發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)分析

1、第七章第七章 發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述發(fā)電機(jī)的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)的故障和異常運(yùn)行狀態(tài) 1 1發(fā)電機(jī)的故障：發(fā)電機(jī)的故障： 定子繞組及引出線相間短路定子繞組及引出線相間短路 定子繞組單相匝間短路和分支開焊定子繞組單相匝間短路和分支開焊 定子繞組單相接地定子繞組單相接地 轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地 勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失2 2發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài) (1)(1)外部相間短路引起的定子繞組過電流外部相間短路引起的定子繞組過電流 (2)(2)外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷引起的負(fù)外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷引起的負(fù)序過電流和負(fù)序過負(fù)荷

2、序過電流和負(fù)序過負(fù)荷 (3)(3)定子繞組定子繞組三相對(duì)稱三相對(duì)稱過負(fù)荷過負(fù)荷(4)(4)突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓 (5)(5)勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間太長引起的轉(zhuǎn)勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間太長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷子繞組過負(fù)荷(6)(6)汽輪機(jī)主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機(jī)逆汽輪機(jī)主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機(jī)逆功率功率二、發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置二、發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置（與容量相關(guān)與容量相關(guān)） 1.定子繞組及其引出線相間短路保護(hù)定子繞組及其引出線相間短路保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是發(fā)電機(jī)的主保護(hù) 1MW以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

3、 發(fā)變組發(fā)變組 當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，設(shè)單獨(dú)當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，設(shè)單獨(dú) 的縱差保護(hù)的縱差保護(hù) 當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí) 100MW以下的發(fā)電機(jī)，設(shè)發(fā)變組共用縱差以下的發(fā)電機(jī)，設(shè)發(fā)變組共用縱差 100MW以上的發(fā)電機(jī)設(shè)單獨(dú)的縱差保護(hù)，以上的發(fā)電機(jī)設(shè)單獨(dú)的縱差保護(hù)，與發(fā)變組共用縱差構(gòu)成雙重主保護(hù)與發(fā)變組共用縱差構(gòu)成雙重主保護(hù)2. 定子繞組單相接地短路保護(hù)定子繞組單相接地短路保護(hù) 接地電容電流接地電容電流 5A , 動(dòng)作于跳閘動(dòng)作于跳閘接地電容電流接地電容電流 5A , 動(dòng)作于信號(hào)動(dòng)作于信號(hào)100MW及以上發(fā)電機(jī)，設(shè)保護(hù)區(qū)為及以上發(fā)電機(jī)，

4、設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的單相接地短路保護(hù)的單相接地短路保護(hù)3. 定子繞組單相匝間短路定子繞組單相匝間短路對(duì)有六個(gè)引出端的雙繞組發(fā)電機(jī)，應(yīng)設(shè)對(duì)有六個(gè)引出端的雙繞組發(fā)電機(jī)，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護(hù)置簡單、靈敏的單元件橫差保護(hù)4. 發(fā)電機(jī)外部故障引起的定子過流發(fā)電機(jī)外部故障引起的定子過流(1)過流保護(hù)過流保護(hù)用于用于1WM以下的小容量發(fā)電機(jī)保護(hù)以下的小容量發(fā)電機(jī)保護(hù)(2)復(fù)壓啟動(dòng)的過流保護(hù)復(fù)壓啟動(dòng)的過流保護(hù)用于過流保護(hù)靈敏度不足的發(fā)電機(jī)保護(hù)用于過流保護(hù)靈敏度不足的發(fā)電機(jī)保護(hù)(3)負(fù)序過電流及單相低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)負(fù)序過電流及單相低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)用于用于用于用于50WM及以上的發(fā)電機(jī)保護(hù)及以

5、上的發(fā)電機(jī)保護(hù)5. 發(fā)電機(jī)的其它保護(hù)發(fā)電機(jī)的其它保護(hù) 定子繞組過負(fù)荷定子繞組過負(fù)荷/過電壓過電壓 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)逆功率保護(hù)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電機(jī)縱差發(fā)電機(jī)縱差/橫差保護(hù)橫差保護(hù)一、不帶制動(dòng)的縱差保護(hù)一、不帶制動(dòng)的縱差保護(hù)1.1.保護(hù)動(dòng)作值整定保護(hù)動(dòng)作值整定(1).(1).正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí),LH,LH二次回路斷線時(shí)保護(hù)不誤動(dòng)二次回路斷線時(shí)保護(hù)不誤動(dòng) I Idzdz= K= Kk kI Iefef/n/nL LI Iefef ：發(fā)電機(jī)額定電流：發(fā)電機(jī)額定電流K Kk k：可靠系數(shù)，?。嚎煽肯禂?shù)，取 K Kk k =1.3=1.3 為防止在為防止在LHLH二

