第7章發(fā)電機保護第1講

1、第第7章章 發(fā)電機保護發(fā)電機保護 第第7章章 發(fā)電機保護發(fā)電機保護 7.1 發(fā)電機的故障、不正常運行狀態(tài)及保護方式 7.2 發(fā)電機定子繞組短路故障的保護 7.3 發(fā)動機定子繞組單相接地保護 7.4 發(fā)電機負序電流保護 7.5 發(fā)電機的失磁保護 7.6 發(fā)電機的失步保護 7.7 發(fā)電機勵磁回路接地保護（一）發(fā)電機故障（一）發(fā)電機故障發(fā)電機由定子繞組和轉子繞組兩部分構成。發(fā)電機由定子繞組和轉子繞組兩部分構成。定子繞組故障定子繞組故障 定子繞組相間故障定子繞組相間故障 定子繞組接地故障定子繞組接地故障 定子繞組一相匝間故障定子繞組一相匝間故障轉子繞組故障轉子繞組故障 轉子繞組一點或兩點接地故障轉子繞

2、組一點或兩點接地故障 勵磁消失勵磁消失 （二）發(fā)電機不正常工作狀態(tài)（二）發(fā)電機不正常工作狀態(tài) 外部短路引起的定子繞組過電流外部短路引起的定子繞組過電流 三相對稱過負荷三相對稱過負荷 由外部不對稱短路或不對稱負荷引起的發(fā)電機負序過電由外部不對稱短路或不對稱負荷引起的發(fā)電機負序過電流流 由于突然甩負荷引起的定子繞組過電壓由于突然甩負荷引起的定子繞組過電壓 勵磁回路故障或強勵時間過長引起的轉子繞組過負荷勵磁回路故障或強勵時間過長引起的轉子繞組過負荷 由于汽輪機主氣門突然關閉引起的發(fā)電機逆功率運行由于汽輪機主氣門突然關閉引起的發(fā)電機逆功率運行1. 失步運行失步運行（三）發(fā)電機保護配置（三）發(fā)電機保護配

3、置總的原則總的原則 針對發(fā)電機的故障類型和不正常狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機的容針對發(fā)電機的故障類型和不正常狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機的容量和重要程度和規(guī)程規(guī)定配置相應的保護量和重要程度和規(guī)程規(guī)定配置相應的保護保護配置保護配置 縱差動保護：縱差動保護：對容量對容量1MW以上的發(fā)電機，應配置縱聯(lián)差以上的發(fā)電機，應配置縱聯(lián)差動保護。作為定子繞組及其引出線的故障的主保護。動保護。作為定子繞組及其引出線的故障的主保護。（為此發(fā)電機應在機端和中性點安裝相應的電流互感器）（為此發(fā)電機應在機端和中性點安裝相應的電流互感器）1. 匝間短路保護：匝間短路保護：對于定子繞組匝間短路，當定子繞組采對于定子繞組匝間短路，當定子繞組采用星形

4、接線，每相有并聯(lián)分支且中性點側有分支引出端用星形接線，每相有并聯(lián)分支且中性點側有分支引出端時，應裝設橫差保護。時，應裝設橫差保護。（三）發(fā)電機保護配置（三）發(fā)電機保護配置保護配置保護配置 定子繞組接地保護：定子繞組接地保護：接地保護對直接聯(lián)于母線上的發(fā)電接地保護對直接聯(lián)于母線上的發(fā)電機定子繞組單相接地故障，當單相接地故障電容電流超機定子繞組單相接地故障，當單相接地故障電容電流超過過5A時，應裝設有選擇性的接地保護裝置。時，應裝設有選擇性的接地保護裝置。 當接地電容當接地電容電流小于電流小于5A時，應裝設動作于信號的定子接地保護。時，應裝設動作于信號的定子接地保護。 在在100MW以上的發(fā)電機，

