許繼發(fā)電機保護系統講義課件

發(fā)電機保護系統講義1、發(fā)電機差動（1）作用比率制動式差動保護是發(fā)電機內部相間短路故障的主保護。（2）原理差動動作方程如下：IopIop.0(IresIres.0時)IopIop.0+S(Ires–Ires.0)(Ires>Ires.0時)式中：Iop為差動電流，Iop.0為差動最小動作電流整定值，Ires為制動電流，Ires.0為最小制動電流整定值，S為比率制動特性的斜率。各側電流的方向都以指向發(fā)電機為正方向，見圖下圖。

差動電流：制動電流：式中：IT，IN分別為機端、中性點電流互感器(TA)二次側的電流，TA的極性見上圖。（3）保護邏輯圖：（5）定值：(CT:6000/1A)額定電流：0.76A最小動作電流Iopo：0.20A最小制動電流Ires0：0.60A制動特性斜率S：0.3TA斷線閉鎖差動0出口方式：發(fā)電機全停2、TA斷線保護。（1）原理：當任一相差動電流大于0.15倍的額定電流時啟動TA斷線判別程序，滿足下列條件認為TA斷線：a.本側三相電流中至少一相電流為零；b.本側三相電流中至少一相電流不變；c.最大相電流小于1.2倍的額定電流。（2）定值：(CT:6000/1A)額定電流：0.76A出口方式：發(fā)信3、發(fā)電機橫差保護.（1）作用電流型橫差保護，作為發(fā)電機內部匝間、相間短路及定子繞組開焊的主保護。（2）保護原理本保護檢測發(fā)電機定子多分支繞組的不同中性點連線電流(即零序電流)3I0中的基波成分，保護判據為：判據1（無制動特性）：IopIset，Iset為動作電流的整定值，見后判據2（有制動特性）：IopIop.0(IresIres.0時)

(Ires>Ires.0時)式中：Iop為橫差電流，Iop.0為橫差最小動作電流整定值，Ires為制動電流（取機端三相電流最大值），Ires.0為最小制動電流整定值，S為比率制動特性的斜率。判據1、2均可單獨構成橫差保護，用戶可通過控制字進行選擇。發(fā)電機正常運行時，接于兩中性點之間的橫差保護，不平衡電流主要是基波，在外部短路時，不平衡電流主要是三次諧波成分，為降低保護定值和提高靈敏度，保護中還增加有三次諧波阻波功能。橫差保護瞬時動作于出口，當轉子發(fā)生一點接地時，橫差保護經延時t動作于出口，t一般整定為0.5s。（3）綜合邏輯框圖：（4）定值：(CT:300/5A)最小動作電流Iopo：5A最小制動電流Ires0：5A制動特性斜率S：1.3A一點接地后延時時間t:0.5S有無制動選擇：1出口方式：發(fā)電機全停4、發(fā)電機反時限負序過流保護（1）作用作為發(fā)電機不對稱故障和不對稱運行時，負序電流引起發(fā)電機轉子表面過熱的保護，可兼作系統不對稱故障的后備保護。（2）原理該保護由負序過負荷(定時限)和負序過流(反時限)兩部分組成。負序過負荷(定時限)按發(fā)電機長期允許的負序電流下能可靠返回的條件整定。負序過流(反時限)由發(fā)電機轉子表層允許的負序過流能力確定。發(fā)電機短時承受負序過電流倍數與允許持續(xù)時間的關系式為