6、次回路斷線、同時(shí)區(qū)外故障導(dǎo)致保二次回路斷線、同時(shí)區(qū)外故障導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，另需設(shè)置護(hù)誤動(dòng)，另需設(shè)置LHLH二次回路斷線監(jiān)視裝置發(fā)出二次回路斷線監(jiān)視裝置發(fā)出告警信號(hào)告警信號(hào), ,由運(yùn)行人員退出保護(hù)由運(yùn)行人員退出保護(hù) I Idzdz= 0.2I= 0.2Iefef/n/nL L ( (躲開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流躲開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流) )(2).(2).躲開外部短路時(shí)的最大不平衡電流躲開外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I Idzdz= K= Kk kI IJ.bp.maxJ.bp.max = K= Kk kK KfzqfzqK Ktxtx fI Id.maxd.max/n/nL LK Kk k：可靠系

7、數(shù)可靠系數(shù)，取取 K Kk k = =1.31.3K Kfzqfzq：非周期分量影響系數(shù)。非周期分量影響系數(shù)。 使用使用BLHBLH時(shí)，時(shí)， K Kfzqfzq = =1 1，否則，否則 K Kfzqfzq = =1.31.3 1.51.5K Ktxtx:LH:LH同型系數(shù)。發(fā)電機(jī)差動(dòng)采用同同型系數(shù)。發(fā)電機(jī)差動(dòng)采用同型型LHLH， K Ktxtx=0.5(=0.5(相對(duì)誤差相對(duì)誤差5%) )I Id.maxd.max: :取外部短路取外部短路K K(3)(3)，Z Zs.mins.min時(shí)計(jì)算時(shí)計(jì)算 f= =0.1:0.1:滿足滿足10%誤差曲線要求時(shí)誤差曲線要求時(shí)LHLH最大最大誤差誤差 按

8、條件按條件(2）整定，有：）整定，有： I Idzdz= = （0.40.4 0.6)I0.6)Iefef/n/nL L 動(dòng)作更靈敏；但動(dòng)作更靈敏；但LHLH二次回路斷線、同時(shí)區(qū)外故障將二次回路斷線、同時(shí)區(qū)外故障將導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng) I Idzdz I2 Id.min為內(nèi)部故障時(shí)流過保護(hù)的最小短路電流為內(nèi)部故障時(shí)流過保護(hù)的最小短路電流 校驗(yàn)條件校驗(yàn)條件（1）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行前，機(jī)端兩相短路）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行前，機(jī)端兩相短路 故障：故障： 發(fā)電機(jī)單獨(dú)供給的短路電流發(fā)電機(jī)單獨(dú)供給的短路電流（2）發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁、與最小運(yùn)行方式的系統(tǒng)自）發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁、與最小運(yùn)行方式的系統(tǒng)自 同期并列時(shí)機(jī)端

9、兩相短路故障：同期并列時(shí)機(jī)端兩相短路故障： 系統(tǒng)單獨(dú)供給的短路電流系統(tǒng)單獨(dú)供給的短路電流二、帶制動(dòng)的縱差保護(hù)二、帶制動(dòng)的縱差保護(hù) 一定滿足靈敏度要求，一定滿足靈敏度要求，無需校驗(yàn)無需校驗(yàn)(1)(1)最小動(dòng)作電流大于正常運(yùn)行時(shí)最大不平衡電流最小動(dòng)作電流大于正常運(yùn)行時(shí)最大不平衡電流 I Idz.mindz.min= = （0.10.1 0.2)I0.2)Iefef/n/nL L (2)(2)制動(dòng)特性拐點(diǎn)制動(dòng)特性拐點(diǎn)Q Q對(duì)應(yīng)的制動(dòng)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流電流 I Izd.Nzd.N= I= Iefef/n/nL L (3)(3)制動(dòng)系數(shù)制動(dòng)系數(shù) I Idz.maxdz.max= K= Kk kK Kfzqf

10、zqK Ktxtx fI Id.maxd.max/n/nL L I Izd.maxzd.max= I= Id.maxd.max/n/nL L K Kzdzd = I= Idz.maxdz.max / I/ Izd.maxzd.max = K= Kk kK KfzqfzqK Ktxtx f m= (= (I Idz.maxdz.max - - I Idz.mindz.min)/ (I)/ (Izd.maxzd.max - - I Izd.Nzd.N) )三、定子繞組匝間短路的保護(hù)三、定子繞組匝間短路的保護(hù)1.橫差保護(hù)橫差保護(hù) 大容量發(fā)電機(jī)額定電流很大，各相以兩個(gè)繞組大容量發(fā)電機(jī)額定電流很大，各相

