發(fā)電機保護講稿

發(fā)電機保護培訓

培訓資料

一概述基本概念發(fā)電機的作用是將汽輪機或水輪機輸出的機械能變換成電能。1主要構成發(fā)電機主要由定子和轉子兩部分構成。在定子與轉子間留有適當的間隙，通常將該間隙稱作為氣隙。極對數為1的三相交流同步發(fā)電機的結構示意圖如下圖所示。在定子鐵芯上設置有槽，每個定子槽分上槽和下槽，上槽及下槽中設置有定子繞組。每臺發(fā)電機的定子繞組為三相對稱式繞組，如圖1中的a-x、b-y、c-z所示。所謂三相對稱繞組是指三個繞組（即a-x、b-y、c-z）的匝數相等，其空間分布相對位置相距1200。在定子鐵芯的上槽與下槽之間設置有屏蔽層。在轉子鐵芯上也有槽，槽內設置有轉子繞組（如圖1中的W－j所示）。三相同步交流發(fā)電機結構示意圖為提高發(fā)電機的單機容量及降低鐵芯及繞組的溫度，各種發(fā)電機均設置

發(fā)電機的故障（1）定子繞組的故障定子繞組的故障主要有：相間短路（二相短路、三相短路）接地故障：單相接地、兩相接地短路故障匝間短路（同分支繞組匝間短路，同相不同分支繞組之間的短路）。（2）轉子繞組的故障主要有：轉子繞組一點接地及二點接地，部分轉子繞組匝間短路。

發(fā)電機異常運行方式發(fā)電機不正常運行方式主要有：定子繞組過負荷，轉子繞組過負荷，發(fā)電機過電壓；發(fā)電機過激磁，發(fā)電機誤上電、逆功率、頻率異常、失磁、發(fā)電機斷水及非全相運行等。常見故障及非正常工況運行的后果發(fā)電機定子繞組或輸出端部發(fā)生相間短路故障或相間接地短路故障，將產生很大的短路電流，大電流產生的熱、電動力或電弧可能燒壞發(fā)電機線圈、定子鐵芯及破壞發(fā)電機結構。轉子繞組兩點接地或匝間短路，將破壞氣隙磁場的均勻性，引起發(fā)電機劇烈振動而損壞發(fā)電機；另外，還可能燒傷轉子及損壞其他勵磁裝置。發(fā)電機異常運行也很危險。發(fā)電機過電壓、過電流及過激磁運行可能損壞定子繞組；大型發(fā)電機失磁運行除對發(fā)電機不利之外，還可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其他異常工況下，長期運行也會危及發(fā)電機的安全。為確保發(fā)電機安全經常運行，必需配置完善的保護系統(tǒng)。1短路故障的主保護發(fā)電機內部短路故障的主保護有：縱差保護，橫差保護（單元件橫差及三元件橫差保護），發(fā)電機定子繞組匝間保護（主要有單元件橫差保護、縱向零序電壓匝間保護及負序功率方向保護），轉子兩點接地保護，勵磁機縱差保護。2短路故障的后備保護發(fā)電機短路故障的后備保護主要有：復壓閉鎖過流保護，對稱過流及過負荷保護，不對稱過流及過負荷保護、負序過電流保護，轉子過流及過負荷保護、轉子兩點接地保護、帶記憶的低壓過流保護。3其他故障保護發(fā)電機單相接地保護，發(fā)電機失磁保護。4發(fā)電機異常運行保護發(fā)電機異常運行保護有：發(fā)電機過電壓保護，發(fā)電機過激磁保護、逆功率保護，轉子一點接地保護，定子過負荷保護、非全相運行保護、大型發(fā)電機失步保護、頻率異常保護等。發(fā)電機通用保護配置一概述一概述發(fā)電機縱差保護接線一概述一概述SEL300G及PMC700G中縱差保護動作特性曲線我公司發(fā)電機保護裝置中差動動作曲線門檻電流門檻電流也叫啟動電流或初始動作電流。最小動作電流實質是無制動時的動作電流。它的整定原則是：按躲過正常工況下的最大不平衡電流來整定?？砂聪率竭M行整定

