第7章發(fā)電機(jī)保護(hù)第1講

1、第第7章章 發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù) 第第7章章 發(fā)電機(jī)保護(hù)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)及保護(hù)方式 7.2 發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù) 7.3 發(fā)動(dòng)機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) 7.4 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 7.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù) 7.6 發(fā)電機(jī)的失步保護(hù) 7.7 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)（一）發(fā)電機(jī)故障（一）發(fā)電機(jī)故障發(fā)電機(jī)由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組兩部分構(gòu)成。發(fā)電機(jī)由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組兩部分構(gòu)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(zhuǎn)子繞組故障轉(zhuǎn)子繞組故障 轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地故障轉(zhuǎn)子繞

2、組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地故障 勵(lì)磁消失勵(lì)磁消失 （二）發(fā)電機(jī)不正常工作狀態(tài)（二）發(fā)電機(jī)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(duì)稱過負(fù)荷三相對(duì)稱過負(fù)荷 由外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電由外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流流 由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓 勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷 由于汽輪機(jī)主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行由于汽輪機(jī)主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行1. 失步運(yùn)行失步運(yùn)行（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配

3、置總的原則總的原則 針對(duì)發(fā)電機(jī)的故障類型和不正常狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機(jī)的容針對(duì)發(fā)電機(jī)的故障類型和不正常狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量和重要程度和規(guī)程規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)量和重要程度和規(guī)程規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)保護(hù)配置保護(hù)配置 縱差動(dòng)保護(hù)：縱差動(dòng)保護(hù)：對(duì)容量對(duì)容量1MW以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)配置縱聯(lián)差以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)配置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。作為定子繞組及其引出線的故障的主保護(hù)。動(dòng)保護(hù)。作為定子繞組及其引出線的故障的主保護(hù)。（為此發(fā)電機(jī)應(yīng)在機(jī)端和中性點(diǎn)安裝相應(yīng)的電流互感器）（為此發(fā)電機(jī)應(yīng)在機(jī)端和中性點(diǎn)安裝相應(yīng)的電流互感器）1. 匝間短路保護(hù)：匝間短路保護(hù)：對(duì)于定子繞組匝間短路，當(dāng)定子繞組采對(duì)于定子繞組匝間短路，當(dāng)定子繞組采用星形

4、接線，每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端用星形接線，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)。時(shí)，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)。（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置 定子繞組接地保護(hù)：定子繞組接地保護(hù)：接地保護(hù)對(duì)直接聯(lián)于母線上的發(fā)電接地保護(hù)對(duì)直接聯(lián)于母線上的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電容電流超機(jī)定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電容電流超過過5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。時(shí)，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。 當(dāng)接地電容當(dāng)接地電容電流小于電流小于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的定子接地保護(hù)。時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的定子接地保護(hù)。 在在100MW以上的發(fā)電機(jī)，

5、應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子的定子接地保護(hù)。接地保護(hù)。3. 負(fù)序過電流保護(hù)：負(fù)序過電流保護(hù)：對(duì)于不對(duì)稱引起的負(fù)序過電流，一般對(duì)于不對(duì)稱引起的負(fù)序過電流，一般在在50MW以上機(jī)組裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)，防止過熱。以上機(jī)組裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)，防止過熱。（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置 外部短路引起的過電流保護(hù)：外部短路引起的過電流保護(hù)：對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流可采用以下保護(hù)方式的過電流可采用以下保護(hù)方式 負(fù)序過電流保護(hù)或單相式低壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)負(fù)序過電流保護(hù)或單相式低壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù) 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電

6、流保護(hù) 過流保護(hù)過流保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)：過負(fù)荷保護(hù)：反應(yīng)對(duì)稱過負(fù)荷的單相式過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)對(duì)稱過負(fù)荷的單相式過負(fù)荷保護(hù)5. 定子繞組過電壓保護(hù)：定子繞組過電壓保護(hù)：對(duì)于水輪機(jī)定子繞組過電壓，應(yīng)對(duì)于水輪機(jī)定子繞組過電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時(shí)的過電壓保護(hù)。裝設(shè)帶延時(shí)的過電壓保護(hù)。（調(diào)速慢）（調(diào)速慢） （三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)：轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)：對(duì)于轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地故障，則對(duì)于轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地故障，則1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測(cè)裝置。對(duì)及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測(cè)裝置。對(duì)1MW以上機(jī)組應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障保護(hù)。防止其發(fā)展為以上機(jī)組應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接

7、地故障保護(hù)。防止其發(fā)展為兩點(diǎn)接地故障。兩點(diǎn)接地故障。 轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)：轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)：對(duì)對(duì)100MW以上機(jī)組且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁以上機(jī)組且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)，應(yīng)安裝轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)系統(tǒng)，應(yīng)安裝轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)8. 失磁保護(hù)：失磁保護(hù)：對(duì)采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)及對(duì)采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)及100MW以上采用電以上采用電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，應(yīng)專設(shè)專用的失磁保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，應(yīng)專設(shè)專用的失磁保護(hù)。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)，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)在自動(dòng)應(yīng)在自動(dòng)滅磁開關(guān)動(dòng)作后聯(lián)跳發(fā)電機(jī)機(jī)端斷路器。滅磁開關(guān)動(dòng)作后聯(lián)跳發(fā)電機(jī)機(jī)端斷路器。（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)配置（三）發(fā)電機(jī)保護(hù)