11、以兩個(gè)繞組(或或更多繞組更多繞組)并聯(lián)工作并聯(lián)工作 同相同繞組或同相不同繞組匝間短路時(shí)，兩繞組同相同繞組或同相不同繞組匝間短路時(shí)，兩繞組的電勢不再相等的電勢不再相等 繞組電勢差將在繞組內(nèi)產(chǎn)生很大環(huán)流而不被縱差繞組電勢差將在繞組內(nèi)產(chǎn)生很大環(huán)流而不被縱差保護(hù)反應(yīng)保護(hù)反應(yīng) 對(duì)有六個(gè)引出端的雙繞組發(fā)電機(jī)，應(yīng)設(shè)置簡單、對(duì)有六個(gè)引出端的雙繞組發(fā)電機(jī)，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護(hù)靈敏的單元件橫差保護(hù)(1)利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護(hù)利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護(hù) 三元件橫差保護(hù)接線復(fù)雜，可靠性低三元件橫差保護(hù)接線復(fù)雜，可靠性低(2)單元件橫差保護(hù)單元件橫差保護(hù) 將一半繞組與另一半繞

12、組的三相電流和比較將一半繞組與另一半繞組的三相電流和比較 各種單相匝間短路各種單相匝間短路 時(shí)，通過兩組繞組時(shí)，通過兩組繞組 的中性點(diǎn)連接線構(gòu)的中性點(diǎn)連接線構(gòu) 成短路環(huán)流通路成短路環(huán)流通路 也可反應(yīng)定子繞組也可反應(yīng)定子繞組 相間不對(duì)稱短路：相間不對(duì)稱短路： 相間短路時(shí)，一般相間短路時(shí)，一般 兩組繞組三相不對(duì)兩組繞組三相不對(duì) 稱，可形成環(huán)流稱，可形成環(huán)流 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，有較大三次諧發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，有較大三次諧波不平衡電流通過中性點(diǎn)連接線，需濾波處理波不平衡電流通過中性點(diǎn)連接線，需濾波處理 轉(zhuǎn)子永久性兩點(diǎn)接地時(shí)氣隙磁通畸變，也有較轉(zhuǎn)子永久性兩點(diǎn)接地時(shí)氣隙磁通畸變，也有較大

13、不平衡電流通過中性點(diǎn)連接線，可使橫差誤大不平衡電流通過中性點(diǎn)連接線，可使橫差誤動(dòng)動(dòng) 畸變氣隙磁通導(dǎo)致發(fā)電機(jī)異常震動(dòng)，需轉(zhuǎn)子永畸變氣隙磁通導(dǎo)致發(fā)電機(jī)異常震動(dòng)，需轉(zhuǎn)子永久性兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，因此不閉鎖橫差久性兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，因此不閉鎖橫差保護(hù)保護(hù) 為防止轉(zhuǎn)子瞬時(shí)兩點(diǎn)接地時(shí)橫差誤動(dòng)，在轉(zhuǎn)子為防止轉(zhuǎn)子瞬時(shí)兩點(diǎn)接地時(shí)橫差誤動(dòng)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后，橫差切換至一點(diǎn)接地后，橫差切換至0.5 1s延時(shí)跳閘回路延時(shí)跳閘回路(2) 轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(hù)轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(hù)(負(fù)序功率方向閉鎖負(fù)序功率方向閉鎖) 用于有三個(gè)引出端的單繞組發(fā)電機(jī)：橫差無效用于有三個(gè)引出端的單繞組發(fā)電機(jī)：橫差無效 定子繞組部分繞組匝

14、間定子繞組部分繞組匝間(或相間或相間)短路出現(xiàn)負(fù)序電流短路出現(xiàn)負(fù)序電流分量，氣隙必有負(fù)序分量，氣隙必有負(fù)序(逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn))磁場磁場, 在轉(zhuǎn)子繞組中感在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電流，以此起動(dòng)保護(hù)跳閘應(yīng)出二次諧波電流，以此起動(dòng)保護(hù)跳閘 增設(shè)負(fù)序功率方向閉鎖，防止外部故障誤動(dòng)增設(shè)負(fù)序功率方向閉鎖，防止外部故障誤動(dòng) 當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部不對(duì)稱短路時(shí)，故障點(diǎn)負(fù)序電壓當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部不對(duì)稱短路時(shí)，故障點(diǎn)負(fù)序電壓最大，負(fù)序功率由發(fā)電機(jī)流出最大，負(fù)序功率由發(fā)電機(jī)流出 當(dāng)外部不對(duì)稱運(yùn)行或短路時(shí)，負(fù)序功率流入發(fā)當(dāng)外部不對(duì)稱運(yùn)行或短路時(shí)，負(fù)序功率流入發(fā)電機(jī)，將保護(hù)閉鎖電機(jī)，將保護(hù)閉鎖 整定：動(dòng)作電流大于正常運(yùn)行允許的定子繞組最整定

