發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理,2,1 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 1.1 發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型和不正常運(yùn)行狀態(tài) 1.2 發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)和橫差動(dòng)保護(hù) 1.3 發(fā)電機(jī)的定子單相接地保護(hù) 1.4 發(fā)電機(jī)的負(fù)序過(guò)電流保護(hù) 1.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù) 1.6 發(fā)電機(jī)-變壓器組繼電保護(hù)的特點(diǎn),1.1 發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型和不正常運(yùn)行狀態(tài),4,1. 發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型及保護(hù)方式,定子繞組 定子繞組及引出線相間短路：采用縱差保護(hù) 定子繞組匝間短路：采用橫差保護(hù) 定子繞組單相接地：采用零序電流和零序電壓保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地：采用定期檢測(cè)裝置，或采用一點(diǎn)和兩點(diǎn)接地保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁電流消失：自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)連鎖斷開(kāi)發(fā)電

2、機(jī)的斷路器，或采用發(fā)電機(jī)失磁保護(hù),5,2. 不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)方式,過(guò)電流 外部短路引起的定子過(guò)電流：采用負(fù)序過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)； 不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷或外部不對(duì)稱(chēng)短路引起的定子負(fù)序過(guò)電流：采用負(fù)序過(guò)電流保護(hù) 對(duì)稱(chēng)負(fù)荷引起的定子過(guò)電流：采用接于一相電流的過(guò)負(fù)荷保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷：采用轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù) 定子繞組過(guò)電壓：采用帶延時(shí)的過(guò)電壓保護(hù) 汽輪發(fā)電機(jī)主汽門(mén)突然關(guān)閉：采用逆功率保護(hù),1.2 發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)和橫差動(dòng)保護(hù),7,1. 縱差動(dòng)保護(hù)的原理,反應(yīng)定子內(nèi)部相間短路：動(dòng)作于跳閘 反應(yīng)電流互感器二次回路斷線：動(dòng)作于信號(hào),8,1.1 斷線監(jiān)視繼電器的

3、整定,起動(dòng)電流按躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流整定，原則上越靈敏越好，通常?。?為了防止外部故障時(shí)由于不平衡電流的影響而誤發(fā)斷線信號(hào)，它的動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于發(fā)電機(jī)所有后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,9,1.2 差動(dòng)繼電器的整定,在正常運(yùn)行情況下，電流互感器二次回路斷線時(shí)保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng) 按躲開(kāi)外部故障時(shí)的最大不平衡電流整定,10,1.3 具有比率制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器,最小起動(dòng)電流： 拐點(diǎn)制動(dòng)電流：一般取 制動(dòng)系數(shù)（制動(dòng)特性的斜率）：0.20.4,11,1.4 縱差保護(hù)的靈敏度校驗(yàn),Idmin為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)流過(guò)保護(hù)的最小短路電流，需要考慮如下兩種情況： 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列運(yùn)行以前，在其出線端發(fā)生兩相短路 發(fā)電機(jī)采用自

4、同期并列時(shí)，在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，發(fā)電機(jī)出線端發(fā)生兩相短路,12,2. 橫差動(dòng)保護(hù)的原理,利用反應(yīng)兩個(gè)支路電流之差的原理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù),13,2.1 橫差動(dòng)保護(hù)的接線,每相裝設(shè)兩個(gè)電流互感器，每相用一個(gè)繼電器 只裝設(shè)一個(gè)電流互感器和一個(gè)繼電器,14,2.2 橫差動(dòng)保護(hù)的整定,轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地時(shí)，橫差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)作，但不必在轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地時(shí)閉鎖橫差動(dòng)保護(hù) 在投入兩點(diǎn)接地保護(hù)的同時(shí)，橫差動(dòng)保護(hù)應(yīng)切換至帶0.51s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘，可防止轉(zhuǎn)子回路偶然性的兩點(diǎn)接地時(shí)引起的橫差保護(hù)誤動(dòng)作,1.3 發(fā)電機(jī)的定子單相接地保護(hù),16,1. 發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)都是不

