故障時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗當(dāng)發(fā)電機(jī)向外輸送有功功率和無(wú)功功率時(shí)，其機(jī)端測(cè)量阻抗當(dāng)發(fā)電機(jī)向外輸送有功功率和無(wú)功功率時(shí)，其機(jī)端測(cè)量阻抗Zg位于第一象限位于第一象限，如圖，如圖7.26中的中的Zg1，它與，它與R軸的夾角軸的夾角為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角。當(dāng)發(fā)電為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角。當(dāng)發(fā)電機(jī)只輸出有功功率時(shí)，測(cè)量阻抗機(jī)只輸出有功功率時(shí)，測(cè)量阻抗Zg2位于位于R軸上。當(dāng)發(fā)電機(jī)欠激運(yùn)行時(shí)

56、，向外軸上。當(dāng)發(fā)電機(jī)欠激運(yùn)行時(shí)，向外輸送有功功率，同時(shí)從電力系統(tǒng)吸收一部分無(wú)功功率（輸送有功功率，同時(shí)從電力系統(tǒng)吸收一部分無(wú)功功率（Q值變?yōu)樨?fù)），但仍值變?yōu)樨?fù)），但仍保持同步并列運(yùn)行，此時(shí)，測(cè)量阻抗保持同步并列運(yùn)行，此時(shí)，測(cè)量阻抗Zg3位于第四象限。位于第四象限。（2）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗圖圖7.26發(fā)電機(jī)在各種運(yùn)發(fā)電機(jī)在各種運(yùn)行情況下的機(jī)端測(cè)量阻抗行情況下的機(jī)端測(cè)量阻抗（圖（圖7-27：系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)：系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗的變化軌跡）端測(cè)量阻抗的變化軌跡）7.5.2 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗抗 （3）發(fā)電機(jī)自

57、同步并列時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗）發(fā)電機(jī)自同步并列時(shí)的機(jī)端測(cè)量阻抗 在發(fā)電機(jī)接近于額定轉(zhuǎn)速，不加勵(lì)磁而投入斷路器的瞬間在發(fā)電機(jī)接近于額定轉(zhuǎn)速，不加勵(lì)磁而投入斷路器的瞬間，與發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)發(fā)生失磁的情況實(shí)質(zhì)上是一樣的。，與發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)發(fā)生失磁的情況實(shí)質(zhì)上是一樣的。但由于自同步并列的方式是在斷路器投入后立即給發(fā)電機(jī)但由于自同步并列的方式是在斷路器投入后立即給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，因此，發(fā)電機(jī)無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行的時(shí)間極短。對(duì)此情加上勵(lì)磁，因此，發(fā)電機(jī)無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行的時(shí)間極短。對(duì)此情況，應(yīng)該采取措施防止失磁保護(hù)的誤動(dòng)作。況，應(yīng)該采取措施防止失磁保護(hù)的誤動(dòng)作。7.5.3 失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子判據(jù)失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子判據(jù) 失磁保護(hù)的轉(zhuǎn)子判據(jù)

58、，便是根據(jù)失磁后失磁保護(hù)的轉(zhuǎn)子判據(jù)，便是根據(jù)失磁后uf初期下降（以至初期下降（以至到負(fù)）的特點(diǎn)來(lái)判別失磁故障。到負(fù)）的特點(diǎn)來(lái)判別失磁故障。 1.整定值固定的轉(zhuǎn)子判據(jù)整定值固定的轉(zhuǎn)子判據(jù) 由轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，可整定為由轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，可整定為Ufset=0.8uf0（7.45） 式中式中uf0發(fā)電機(jī)空載勵(lì)磁電壓。發(fā)電機(jī)空載勵(lì)磁電壓。 整定值固定的方式，在發(fā)電機(jī)輸出有功功率較大的情況下整定值固定的方式，在發(fā)電機(jī)輸出有功功率較大的情況下發(fā)生部分失磁時(shí)，測(cè)量阻抗可能已越過(guò)靜穩(wěn)邊界，但發(fā)生部分失磁時(shí)，測(cè)量阻抗可能已越過(guò)靜穩(wěn)邊界，但uf仍仍大于動(dòng)作值，以致按此轉(zhuǎn)子判據(jù)整定的保護(hù)仍未動(dòng)作。因大

59、于動(dòng)作值，以致按此轉(zhuǎn)子判據(jù)整定的保護(hù)仍未動(dòng)作。因此，目前趨向于采用按當(dāng)前有功負(fù)荷下靜穩(wěn)邊界所對(duì)應(yīng)的此，目前趨向于采用按當(dāng)前有功負(fù)荷下靜穩(wěn)邊界所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓整定。勵(lì)磁電壓整定。7.5.3 失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子判據(jù)失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子判據(jù)2 整定值隨有功功率而改變的轉(zhuǎn)子判據(jù)整定值隨有功功率而改變的轉(zhuǎn)子判據(jù)發(fā)電機(jī)在某一有功負(fù)荷發(fā)電機(jī)在某一有功負(fù)荷P時(shí)失磁，其達(dá)到靜穩(wěn)邊界所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓時(shí)失磁，其達(dá)到靜穩(wěn)邊界所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓也是某一定值。轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器即按此值整定，當(dāng)也是某一定值。轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器即按此值整定，當(dāng)P改變時(shí)，整定改變時(shí)，整定值跟隨改變。值跟隨改變。（圖（圖7-28：極限勵(lì)磁電壓：極限勵(lì)磁電壓與有功功

60、率的關(guān)系曲線）與有功功率的關(guān)系曲線）7.5.4 失磁保護(hù)的構(gòu)成方式失磁保護(hù)的構(gòu)成方式一種比較典型的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)構(gòu)成的邏輯圖如圖一種比較典型的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)構(gòu)成的邏輯圖如圖7-29所示：所示：（圖（圖7-29：發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的邏輯圖）：發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的邏輯圖）通常取機(jī)端阻抗判據(jù)作為失磁保護(hù)的主通常取機(jī)端阻抗判據(jù)作為失磁保護(hù)的主判據(jù)。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩(wěn)判據(jù)。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩(wěn)邊界圓，故也稱(chēng)為靜穩(wěn)邊界判據(jù)，但也邊界圓，故也稱(chēng)為靜穩(wěn)邊界判據(jù)，但也可以為其他形狀。當(dāng)定子靜穩(wěn)判據(jù)和轉(zhuǎn)可以為其他形狀。當(dāng)定子靜穩(wěn)判據(jù)和轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)同時(shí)滿足時(shí)，判定發(fā)電機(jī)子低電壓判據(jù)同時(shí)滿足時(shí)，判定發(fā)電機(jī)