15、：動(dòng)作電流大于正常運(yùn)行允許的定子繞組最大大 負(fù)序電流負(fù)序電流(58%)Ie.f對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子二次諧波電對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子二次諧波電流流 第三節(jié)第三節(jié) 定子繞組單相接地短路的保護(hù)定子繞組單相接地短路的保護(hù) 根據(jù)安全要求，發(fā)電機(jī)的外殼接地根據(jù)安全要求，發(fā)電機(jī)的外殼接地 定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比較普遍，且接地電流為電容電流較普遍，且接地電流為電容電流 接地電流能在故障點(diǎn)引起電弧時(shí)，將使繞組的接地電流能在故障點(diǎn)引起電弧時(shí)，將使繞組的絕緣和定子鐵心損壞，也容易發(fā)展成相間短路，絕緣和定子鐵心損壞，也容易發(fā)展成相間短路，造成更大的危害造成更大的危害 當(dāng)接地電容電流

16、等于或大于允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)當(dāng)接地電容電流等于或大于允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù) 當(dāng)接地電流小于允許值時(shí)，當(dāng)接地電流小于允許值時(shí)，般裝設(shè)作用于信般裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)號(hào)的接地保護(hù) 一、定子繞組單相接地短路的特點(diǎn)一、定子繞組單相接地短路的特點(diǎn) 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，單相接地短路電流為三相對(duì)地電容電流之和單相接地短路電流為三相對(duì)地電容電流之和 接地點(diǎn)對(duì)地零序電壓與接地點(diǎn)位置有關(guān)接地點(diǎn)對(duì)地零序電壓與接地點(diǎn)位置有關(guān) 設(shè)：設(shè)：A相繞組中性點(diǎn)到接地點(diǎn)間的短路匝數(shù)與相繞組中性點(diǎn)到接地點(diǎn)間的短路匝數(shù)與A相繞組匝數(shù)比

17、為相繞組匝數(shù)比為 ，接地點(diǎn)各相電壓為：接地點(diǎn)各相電壓為：UAD= EA EA=0UBD= EB EAUCD= EC EAUd0= （UAD+ UBD + UBD) / 3 = EA 考慮發(fā)電機(jī)內(nèi)部對(duì)地電容為考慮發(fā)電機(jī)內(nèi)部對(duì)地電容為C0f，外部對(duì)地電容，外部對(duì)地電容為為C0l，則電流分布如圖所示，則電流分布如圖所示 作出零序等效網(wǎng)絡(luò)作出零序等效網(wǎng)絡(luò),求得求得 3I0f = j3 C0fUd0 3I0l = j3 C0lUd0 Id0 = j3 (C0l+C0l)Ud0 發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障流過流過LH0的電流為的電流為3I0l 發(fā)電機(jī)外部故障發(fā)電機(jī)外部故障流過流過LH0的電流為的電流為3

18、I0f 接地電流比較大、超過允許值時(shí)，應(yīng)使發(fā)電機(jī)接地電流比較大、超過允許值時(shí)，應(yīng)使發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 電感電流補(bǔ)償電感電流補(bǔ)償使使Id0降低降低 Id0 = j (1/ L) 3 (C0l+C0l) Ud0 根據(jù)發(fā)電機(jī)工作方式選擇保護(hù)方式根據(jù)發(fā)電機(jī)工作方式選擇保護(hù)方式 發(fā)電機(jī)直接連接在電壓母線上發(fā)電機(jī)直接連接在電壓母線上 與發(fā)電機(jī)直接聯(lián)系的元件較多，與發(fā)電機(jī)直接聯(lián)系的元件較多，C0l較大較大 3I0l較大，可用零序電流保護(hù)跳閘較大，可用零序電流保護(hù)跳閘 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器單元接線變壓器單元接線 無其它與發(fā)電機(jī)無其它與發(fā)電機(jī)直接直接聯(lián)系的元件，聯(lián)系的元件，C0l較小較

19、小 3I0l較小，可用零序電壓保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)較小，可用零序電壓保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)二、零序電流保護(hù)二、零序電流保護(hù) 內(nèi)部故障時(shí)內(nèi)部故障時(shí)C0l C0f，3I0l 3I0f ，動(dòng)作靈敏，動(dòng)作靈敏 正常運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流很大，正常運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流很大，LH0不平衡電流不平衡電流很大，應(yīng)使用特別設(shè)計(jì)的很大，應(yīng)使用特別設(shè)計(jì)的LH0 整定：整定：(1)躲過外部單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)本身的電容電流以躲過外部單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)本身的電容電流以及由于零序電流互感器一次側(cè)三相導(dǎo)線排列不對(duì)及由于零序電流互感器一次側(cè)三相導(dǎo)線排列不對(duì)稱在二次側(cè)引起的不平衡電流稱在二次側(cè)引起的不平衡電流(2)為防止外部相間短路產(chǎn)生的不平衡電流