式中：I2*—為發(fā)電機負序電流標么值；I2∞—為發(fā)電機長期允許負序電流標么值；A—為轉子表層承受負序電流能力的時間常數。保護的特性曲線見下圖：（3）保護的邏輯框圖見下圖（2）原理A、由低電壓元件、三相過流元件“與”構成。B、判據說明a、低電壓元件滿足下列條件時，低電壓元件動作。Uop為低電壓整定值，U為三個線電壓中最小的一個。b、過流元件過流元件接于電流互感器二次三相回路中，保護可有多段定值，每段電流和時限均可單獨整定。當任一相電流滿足下列條件時，保護動作。Iop為動作電流整定值。（3）邏輯圖：（4）定值：(CT:6000/1A)動作電壓：80V動作電流：0.98A延時時間t1:5.0S延時時間t2:5.0S記憶功能投退：1出口方式t1：跳主變高壓側、啟動失靈出口方式t2：發(fā)電機全停6、轉子一點接地。（1）作用發(fā)電機勵磁回路一點接地故障，對發(fā)電機并未造成危害，該保護反映轉子回路一點接地故障。（2）保護原理采用乒乓式開關切換原理，通過求解兩個不同的接地回路方程，實時計算轉子接地電阻值和接地位置。原理圖見圖5.6所示。其中：S1、S2為由微機控制的電子開關，Rg為接地電阻，為接地點位置，E為轉子電壓(考慮它的變化，新的電動勢以E’表示)。兩個降壓電阻R，一個測量電阻R1。

（4）定值：接地電阻高定值：50KΩ高定值延時時間：5.0S接地電阻低定值：10KΩ低定值延時時間：1.0S記憶功能投退：1高定值出口：發(fā)信低定值出口：發(fā)信7、定子接地保護（1)作用作為發(fā)電機定子回路單相接地故障保護，當發(fā)電機定子繞組任一點發(fā)生單相接地時，該保護按要求的時限動作于跳閘或信號。（2）保護原理基波零序電壓保護發(fā)電機從機端算起的85%~95%的定子繞組單相接地；三次諧波電壓保護發(fā)電機中性點附近定子繞組的單相接地。基波零序電壓動作判據為：｜3U0｜＞Uop三次諧波電壓動作判據為：方案1：

方案2：

其中3U0一般取中性點電壓，如果中性點無TV，則取機端零序電壓，需TV斷線閉鎖；Uop為基波零序電壓整定值；U3S和U3n分別為發(fā)電機機端TV開口三角繞組和中性點TV輸出中的三次諧波分量；、分別為方案1、方案2的制動系數，它們是不同的正實數。零序電壓判據和三次諧波判據各有獨立的出口回路，以滿足不同配置要求(如零序判據作用于直接跳閘，三次諧波判據作用于發(fā)信號等)。（3）邏輯框圖（2）保護原理定時限過負荷按發(fā)電機長期允許的負荷電流能可靠返回的條件整定。反時限過流按定子繞組允許的過流能力整定。發(fā)電機定子繞組承受的短時過電流倍數與允許持續(xù)時間的關系為：式中：K——定子繞組過負荷常數I*——定子額定電流為基準的標幺值——與定子繞組溫升特性和溫度裕度有關，一般為0.01~0.02。保護特性曲線：（3）邏輯框圖見圖（4）定值：額定電流：0.75A過負荷常數K:

37.5預告信號啟動電流：0.83A預告信號延時:5A反時限啟動電流：0.91A反時延時限上限：0.5S反時延時限下限：1000S散熱常數:0出口方式定時限：發(fā)信出口方式反時限：解列、滅磁9、發(fā)電機失磁保護（1）作用發(fā)電機勵磁系統故障使勵磁降低或全部失磁，從而導致發(fā)電機與系統間失步，對機組本身及電力系統的安全造成重大危害。

靜穩(wěn)邊界阻抗判據動作特性圖（3）邏輯框圖見圖（3）邏輯框圖見圖(4）定值：高頻一段55Hz高頻二段55Hz低頻一段49.5Hz低頻二段49Hz高頻一段延時290s（全停）高頻二段延時290s（全停）低頻一段延時5s（發(fā)信）低頻二段延時2s（發(fā)信）低電壓閉鎖11.5V12、勵磁變速斷保護（1）作用防止勵磁變內部短路故障擴大事故。（2）保護原理保護判斷三相電流中最大值大于整定值時動作。(3）定值：動作電流1.6A出口方式發(fā)電機全停12、勵磁變過流保護（1）作用防止勵磁變過流發(fā)熱，損壞變壓器。（2）保護原理