5、接地或經(jīng)消弧線圈接地的 發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)是指與發(fā)電機(jī)有直接電聯(lián)系的各元件組成的網(wǎng)絡(luò)，是非直接接地系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流為發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)地電容電流的總和。當(dāng)接地電流較大時(shí)，能在故障點(diǎn)引起電弧，將繞組絕緣和定子鐵心燒毀 當(dāng)接地電容電流小于5A時(shí)，裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的接地保護(hù)；否則，裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù),17,2. 內(nèi)部單相接地時(shí)的等值電路,18,3. 外部單相接地時(shí)的等值電路,內(nèi)部單相接地時(shí)，流經(jīng)LH0的零序電流為發(fā)電機(jī)以外電壓網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地電容電流 外部單相接地時(shí)，流經(jīng)LH0的零序電流為發(fā)電機(jī)本身的對(duì)地電容電流,19,4. 利用零序電流構(gòu)成的定子接地保護(hù),需要采用高靈敏的零

6、序電流互感器： 盡量提高零序電流互感器的勵(lì)磁阻抗 選取繼電器的阻抗與零序互感器的勵(lì)磁阻抗匹配,20,定子零序電流保護(hù)的整定,躲過(guò)外部單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)本身的電容電流和零序電流互感器二次側(cè)的不平衡電流 零序電流保護(hù)的一次動(dòng)作電流應(yīng)小于發(fā)電機(jī)單相接地電流的允許值 當(dāng)起動(dòng)電流不考慮發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電容電流時(shí)，保護(hù)需帶有12s的動(dòng)作延時(shí) 當(dāng)起動(dòng)電流不考慮外部相間短路時(shí)的不平衡電流時(shí)，需要在相間保護(hù)動(dòng)作時(shí)將接地保護(hù)閉鎖 定子繞組中性點(diǎn)附近接地時(shí)，接地電流很小，定子零序電流保護(hù)存在動(dòng)作死區(qū),21,5. 利用零序電壓構(gòu)成定子接地保護(hù),用于發(fā)電機(jī)變壓器組，動(dòng)作于信號(hào),22,定子零序電壓保護(hù)的整定,躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)的

7、不平衡電壓 變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)端產(chǎn)生的零序電壓 提高靈敏度的措施： 加裝三次諧波過(guò)濾器，消除三次諧波的影響 變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地時(shí)，利用延時(shí)躲開(kāi)高壓側(cè)接地故障 變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)非直接接地時(shí)，利用高壓側(cè)的零序電壓將定子接地保護(hù)閉鎖或?qū)ΡＷo(hù)實(shí)現(xiàn)制動(dòng),23,6. 反應(yīng)100%定子繞組的接地保護(hù),一是零序電壓保護(hù)，能保護(hù)定子繞組的85%以上 二是用來(lái)消除零序電壓保護(hù)不能保護(hù)的死區(qū) 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)加固定的工頻偏移電壓 附加直流或低頻電源，將其電流注入定子繞組 利用發(fā)電機(jī)固有的三次諧波電勢(shì),24,發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布特點(diǎn),正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)中心點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓總是大于發(fā)電機(jī)端的三次諧波

8、電壓,25,發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的分布特點(diǎn),當(dāng)靠近中性點(diǎn)側(cè)發(fā)生單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)端的三次諧波電壓大于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓,26,100%定子接地保護(hù)的特點(diǎn),利用三次諧波電壓構(gòu)成的接地保護(hù)，可以反應(yīng)定子繞組中靠近中性點(diǎn)側(cè)50%范圍內(nèi)的單相接地故障，且故障點(diǎn)越接近于中性點(diǎn)時(shí)，保護(hù)越靈敏 利用基波零序電壓構(gòu)成的接地保護(hù)，可以反應(yīng)靠近定子機(jī)端側(cè)85%范圍內(nèi)的單相接地故障，且故障點(diǎn)越接近于出線端時(shí)，保護(hù)越靈敏,1.4 發(fā)電機(jī)的負(fù)序過(guò)電流保護(hù),28,1. 定子負(fù)序電流產(chǎn)生原因及影響,產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路；在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡 影響： 在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組及轉(zhuǎn)子鐵心等部件上感應(yīng)出100