20、引起接地為防止外部相間短路產(chǎn)生的不平衡電流引起接地 保護(hù)誤動(dòng)作，在相間保護(hù)動(dòng)作時(shí)保護(hù)閉鎖保護(hù)誤動(dòng)作，在相間保護(hù)動(dòng)作時(shí)保護(hù)閉鎖 (3)保護(hù)裝置一般帶有保護(hù)裝置一般帶有l(wèi)2s的時(shí)限，以躲開外部單相的時(shí)限，以躲開外部單相 接地瞬間發(fā)電機(jī)暫態(tài)接地瞬間發(fā)電機(jī)暫態(tài)(大于穩(wěn)態(tài)大于穩(wěn)態(tài))電容電流的影響電容電流的影響三、零序電壓保護(hù)三、零序電壓保護(hù) 當(dāng)接地電流小于允許值時(shí)，當(dāng)接地電流小于允許值時(shí)，般裝設(shè)作用于信號(hào)般裝設(shè)作用于信號(hào)的零序電壓接地保護(hù)的零序電壓接地保護(hù) 整定：整定：(1)躲過正常運(yùn)行時(shí)躲過正常運(yùn)行時(shí)PT開口開口 的三次諧波不平衡電壓的三次諧波不平衡電壓(2)躲過外部接地短路時(shí)產(chǎn)生的躲過外部接地短路時(shí)

21、產(chǎn)生的零序電壓經(jīng)變壓器零序電壓經(jīng)變壓器高、低壓繞組分布電容藕合到發(fā)電機(jī)側(cè)的零序電高、低壓繞組分布電容藕合到發(fā)電機(jī)側(cè)的零序電壓壓 提高動(dòng)作靈敏度措施提高動(dòng)作靈敏度措施 采用三次諧波濾波器采用三次諧波濾波器 延時(shí)躲開外部接地短路故障時(shí)的延時(shí)躲開外部接地短路故障時(shí)的零序電壓零序電壓四、無死區(qū)四、無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護(hù)定子繞組接地短路的保護(hù) 零序分量構(gòu)成的定子繞組接地保護(hù)存在動(dòng)作死零序分量構(gòu)成的定子繞組接地保護(hù)存在動(dòng)作死區(qū)：區(qū)： 較小時(shí)較小時(shí)零序分量保護(hù)不能動(dòng)作（保護(hù)范零序分量保護(hù)不能動(dòng)作（保護(hù)范圍小于圍小于85%） 死區(qū)內(nèi)故障可使接地故障發(fā)展為匝間、相間故死區(qū)內(nèi)故障可使接地故障發(fā)展為匝

22、間、相間故障，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)障，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī) 需使用無死區(qū)需使用無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護(hù)定子繞組接地短路的保護(hù) 類型類型 附加信號(hào)電源（需附加信號(hào)電源，復(fù)雜而可附加信號(hào)電源（需附加信號(hào)電源，復(fù)雜而可靠性不高，略）靠性不高，略） 增加三次諧波電壓保護(hù)增加三次諧波電壓保護(hù) 三次諧波電壓保護(hù)三次諧波電壓保護(hù) 正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)含三次諧波電壓正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)含三次諧波電壓 以等效電路分析三次諧波電壓分布情況以等效電路分析三次諧波電壓分布情況 正常運(yùn)行時(shí)三次諧波電壓正常運(yùn)行時(shí)三次諧波電壓 分布（不帶消弧線圈）分布（不帶消弧線圈）12)(2)(220003330003300003lffNl

23、lffllflfNCCCUUECCCUECCCCU 類似可分析類似可分析帶消弧線圈時(shí)三次諧波電壓分布情帶消弧線圈時(shí)三次諧波電壓分布情況況 當(dāng)單相接地、當(dāng)單相接地、短路匝數(shù)與繞組匝數(shù)比為短路匝數(shù)與繞組匝數(shù)比為 時(shí)，無時(shí)，無論有無消弧線圈，都有論有無消弧線圈，都有 UN3 = E3 Ul3 = (1 )E3 Ul3 / UN3 = (1 ) / 當(dāng)當(dāng) 0 為為 0 選擇適當(dāng)選擇適當(dāng) kp，正常運(yùn)行時(shí)使（正常運(yùn)行時(shí)使（UN3 kpUl3） 0 選擇選擇 1（減少制動(dòng)量減少制動(dòng)量），有），有 正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí) K 0 , 保護(hù)靈敏動(dòng)作保護(hù)靈敏動(dòng)作 100%定子繞組接地短路的保護(hù)定子繞組接地短路的保