5、應裝設保護區(qū)為以上的發(fā)電機，應裝設保護區(qū)為100%的定子的定子接地保護。接地保護。3. 負序過電流保護：負序過電流保護：對于不對稱引起的負序過電流，一般對于不對稱引起的負序過電流，一般在在50MW以上機組裝設負序過電流保護，防止過熱。以上機組裝設負序過電流保護，防止過熱。（三）發(fā)電機保護配置（三）發(fā)電機保護配置保護配置保護配置 外部短路引起的過電流保護：外部短路引起的過電流保護：對于發(fā)電機外部短路引起對于發(fā)電機外部短路引起的過電流可采用以下保護方式的過電流可采用以下保護方式 負序過電流保護或單相式低壓啟動過電流保護負序過電流保護或單相式低壓啟動過電流保護 復合電壓啟動過電流保護復合電壓啟動過電

6、流保護 過流保護過流保護 過負荷保護：過負荷保護：反應對稱過負荷的單相式過負荷保護反應對稱過負荷的單相式過負荷保護5. 定子繞組過電壓保護：定子繞組過電壓保護：對于水輪機定子繞組過電壓，應對于水輪機定子繞組過電壓，應裝設帶延時的過電壓保護。裝設帶延時的過電壓保護。（調(diào)速慢）（調(diào)速慢） （三）發(fā)電機保護配置（三）發(fā)電機保護配置保護配置保護配置 轉子一點接地保護：轉子一點接地保護：對于轉子回路一點接地故障，則對于轉子回路一點接地故障，則1MW及以下的小型發(fā)電機可裝設定期檢測裝置。對及以下的小型發(fā)電機可裝設定期檢測裝置。對1MW以上機組應裝設轉子一點接地故障保護。防止其發(fā)展為以上機組應裝設轉子一點接

7、地故障保護。防止其發(fā)展為兩點接地故障。兩點接地故障。 轉子過負荷保護：轉子過負荷保護：對對100MW以上機組且采用半導體勵磁以上機組且采用半導體勵磁系統(tǒng)，應安裝轉子過負荷保護系統(tǒng)，應安裝轉子過負荷保護8. 失磁保護：失磁保護：對采用半導體勵磁系統(tǒng)及對采用半導體勵磁系統(tǒng)及100MW以上采用電以上采用電機勵磁的發(fā)電機，應專設專用的失磁保護。對于發(fā)電機機勵磁的發(fā)電機，應專設專用的失磁保護。對于發(fā)電機勵磁消失故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，勵磁消失故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，應在自動應在自動滅磁開關動作后聯(lián)跳發(fā)電機機端斷路器。滅磁開關動作后聯(lián)跳發(fā)電機機端斷路器。（三）發(fā)電機保護配置（三）發(fā)電機保護

8、配置保護配置保護配置11.逆功率保護逆功率保護12.過勵磁保護過勵磁保護13.其他保護：其他保護：失步保護，低頻保護，應結合系統(tǒng)實際考慮失步保護，低頻保護，應結合系統(tǒng)實際考慮配置。配置。發(fā)電機保護出口回路的特點：發(fā)電機保護出口回路的特點： 跳開發(fā)電機出口斷路器同時，應跳開自動滅磁開關。跳開發(fā)電機出口斷路器同時，應跳開自動滅磁開關。（因為發(fā)電機為有源元件）（因為發(fā)電機為有源元件）7.2.1縱差動保護縱差動保護（一）保護原理（一）保護原理 縱差動保護一般作為發(fā)電機定子繞組相間故障的縱差動保護一般作為發(fā)電機定子繞組相間故障的主保護主保護 發(fā)電機縱差動保護原理與一般差動保護相同發(fā)電機縱差動保護原理與一

9、般差動保護相同 發(fā)電機縱差動保護一般采用帶制動特性的縱差動保護發(fā)電機縱差動保護一般采用帶制動特性的縱差動保護 比率制動比率制動 標積制動標積制動cos(180)0cos(180)cos(180)00mnmnmnresmnIIINMresIII217.2.1縱差動保護縱差動保護（二）保護接線（二）保護接線 完全差動保護完全差動保護 1I2III 1I2I特點：特點： 差動電流取自發(fā)電機機端和差動電流取自發(fā)電機機端和中性點引出端中性點引出端 可以反映定子繞組各種類型可以反映定子繞組各種類型的相間故障的相間故障1. 不能反映定子繞組匝間故障不能反映定子繞組匝間故障7.2.1縱差動保護縱差動保護（二）