－可靠系數，通常取1.5~2；

－TA變比誤差，10P級互感器誤差為0.03，故可取0.06（考慮兩側TA正、負誤差）；

－保護裝置通道傳輸變換及調整誤差，可取0.1；

－發(fā)電機額定電流，TA二次值。代入式（2）可得＝（0.24~0.32）一般取0.3發(fā)電機橫差保護

發(fā)電機橫差保護適用于定子繞組為多分支的發(fā)電機，當某相中某一分支發(fā)生匝間短路或某相兩分支之間在不同匝數處發(fā)生短路時，橫差保護應立即動作切除發(fā)電機1、單元件橫差保護單元件橫差保護，適用于每相定子繞組為多分支，且有兩個或兩個以上中性點引出的發(fā)電機，如圖所示：2裂相橫差保護1交流輸入回路裂相橫差保護由三個橫差元件構成，每個元件兩側的輸入電流分別接在某相定子繞組兩分支（或兩分支組）上的TA二次。以A相橫差元件為例，其交流接入回路如圖所示逆功率/正向低功率元件保護保護功能描述：連接在系統(tǒng)上的發(fā)電機，當其原動機被切除發(fā)電機就變成電動機運行，當這種運行工況發(fā)生時，發(fā)電機作為一臺同步電機，驅動原動機的主軸運轉。在此情況下發(fā)電機的電動機運轉將產生過熱迅速損壞，汽輪機在其它原動機的應用場合中，電動機運轉能引起機械損壞和/或產生不安全的運行工況。在SEL-300G繼電器中，通過使用一個逆功率/正向低功率保護元件來提供防止電動機運轉的保護逆功率/正向低功率保護元件，從發(fā)電機中測量有功功率，如果發(fā)電機輸出的有功功率降低到低于該元件的門檻值，繼電器將置位與瞬時門檻值相關的繼電器字位，并啟動該保護元件的定時限計時器逆功率/正向低功率率元件保護護定值計算算推薦計算原動機機額定的電電動機運行行功率以發(fā)發(fā)電機額定定功率的標標幺值等于于電動機運運行功率除以發(fā)電機機的額定功功率電動機運行行功率定義義為負值因因為它是流流入發(fā)電機機而不是流流出發(fā)電機機為保證元件件安全，檢檢測功率值值元件的定定值可被調調整到在繼繼電器電壓壓互感器和和電流互感感器中被計算出出來的測量量誤差定值值，32P1P設置為一個個0.5-0.7的系數乘以以低達0.02的標幺值，，該值可確保保安全檢測測電動機運運行工況，，建議定值值32P1P設置為0.01-0.014標幺值對功功率元件繼電器器功率測量量誤差被指指定為±0.0015標幺值±2%整定值使用第二段段逆功率/正向低功率率保護元件件可用于程程序跳閘互互鎖或用作作過負荷保保護元件第二段逆功功率/正向低功率率保護元件件用于程序序跳閘互鎖鎖時，定值值32P2P可用正向低低功率值來整定取取5到10%的發(fā)電機額額定功率作作為定值，，該元件僅僅在原動機機跳閘已經經發(fā)生后才才允許發(fā)電機機斷路器跳跳閘，第二段元件件用作過負負荷保護時時定值32P2P的整定范圍圍為1.05到1.10的標幺值定子接地保保護一發(fā)電機機定子單相相接地的危危害設發(fā)電機定定子繞組為為每相單分分支且中性性點不接地地。發(fā)電機機定子繞組組接線示意意圖及機端端電壓向量圖如如圖13中的（a）、（b）所示。設A相定子繞組組發(fā)生接地地故障，接接地點距中中性點的電電氣距離為為（機端接地地時＝1）。此時，相當當于在接地地點出現一一個零序電電壓。結論：接地地點距中性性點越遠，，零序電壓壓越高。機機端接地時時零序電壓壓最大（等于發(fā)電電機相電壓壓）；中性性點接地時時，零序電電壓等于零零。思考：如上上圖此時的的零序電壓壓等于多少少？利用基波零零序過電壓壓功能，能能夠檢測到到除發(fā)電機機繞阻底部部中性點的的5%~10%以外所有的定子子接地故障障，定子接地保保護在靠近發(fā)電電機中性點點區(qū)域范圍圍內，當發(fā)發(fā)電機發(fā)生生接地故障障時零序電壓增增加不夠大大，SEL300G繼電器就用用三次諧波波差動元件件來檢測這這個區(qū)域內內的接地故障障64G2三次諧波差差動元件測測量發(fā)電機機機端和中中性點的三三次諧波電電壓的大小小，然后利用如下公公式計算：：其中VP3=被測量的發(fā)發(fā)電機機端端三次諧波波電壓的幅幅值,64RAT=三次諧波電電壓比的整整定值,VN3=所測量的發(fā)發(fā)電機中性性點三次諧諧波電壓幅幅值,64G2P=差動靈敏度度整定值如下圖64G1和64G2兩個元件各各有各的保保護范圍和和保護死區(qū)區(qū)，兩個元元件共同作用構構成發(fā)電機機的100%定子接地保保護定子接地保保護發(fā)電機失磁磁保護故障現象描描述：同步步發(fā)電機的的失磁過程程使得發(fā)電電機以感應應發(fā)電機的的模式運轉轉，此時發(fā)電機機的轉子轉轉速增加,輸出的有功功功率降低低，發(fā)電機機向系統(tǒng)吸吸取無功功功率，從而在發(fā)電電機的轉子子中感應出出大電流，，定子電流流可能高達達兩倍的額額定電流，，在很短的的時間里