24、護(hù)第四節(jié)第四節(jié) 定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護(hù)定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護(hù)包括：包括：定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)，由于熱容量降低，過負(fù)對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)，由于熱容量降低，過負(fù)荷荷能力下降，需考慮反時(shí)限動(dòng)作特性：能力下降，需考慮反時(shí)限動(dòng)作特性： 動(dòng)作時(shí)間與故障電流成反比動(dòng)作時(shí)間與故障電流成反比一、定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)一、定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)（1）中小機(jī)組：單相定時(shí)限過電流保護(hù)）中小機(jī)組：單相定時(shí)限過電流保護(hù) （2）大型機(jī)組：）大型機(jī)組：發(fā)電機(jī)的熱容量顯著下降發(fā)電機(jī)的熱容量顯著下降 ，過負(fù)荷能力隨之下，過負(fù)荷能力隨之下降

25、降發(fā)電機(jī)過電流倍數(shù)越大，允許運(yùn)行時(shí)間越短：過發(fā)電機(jī)過電流倍數(shù)越大，允許運(yùn)行時(shí)間越短：過負(fù)荷能力具有反時(shí)限特性負(fù)荷能力具有反時(shí)限特性應(yīng)使用具有反時(shí)限特性的過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)使用具有反時(shí)限特性的過負(fù)荷保護(hù) t = K/(I/Ief)2(1+ )K:與發(fā)電機(jī)熱容量相關(guān)的常數(shù)與發(fā)電機(jī)熱容量相關(guān)的常數(shù) =0.01 0.02,修正系數(shù)修正系數(shù)二、二、 發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)不對(duì)稱負(fù)荷或短路時(shí)，在定子繞組中出現(xiàn)負(fù)不對(duì)稱負(fù)荷或短路時(shí)，在定子繞組中出現(xiàn)負(fù)序電流序電流對(duì)應(yīng)的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對(duì)轉(zhuǎn)子為對(duì)應(yīng)的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對(duì)轉(zhuǎn)子為2倍同步轉(zhuǎn)倍同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯感應(yīng)倍頻電流速，使轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯感應(yīng)倍

26、頻電流 鐵芯電流密度大的轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)等部位局鐵芯電流密度大的轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)等部位局部灼傷，使轉(zhuǎn)子表層過熱部灼傷，使轉(zhuǎn)子表層過熱倍頻電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)引起倍頻電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)引起100Hz的機(jī)械震動(dòng)的機(jī)械震動(dòng)負(fù)序過電流保護(hù)實(shí)際是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過熱負(fù)序過電流保護(hù)實(shí)際是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過熱保護(hù)保護(hù)（1）發(fā)電機(jī)的過熱時(shí)間常數(shù)）發(fā)電機(jī)的過熱時(shí)間常數(shù) 負(fù)序過電流時(shí)，發(fā)電機(jī)允許的發(fā)熱量正比與過負(fù)序過電流時(shí)，發(fā)電機(jī)允許的發(fā)熱量正比與過熱時(shí)間常數(shù)熱時(shí)間常數(shù)A (I2*)2 t =(I2/Ief)2 t = A 發(fā)電機(jī)的過熱時(shí)間常數(shù)與發(fā)電機(jī)類型和冷卻方發(fā)電機(jī)的過熱時(shí)間常數(shù)與發(fā)電機(jī)類型和冷卻方式相關(guān)式相關(guān) 過熱時(shí)間常數(shù)參考值

27、過熱時(shí)間常數(shù)參考值 凸極發(fā)電機(jī)：凸極發(fā)電機(jī)： A=40 氣冷隱極發(fā)電機(jī)：氣冷隱極發(fā)電機(jī)：A=30 直冷汽輪發(fā)電機(jī)：直冷汽輪發(fā)電機(jī)：A=615 （100300MW) A=4 (600MW)(2)負(fù)序過電流保護(hù)負(fù)序過電流保護(hù) 作轉(zhuǎn)子表層過熱主保護(hù)作轉(zhuǎn)子表層過熱主保護(hù) 如果復(fù)壓過流保護(hù)在作相鄰元件后備時(shí)靈敏度如果復(fù)壓過流保護(hù)在作相鄰元件后備時(shí)靈敏度不滿足要求，也以負(fù)序過電流保護(hù)作相鄰元件不滿足要求，也以負(fù)序過電流保護(hù)作相鄰元件后備后備 動(dòng)作時(shí)間不能與相鄰元件保護(hù)配合，直接采用動(dòng)作時(shí)間不能與相鄰元件保護(hù)配合，直接采用 以過熱時(shí)間常數(shù)表達(dá)的反時(shí)間特性以過熱時(shí)間常數(shù)表達(dá)的反時(shí)間特性t = A / (I2*

