發(fā)電機保護整定計算ppt課件

1、1發(fā)電機保護發(fā)電機保護2一、發(fā)電機故障及其保護配置一、發(fā)電機故障及其保護配置（一）發(fā)電機的故障和異常運行狀態(tài)（一）發(fā)電機的故障和異常運行狀態(tài)1 1發(fā)電機的故障：發(fā)電機的故障：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)子繞組一點或兩點接地轉(zhuǎn)子繞組一點或兩點接地勵磁回路勵磁電流消失勵磁回路勵磁電流消失32 2發(fā)電機異常運行狀態(tài)發(fā)電機異常運行狀態(tài) 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 外部不對稱短路或不對稱負荷引起的負序過外部不對稱短路或不對稱負荷引起的負序過 電流和負序過

2、負荷電流和負序過負荷 定子繞組三相對稱過負荷定子繞組三相對稱過負荷突然甩負荷引起的定子繞組過電壓突然甩負荷引起的定子繞組過電壓 勵磁回路故障或強勵時間太長引起的轉(zhuǎn)子繞勵磁回路故障或強勵時間太長引起的轉(zhuǎn)子繞 組過負荷組過負荷汽輪機主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機逆功率汽輪機主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機逆功率4（二）發(fā)電機的保護配置（二）發(fā)電機的保護配置（與容量相關(guān)與容量相關(guān)） 1.1.定子繞組及其引出線相間短路保護定子繞組及其引出線相間短路保護 縱聯(lián)差動保護是發(fā)電機的主保護縱聯(lián)差動保護是發(fā)電機的主保護1MW1MW以上的發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護以上的發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護 發(fā)變組發(fā)變組 當發(fā)電機與變壓器

3、之間有斷路器時，設(shè)單獨當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，設(shè)單獨 的縱差保護的縱差保護 當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時 100MW100MW以下的發(fā)電機，設(shè)發(fā)變組共用縱差以下的發(fā)電機，設(shè)發(fā)變組共用縱差 100MW100MW以上的發(fā)電機設(shè)單獨的縱差保護，與發(fā)變組共用縱差構(gòu)成雙重主保護以上的發(fā)電機設(shè)單獨的縱差保護，與發(fā)變組共用縱差構(gòu)成雙重主保護5定子繞組單相接地短路保護定子繞組單相接地短路保護 接地電容電流接地電容電流 5A , 5A , 動作于跳閘動作于跳閘接地電容電流接地電容電流 5A , 5A , 動作于信號動作于信號100MW100MW及以上發(fā)電機，設(shè)保護區(qū)為

4、及以上發(fā)電機，設(shè)保護區(qū)為100%100%的單相接地短路保護的單相接地短路保護 定子繞組單相匝間短路定子繞組單相匝間短路對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護護64. 4. 發(fā)電機外部故障引起的定子過流發(fā)電機外部故障引起的定子過流(1)(1)過流保護過流保護用于用于1WM1WM以下的小容量發(fā)電機保護以下的小容量發(fā)電機保護(2)(2)復(fù)壓啟動的過流保護復(fù)壓啟動的過流保護用于過流保護靈敏度不足的發(fā)電機保護用于過流保護靈敏度不足的發(fā)電機保護(3)(3)負序過電流及單相低電壓起動的過流保護負序過電流及單相低電壓起動的過流

5、保護用于用于用于用于50WM50WM及以上的發(fā)電機保護及以上的發(fā)電機保護5. 5. 發(fā)電機的其它保護發(fā)電機的其它保護 定子繞組過負荷定子繞組過負荷/ /過電壓過電壓 發(fā)電機失磁保護發(fā)電機失磁保護 發(fā)電機失步保護發(fā)電機失步保護 7二、發(fā)電機縱差二、發(fā)電機縱差/ /橫差保護橫差保護（一）不帶制動的縱差保護（一）不帶制動的縱差保護1.1.保護動作值整定保護動作值整定(1).(1).正常運行時正常運行時,LH,LH二次回路斷線時保護不誤動二次回路斷線時保護不誤動 I Iopop= K= KrelrelI Igngn/n/nL L I Ign gn ：發(fā)電機額定電流：發(fā)電機額定電流 K Krelrel：

6、可靠系數(shù)，?。嚎煽肯禂?shù)，取 K Krel rel =1.3=1.3為防止在為防止在LHLH二次回路斷線、同時區(qū)外故障導(dǎo)致保護誤動，另需設(shè)置二次回路斷線、同時區(qū)外故障導(dǎo)致保護誤動，另需設(shè)置LHLH二次回路斷線監(jiān)視二次回路斷線監(jiān)視裝置發(fā)出裝置發(fā)出告警信號告警信號, ,由運行人員退出保護由運行人員退出保護 I Iopop= 0.2I= 0.2Ign gn ( (躲開正常運行時的不平衡電流躲開正常運行時的不平衡電流) )89(2).(2).躲開外部短路時的最大不平衡電流躲開外部短路時的最大不平衡電流 I Iopop= K= KrelrelI Iunb.max unb.max = K= KkelkelK

7、 KererK KapapK KccccI Id.maxd.max K Krelrel：可靠系數(shù)，?。嚎煽肯禂?shù)，取 K Krel rel =1.3=1.3 K Kapap：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，時， K Kapap =1=1，否則，否則 K Kapap =1.3=1.3 1.51.5 K Kcccc:LH:LH同型系數(shù)。發(fā)電機差動采用同型同型系數(shù)。發(fā)電機差動采用同型LHLH， K Kcccc= 0.5(= 0.5(相對誤差相對誤差5%5%) ) K Kerer= 0.1:= 0.1:滿足滿足10%10%誤差曲線要求時誤差曲線要求時LHLH最大最大誤差