10、保護接線（二）保護接線 不完全差動保護不完全差動保護 特點：特點： 差動電流取自發(fā)電機機端和差動電流取自發(fā)電機機端和定子繞組中性點側部分分支定子繞組中性點側部分分支 可以反映定子繞組各種類型可以反映定子繞組各種類型的相間故障的相間故障1. 可以反映定子繞組匝間故障可以反映定子繞組匝間故障CBA2I1IopI7.2.1縱差動保護縱差動保護（三）整定計算（三）整定計算 啟動電流啟動電流 躲過正常運行時的不平衡電流躲過正常運行時的不平衡電流 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線gndII3 . 0min.對于不完全差動保護，啟動對于不完全差動保護，啟動電流應適當提高電

11、流應適當提高7.2.1縱差動保護縱差動保護（三）整定計算（三）整定計算2.拐點電流拐點電流 通常整定為通常整定為 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線.min(0.5 1.0)resgnII拐點電流的大小直接影響差拐點電流的大小直接影響差動保護的靈敏度。動保護的靈敏度。7.2.1縱差動保護縱差動保護（三）整定計算（三）整定計算3.制動線斜率制動線斜率 可表示為可表示為 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線.max.min.max.min.max.maxunbdkreskunbIIKIIII外部故障時，最大短路電流差動回路中最大不平

12、衡電流7.2.2 橫差動保護橫差動保護 對于發(fā)電機來說，縱差保護是定子繞組相間短路的對于發(fā)電機來說，縱差保護是定子繞組相間短路的主保護，橫差是定子繞組匝間短路的主保護?？v差原理主保護，橫差是定子繞組匝間短路的主保護?？v差原理是比較機端和中性點兩處電流的數(shù)值和相位，因此不能是比較機端和中性點兩處電流的數(shù)值和相位，因此不能用于匝間短路；用于匝間短路；橫差是比較定子引出線兩中性點的電位橫差是比較定子引出線兩中性點的電位，當發(fā)生匝間短路時電位不等，兩中性點之間的當發(fā)生匝間短路時電位不等，兩中性點之間的TA上有電上有電流。流。7.2.2 橫差動保護橫差動保護（一）定子繞組裂相運行橫差保護原理（一）定子繞

13、組裂相運行橫差保護原理動作adIldnI22dopsetlIIIn同一繞組匝間短路分析同一繞組匝間短路分析 差動回路電流為差動回路電流為2dopTAIIn差動回路電流大小和差動回路電流大小和短路匝數(shù)有關短路匝數(shù)有關ldnI22dopsetlIIIn1a2adIdI 動作同相不同繞組匝間短路橫差保護同相不同繞組匝間短路橫差保護 差動回路電流為差動回路電流為差動回路電流大小同樣差動回路電流大小同樣取決于短路匝數(shù)有關取決于短路匝數(shù)有關2dopTAIIn7.2.2 橫差動保護橫差動保護（一）定子繞組裂相運行橫差保護原理（一）定子繞組裂相運行橫差保護原理7.2.2 橫差動保護橫差動保護（二）單元件橫差保

14、護原理（二）單元件橫差保護原理 單元件橫差動保護適用于具有多分支的定子繞組且單元件橫差動保護適用于具有多分支的定子繞組且有兩個以上中性點引出端子的發(fā)電機，能反應定子繞組有兩個以上中性點引出端子的發(fā)電機，能反應定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機內(nèi)繞組相間短路。匝間短路、分支線棒開焊及機內(nèi)繞組相間短路。單元件橫差保護接線原理圖單元件橫差保護接線原理圖 特點：特點：只需一個電流互感器，只需一個電流互感器，簡單可靠簡單可靠7.2.2 橫差動保護橫差動保護（二）單元件橫差保護原理（二）單元件橫差保護原理BCAgnopII)3 . 02 . 0( 動作7.2.2 橫差動保護橫差動保護（二）單元件橫差保護原理（二）單元件橫差保護原理中性點不平衡電流分析中性點不平衡電流分析 定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端的電勢及支路電流有差異的電勢及支路電流有差異 發(fā)電機定子氣隙磁