28、)2(0.8I2 *)I2 * = I2 / Ief 為發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流標(biāo)么為發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流標(biāo)么 值值，一般為一般為 0.05 0.08 第五節(jié)第五節(jié) 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù) 失磁：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁部分或全部消失失磁：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁部分或全部消失 大中型發(fā)電機(jī)發(fā)生部分或全部失磁的異常運(yùn)行大中型發(fā)電機(jī)發(fā)生部分或全部失磁的異常運(yùn)行 狀態(tài)超過總事故次數(shù)的狀態(tài)超過總事故次數(shù)的50% 故障原因故障原因 轉(zhuǎn)子繞組故障轉(zhuǎn)子繞組故障 勵(lì)磁機(jī)故障勵(lì)磁機(jī)故障 滅磁開關(guān)誤跳閘滅磁開關(guān)誤跳閘 運(yùn)行人員誤操作運(yùn)行人員誤操作（1）發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及其后果）發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及其后果 圖示系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功角

29、特性為：圖示系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功角特性為：dssdssddssdXXUXXUEQXXUEP2cossin 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為 PT、P、Pac分別為原動(dòng)機(jī)功率、發(fā)電機(jī)電磁功分別為原動(dòng)機(jī)功率、發(fā)電機(jī)電磁功率及發(fā)電機(jī)異步功率率及發(fā)電機(jī)異步功率 正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí) 發(fā)電機(jī)電勢為發(fā)電機(jī)電勢為Ed1 , 發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)電勢差為發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)電勢差為 1 PT = P , 1 900 Pac=0 , 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 處于穩(wěn)定同步運(yùn)行狀態(tài)處于穩(wěn)定同步運(yùn)行狀態(tài))(22acTJPPPdtdT 失磁開始，失步前（失磁開始，失步前（ 900 后，后，由系統(tǒng)吸收更多無功由系統(tǒng)吸收更多無功dssXXUQ2 發(fā)電機(jī)失步

30、運(yùn)行的影響發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行的影響 失步運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的影響失步運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的影響 如果正常運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)輸出無功如果正常運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)輸出無功為為Q1，失，失步運(yùn)行后由系統(tǒng)吸收無功為步運(yùn)行后由系統(tǒng)吸收無功為Q2，則系統(tǒng)出，則系統(tǒng)出現(xiàn)（現(xiàn)（Q1+ Q2）的無功缺額）的無功缺額 如果系統(tǒng)無功不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，如果系統(tǒng)無功不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，負(fù)載端電容無功出力降低，出現(xiàn)更大無功負(fù)載端電容無功出力降低，出現(xiàn)更大無功缺額，甚至造成電壓崩潰、系統(tǒng)瓦解缺額，甚至造成電壓崩潰、系統(tǒng)瓦解 失步運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的影響失步運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的影響 失步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流，產(chǎn)失步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻

31、電流，產(chǎn)生附加溫升和機(jī)振，從而危害轉(zhuǎn)子的安全生附加溫升和機(jī)振，從而危害轉(zhuǎn)子的安全 由于由系統(tǒng)吸收大量無功，引起定子過電流；轉(zhuǎn)由于由系統(tǒng)吸收大量無功，引起定子過電流；轉(zhuǎn)差率越大，發(fā)電機(jī)的等值電抗越小，定子過電流差率越大，發(fā)電機(jī)的等值電抗越小，定子過電流也就越大，使定子溫升過高也就越大，使定子溫升過高 汽輪發(fā)電機(jī)在較小轉(zhuǎn)差率時(shí)就可輸出較大異步有汽輪發(fā)電機(jī)在較小轉(zhuǎn)差率時(shí)就可輸出較大異步有功，允許短時(shí)失步運(yùn)行（視系統(tǒng)無功儲(chǔ)備定）功，允許短時(shí)失步運(yùn)行（視系統(tǒng)無功儲(chǔ)備定） 水輪發(fā)電機(jī)較大轉(zhuǎn)差率時(shí)才輸出較大異步有功，水輪發(fā)電機(jī)較大轉(zhuǎn)差率時(shí)才輸出較大異步有功，且轉(zhuǎn)子溫升、定子過流嚴(yán)重，不允許失步運(yùn)行且轉(zhuǎn)子溫升

32、、定子過流嚴(yán)重，不允許失步運(yùn)行（2）發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗）發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗 失磁保護(hù)中廣泛采用失磁保護(hù)中廣泛采用 阻抗繼電器作為檢測阻抗繼電器作為檢測 元件元件 失磁過程中機(jī)端視在失磁過程中機(jī)端視在 阻抗的變化軌跡常用阻抗的變化軌跡常用 等有功圓、等無功圓、等有功圓、等無功圓、 等電壓阻抗圓描述等電壓阻抗圓描述 單機(jī)單機(jī)無窮大系統(tǒng)為分無窮大系統(tǒng)為分 析基礎(chǔ)析基礎(chǔ)失步前的等有功過程失步前的等有功過程(等有功阻抗圓等有功阻抗圓) 900時(shí)時(shí)近似為等有功過程近似為等有功過程 機(jī)端視在阻抗為機(jī)端視在阻抗為ssssssssssssffjXjQPjQPPUjXjQPjQPjQPPUjXjQ