這些些大電流在在發(fā)電機內內部引起危危險的過熱熱SEL-300G繼電器用測測到的正序序阻抗來形形成姆歐阻阻抗圓并以以此來檢測測失磁故障障的SEL-300G繼電器提供供兩種方案案來實現失失磁保護：：方案1、一二段都都從阻抗平平面的原點點偏移一個個等于發(fā)電電機暫態(tài)電電抗值的一一半，一段段失磁保護檢檢測在滿負負荷運行工工況下發(fā)生生的失磁故故障，并以以短延時動動作，二段段失磁保護的保護護范圍更大大些，且以以較長的延延時動作，，對于在輕輕載運行工工況下發(fā)生生的失磁故障由二二段失磁保保護延時動動作跳閘方案案2、SEL-300G繼電電器器的的失失磁磁保保護護第第二二段段阻阻抗抗元元件件的的姆姆歐歐動動作作上上邊邊界界圓圓與與阻阻抗抗平平面面的的縱縱軸軸交交點點可可以以被被設設置置成成正正向向偏偏移移電電抗抗，，其其值值等等于于發(fā)發(fā)電電機機的的升升壓壓變變壓壓器器的的電電抗抗值值，，當當二二段段元元件件用用這這種種方方式式整整定定時時繼繼電電器器同同時時提提供供一一個個具具有有可可設設置置角角度度特特性性的的方方向向元元件件發(fā)電電機機失失磁磁保保護護方方案案1需要要的的信信息息?發(fā)電電機機直直軸軸電電抗抗Xd歸算算到到二二次次側側單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機機暫暫態(tài)態(tài)電電抗抗Xd’歸算算到到二二次次側側單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機機額額定定線線電電壓壓定定值值VNOM,歸算算到到二二次次側側單單位位伏伏?發(fā)電電機機額額定定相相電電電電流流定定值值INOM歸算算到到二二次次側側單單位位安安培培?當二二段段失失磁磁保保護護要要求求正正向向偏偏移移阻阻抗抗時時還還需需要要?升壓壓變變壓壓器器的的電電抗抗Xt歸算算到到二二次次側側單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機機額額定定功功率率因因數數發(fā)電電機機失失磁磁保保護護方方案案2需要要的的信信息息?發(fā)電電機機直直軸軸電電抗抗Xd歸算算到到二二次次側側單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機機暫暫態(tài)態(tài)電電抗抗Xd’歸算算到到二二次次側側單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機機額額定定線線電電壓壓定定值值VNOM,歸算算到到二二次次側側單單位位伏伏?發(fā)電電機機額額定定相相電電電電流流定定值值INOM歸算算到到二二次次側側單單位位安安培培?當二二段段失失磁磁保保護護要要求求正正向向偏偏移移阻阻抗抗時時還還需需要要?升壓壓變變壓壓器器的的電電抗抗Xt歸算算到到二二次次側側單單位位歐歐姆姆?發(fā)電電機機額額定定功功率率因因數數發(fā)電機過過勵磁保保護故障現象象分析：：發(fā)電機和和變壓器器都由鐵鐵心繞組組組成，，設繞組組外加電電壓為U(v)，匝數為為w，鐵心截截面為S(m3)，磁密為為B(T)，則有：：由上式可可知，電電壓的升升高和頻頻率的降降低均可可導致磁磁密的增增大。磁密的過過分增大大，使鐵鐵心飽和和，勵磁磁電流急急劇增加加，造成成過勵磁磁現象，，嚴重時時就形成成威脅設備備安全的的過勵磁磁故障。。故障危害害：變壓器鐵鐵心飽和和之后，，鐵損增增加，使使鐵心溫溫度上升升。鐵心心飽和后后還要使使磁通擴擴散到周周圍的空空間中去去，使漏漏磁場增增強?？靠拷F心心的繞組組導線、、油箱壁壁以及其其他金屬屬結構件件，由于于漏磁場場而產生生渦流損損耗，使使這些部部位發(fā)熱熱，引起起高溫，，嚴重時時要造成成局部變變形和損損傷周圍圍的絕緣緣介質。。SEL300G中過勵磁磁元件就就是基于于“電壓壓/頻率”這這個電氣氣量來實實現的，，具體使使用請參參考SEL300G的使用說說明書準同期并并列同步發(fā)電電機并列列的意義義：發(fā)電機在在投入電電力系統(tǒng)統(tǒng)運行之之前，它它的電壓壓與系統(tǒng)統(tǒng)并列母母線的狀態(tài)態(tài)變量往往往不相相等，須須對發(fā)電電機組進進行適當當的操作作，使之之符合并并列條件件后才，，才允許斷路路器合閘閘并網運運行，這這一系列列操作稱稱為并列列操作。。并列的的條件為為電壓差差、頻率率差和相角差差都不超超過允許許值。并并列的種種類有準準同期并并列、自自同期并并列和非非同期并并列。自動準同同期并列列裝置的的組成：主要有有頻差控控制單元元、壓差差控制單單元、合合閘控制制單元構構成圖1自動方式式動作框框圖*我公司司一般使使用深圳圳智能SID自動準同同期裝置置等相類類似產品品比較多多，在現現場碰到到或在公公司做出