9、Hz的倍頻電流，造成局部過(guò)熱 產(chǎn)生100Hz的交變電磁轉(zhuǎn)矩，并作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機(jī)座上，引起100Hz的振動(dòng),29,定子負(fù)序電流引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱的度量,假定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（不向周?chē)幔瑒t不使轉(zhuǎn)子過(guò)熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間的關(guān)系：,發(fā)電機(jī)組容量越大，承受負(fù)序過(guò)負(fù)荷的能力越小，即A值越小,30,定子負(fù)序過(guò)電流保護(hù)的作用,主保護(hù)：對(duì)定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過(guò)熱的一種保護(hù)，是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)之一 后備保護(hù)：在相鄰元件發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，定子負(fù)序過(guò)電流保護(hù)可以作為后備保護(hù)；需要附加裝設(shè)一個(gè)單相式的低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)，以反應(yīng)三相短路,31,2. 負(fù)序定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理接線,繼電器3按躲開(kāi)長(zhǎng)期允許

10、負(fù)序電流值和最大負(fù)荷下的不平衡電流來(lái)整定 動(dòng)作延時(shí)應(yīng)保證選擇性，一般取510s,32,2. 負(fù)序定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理接線,繼電器4按躲開(kāi)短時(shí)間允許的負(fù)序電流整定，同時(shí)與相鄰元件的后備保護(hù)靈敏度配合 動(dòng)作延時(shí)按后備保護(hù)逐級(jí)配合，一般取35s,33,3. 兩段負(fù)序定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性,定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許負(fù)序過(guò)電流曲線不能很好配合,34,4. 負(fù)序反時(shí)限過(guò)電流保護(hù),發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流的特性是在絕熱條件下給出的，考慮轉(zhuǎn)子散熱條件后，對(duì)于同一時(shí)間內(nèi)所允許的負(fù)序電流值實(shí)際上要比用允許負(fù)序電流曲線計(jì)算出的值大,1.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù),36,1. 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響,失磁原因： 轉(zhuǎn)

11、子繞組故障 勵(lì)磁機(jī)故障 自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘 半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障 誤操作,37,1. 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響,38,1. 發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及影響,對(duì)電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的影響： 失磁發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)，需要從系統(tǒng)吸收大量無(wú)功 當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功儲(chǔ)備不足時(shí)，將引起電壓下降，嚴(yán)重時(shí)可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解 為了防止定子繞組過(guò)電流，失磁發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行所發(fā)出的有功比同步運(yùn)行時(shí)小 失磁后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生差頻電流，使轉(zhuǎn)子過(guò)熱,39,2. 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗,a) 等有功阻抗圓(失步前),40,2. 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗,b) 臨界失步阻抗圓(功角為90度，無(wú)功恒定),41,2. 發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測(cè)量阻抗,c) 失步后的異步運(yùn)行階段,空載失磁時(shí)：,42,3. 其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測(cè)量阻抗,1為發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行 2為發(fā)電機(jī)只發(fā)有功 3為發(fā)電機(jī)欠勵(lì)運(yùn)行 4為發(fā)電機(jī)失磁 5為發(fā)電機(jī)外部故障,43,系統(tǒng)振蕩時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗,44,4. 失磁保護(hù)的構(gòu)成方式,45,轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)失磁保護(hù)方案,1.6 發(fā)電機(jī)-變壓器組繼電保護(hù)的特點(diǎn),47,1. 發(fā)電機(jī)-變壓器組縱差保護(hù)的特點(diǎn),48,2. 發(fā)變組中定子單相接地保護(hù)的特點(diǎn),發(fā)變組中，發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)以不安不接地或經(jīng)消弧線圈接地 發(fā)生單相接地的接地電容電流通常小于允許值，可采用零序電壓保護(hù)，并動(dòng)作于信號(hào) 對(duì)于大容量的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