33、PUjXUIUUIjIXUIUZ)1 (2)(2222* 考慮以下關(guān)系：考慮以下關(guān)系： 機(jī)端視在阻抗為機(jī)端視在阻抗為 Zf具有阻抗圓特性：具有阻抗圓特性： 圓心圓心 半徑半徑QParctgejQPjQPeSjQPjj其中,22222)2(jsssfePUjXPUZ)2(20ssjXPUZPUs22 對(duì)應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；對(duì)應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；P越大，越大，圓圓半徑越小半徑越小 由于由于 ，當(dāng)，當(dāng)Q由正值變?yōu)樨?fù)值時(shí)，由正值變?yōu)樨?fù)值時(shí)， 也由正值變?yōu)樨?fù)也由正值變?yōu)樨?fù) 值，值， ZJ由由I象限進(jìn)入象限進(jìn)入 IV象限象限 由由 1變?yōu)樽優(yōu)?2， 機(jī)端視在阻抗機(jī)端視在阻抗由由 ZJ1

34、變?yōu)樽優(yōu)閆J2 時(shí)，時(shí)， 其其變化軌跡如圖變化軌跡如圖QParctg靜穩(wěn)極限靜穩(wěn)極限(等無功阻抗圓等無功阻抗圓) = 900時(shí)時(shí)發(fā)電機(jī)到達(dá)靜穩(wěn)極限，且發(fā)電機(jī)到達(dá)靜穩(wěn)極限，且機(jī)端視在阻抗為機(jī)端視在阻抗為sjsssssffjXeQUjjXjQPjQPjQPjQUjXjQPUIUZ)1(2)()(22222定值dssXXUQ2 即即 帶入帶入 Zf也具有阻抗圓特性：也具有阻抗圓特性： 圓心圓心 半徑半徑)1(222jssfeQUXjZdssXXUQ222)(2)(jsdsdfeXXXXjZ2)(0sdXXjZ2)(sdXX 系統(tǒng)阻抗不同時(shí)，系統(tǒng)阻抗不同時(shí)， = 900、發(fā)電機(jī)到達(dá)靜穩(wěn)發(fā)電機(jī)到達(dá)靜穩(wěn)極

35、限極限時(shí)時(shí)所所吸收的無功不同，有不同的特性圓；吸收的無功不同，有不同的特性圓；Xs越大，圓越大，圓半徑越半徑越大大 ZJ由阻抗圓特性外由阻抗圓特性外 進(jìn)入阻抗圓特性內(nèi)進(jìn)入阻抗圓特性內(nèi) 時(shí)，可判別為發(fā)電時(shí)，可判別為發(fā)電 機(jī)失磁機(jī)失磁 采用靜穩(wěn)極限為采用靜穩(wěn)極限為 失磁判據(jù)的阻抗失磁判據(jù)的阻抗 繼電器，等無功繼電器，等無功 圓內(nèi)為其動(dòng)作區(qū)圓內(nèi)為其動(dòng)作區(qū)發(fā)電機(jī)失步并進(jìn)入穩(wěn)定異步運(yùn)行時(shí)的測量阻抗發(fā)電機(jī)失步并進(jìn)入穩(wěn)定異步運(yùn)行時(shí)的測量阻抗 異步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)具有相似的等效異步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)具有相似的等效電路，可求其機(jī)端視在阻抗電路，可求其機(jī)端視在阻抗 （X1、 X2分別為定、分別為定、轉(zhuǎn)子繞組

36、漏抗；轉(zhuǎn)子繞組漏抗；Xad為定、轉(zhuǎn)子繞組間互為定、轉(zhuǎn)子繞組間互感抗；感抗；R2(1-s)/s為反為反應(yīng)發(fā)電機(jī)功率的等效應(yīng)發(fā)電機(jī)功率的等效電阻）電阻）)()(22221XXjsRjXsRXXjZadadf 發(fā)電機(jī)空載失磁時(shí)，發(fā)電機(jī)空載失磁時(shí)，s 0 Zf = j(X1+Xad) = jXd 為發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電抗為發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電抗 其它情況下失磁時(shí)，其它情況下失磁時(shí)， Zf將隨將隨s的增大而降低的增大而降低 考慮極限情況考慮極限情況 s = Zf = j(X1+ X2/ Xad) = jXd 為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗 其它情況下其它情況下 jXd Zf 0 只發(fā)出有功：只發(fā)出有功： = 0 欠勵(lì)磁：欠勵(lì)磁： 0機(jī)端測量阻抗在等有功圓上變化機(jī)端測量阻抗在等有功圓上變化 發(fā)電機(jī)外部發(fā)電機(jī)外部故障故障