8、配置保護(hù)配置保護(hù)配置11.逆功率保護(hù)逆功率保護(hù)12.過勵(lì)磁保護(hù)過勵(lì)磁保護(hù)13.其他保護(hù)：其他保護(hù)：失步保護(hù)，低頻保護(hù)，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際考慮失步保護(hù)，低頻保護(hù)，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際考慮配置。配置。發(fā)電機(jī)保護(hù)出口回路的特點(diǎn)：發(fā)電機(jī)保護(hù)出口回路的特點(diǎn)： 跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器同時(shí)，應(yīng)跳開自動(dòng)滅磁開關(guān)。跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器同時(shí)，應(yīng)跳開自動(dòng)滅磁開關(guān)。（因?yàn)榘l(fā)電機(jī)為有源元件）（因?yàn)榘l(fā)電機(jī)為有源元件）7.2.1縱差動(dòng)保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)（一）保護(hù)原理（一）保護(hù)原理 縱差動(dòng)保護(hù)一般作為發(fā)電機(jī)定子繞組相間故障的縱差動(dòng)保護(hù)一般作為發(fā)電機(jī)定子繞組相間故障的主保護(hù)主保護(hù) 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理與一般差動(dòng)保護(hù)相同發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理與一

9、般差動(dòng)保護(hù)相同 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)一般采用帶制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)一般采用帶制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù) 比率制動(dòng)比率制動(dòng) 標(biāo)積制動(dòng)標(biāo)積制動(dòng)cos(180)0cos(180)cos(180)00mnmnmnresmnIIINMresIII217.2.1縱差動(dòng)保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)（二）保護(hù)接線（二）保護(hù)接線 完全差動(dòng)保護(hù)完全差動(dòng)保護(hù) 1I2III 1I2I特點(diǎn)：特點(diǎn)： 差動(dòng)電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端和差動(dòng)電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)引出端中性點(diǎn)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(dòng)保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)（二）

10、保護(hù)接線（二）保護(hù)接線 不完全差動(dòng)保護(hù)不完全差動(dòng)保護(hù) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 差動(dòng)電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端和差動(dòng)電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端和定子繞組中性點(diǎn)側(cè)部分分支定子繞組中性點(diǎn)側(cè)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(dòng)保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)（三）整定計(jì)算（三）整定計(jì)算 啟動(dòng)電流啟動(dòng)電流 躲過正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流躲過正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線gndII3 . 0min.對(duì)于不完全差動(dòng)保護(hù)，啟動(dòng)對(duì)于不完全差動(dòng)保護(hù)，啟動(dòng)電流應(yīng)適當(dāng)提高電

11、流應(yīng)適當(dāng)提高7.2.1縱差動(dòng)保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)（三）整定計(jì)算（三）整定計(jì)算2.拐點(diǎn)電流拐點(diǎn)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(diǎn)電流的大小直接影響差拐點(diǎn)電流的大小直接影響差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。動(dòng)保護(hù)的靈敏度。7.2.1縱差動(dòng)保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)（三）整定計(jì)算（三）整定計(jì)算3.制動(dòng)線斜率制動(dòng)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(shí)，最大短路電流差動(dòng)回路中最大不平

12、衡電流7.2.2 橫差動(dòng)保護(hù)橫差動(dòng)保護(hù) 對(duì)于發(fā)電機(jī)來說，縱差保護(hù)是定子繞組相間短路的對(duì)于發(fā)電機(jī)來說，縱差保護(hù)是定子繞組相間短路的主保護(hù)，橫差是定子繞組匝間短路的主保護(hù)。縱差原理主保護(hù)，橫差是定子繞組匝間短路的主保護(hù)?？v差原理是比較機(jī)端和中性點(diǎn)兩處電流的數(shù)值和相位，因此不能是比較機(jī)端和中性點(diǎn)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(diǎn)的電位橫差是比較定子引出線兩中性點(diǎn)的電位，當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)電位不等，兩中性點(diǎn)之間的當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)電位不等，兩中性點(diǎn)之間的TA上有電上有電流。流。7.2.2 橫差動(dòng)保護(hù)橫差動(dòng)保護(hù)（一）定子繞組裂相運(yùn)行橫差保護(hù)原理（一）定子繞

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

14、護(hù)原理（二）單元件橫差保護(hù)原理 單元件橫差動(dòng)保護(hù)適用于具有多分支的定子繞組且單元件橫差動(dòng)保護(hù)適用于具有多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)，能反應(yīng)定子繞組有兩個(gè)以上中性點(diǎn)引出端子的發(fā)電機(jī)，能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機(jī)內(nèi)繞組相間短路。匝間短路、分支線棒開焊及機(jī)內(nèi)繞組相間短路。單元件橫差保護(hù)接線原理圖單元件橫差保護(hù)接線原理圖 特點(diǎn)：特點(diǎn)：只需一個(gè)電流互感器，只需一個(gè)電流互感器，簡(jiǎn)單可靠簡(jiǎn)單可靠7.2.2 橫差動(dòng)保護(hù)橫差動(dòng)保護(hù)（二）單元件橫差保護(hù)原理（二）單元件橫差保護(hù)原理BCAgnopII)3 . 02 . 0( 動(dòng)作7.2.2 橫差動(dòng)保護(hù)橫差動(dòng)保護(hù)（二）單元件橫差保護(hù)原理（二）單元件橫差保護(hù)原理中性點(diǎn)不平衡電流分析中性點(diǎn)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(shì)及支路電流有差異的電勢(shì)及支路電流有差異 發(fā)電機(jī)定子氣隙磁