8、誤差 I Id.maxd.max: :取外部短路取外部短路K K(3)(3)，Z Zs.mins.min時計算時計算10按條件按條件(2(2）整定，有：）整定，有： I Iopop= = （0.40.4 0.6)I0.6)Ign gn 動作更靈敏；但動作更靈敏；但LHLH二次回路斷線、同時區(qū)外故障將導(dǎo)致保護誤動二次回路斷線、同時區(qū)外故障將導(dǎo)致保護誤動I Iopop I22I Id.mind.min為內(nèi)部故障時流過保護的最小短路電流為內(nèi)部故障時流過保護的最小短路電流校驗條件校驗條件（1 1）發(fā)電機與系統(tǒng)并列運行前，機端兩相短路）發(fā)電機與系統(tǒng)并列運行前，機端兩相短路 故障：故障： 發(fā)電機單獨供給的

9、短路電流發(fā)電機單獨供給的短路電流（2 2）發(fā)電機無勵磁、與最小運行方式的系統(tǒng)自）發(fā)電機無勵磁、與最小運行方式的系統(tǒng)自 同期并列時機端兩相短路故障：同期并列時機端兩相短路故障： 系統(tǒng)單獨供給的短路電流系統(tǒng)單獨供給的短路電流12（二）帶制動的縱差保護（二）帶制動的縱差保護一定滿足靈敏度要求，一定滿足靈敏度要求，無需校驗無需校驗(1)(1)最小動作電流大于正常運行時最大不平衡電流最小動作電流大于正常運行時最大不平衡電流 I Iop.0op.0= = （0.10.1 0.2)I0.2)Ign gn (2)(2)制動特性拐點對應(yīng)的制動制動特性拐點對應(yīng)的制動電流電流 I Ires.0res.0= I= I

10、gngn (3)(3)制動系數(shù)制動系數(shù) I Iop.maxop.max= K= KkelkelK KererK KapapK KccccI Id.maxd.max I Ires.maxres.max= I= Iunb.maxunb.max K Kres res = I= Iop.max op.max / I/ Ires.max res.max = K= KkelkelK KererK KapapK Kcc cc ( (推薦取推薦取0.3)0.3)(4)(4)斜率斜率 S= (IS= (Iop.max op.max I Iop.0op.0)/ (I)/ (Ires.max - res.max -

11、 I Ires.0res.0) )13（三）定子繞組匝間短路的保護（三）定子繞組匝間短路的保護1.1.橫差保護橫差保護大容量發(fā)電機額定電流很大，各相以兩個繞組大容量發(fā)電機額定電流很大，各相以兩個繞組( (或更多繞組或更多繞組) )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，兩繞組的電勢不再相等同相同繞組或同相不同繞組匝間短路時，兩繞組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)流而不被縱差保護反應(yīng)繞組電勢差將在繞組內(nèi)產(chǎn)生很大環(huán)流而不被縱差保護反應(yīng)對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護14(1)(1)利

12、用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護三元件橫差保護接線復(fù)雜，可靠性低三元件橫差保護接線復(fù)雜，可靠性低15(2)(2)單元件橫差保護單元件橫差保護 將一半繞組與另一半繞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，通過兩組繞組時，通過兩組繞組 的中性點連接線構(gòu)的中性點連接線構(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 相間不對稱短路：相間不對稱短路： 相間短路時，一般相間短路時，一般 兩組繞組三相不對兩組繞組三相不對 稱，可形成環(huán)流稱，可形成環(huán)流16發(fā)電機正常運行和外部短路時，有較大

13、三次諧波不平衡電流通過中性點連接線，發(fā)電機正常運行和外部短路時，有較大三次諧波不平衡電流通過中性點連接線，需濾波處理需濾波處理轉(zhuǎn)子永久性兩點接地時氣隙磁通畸變，也有較大不平衡電流通過中性點連接線，轉(zhuǎn)子永久性兩點接地時氣隙磁通畸變，也有較大不平衡電流通過中性點連接線，可使橫差誤動可使橫差誤動畸變氣隙磁通導(dǎo)致發(fā)電機異常震動，需轉(zhuǎn)子永久性兩點接地保護動作跳閘，因此畸變氣隙磁通導(dǎo)致發(fā)電機異常震動，需轉(zhuǎn)子永久性兩點接地保護動作跳閘，因此不閉鎖橫差保護不閉鎖橫差保護為防止轉(zhuǎn)子瞬時兩點接地時橫差誤動，在轉(zhuǎn)子一點接地后，橫差切換至為防止轉(zhuǎn)子瞬時兩點接地時橫差誤動，在轉(zhuǎn)子一點接地后，橫差切換至0.50.5 1s

14、1s延延時跳閘回路時跳閘回路17整定計算整定計算當單元件橫差保護使用的三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于當單元件橫差保護使用的三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于15時，動作電流初設(shè)可選為時，動作電流初設(shè)可選為Iop.0=(0.20.3)Ign對使用對使用LMZ型型LH且三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于且三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于80的的高靈敏單元件橫差保護，動作電流初設(shè)可選為高靈敏單元件橫差保護，動作電流初設(shè)可選為Iop.0=0.05Ign實際整定按躲過外部故障最大三相短路電流時的基波和三次諧波不平衡電流實際整定按躲過外部故障最大三相短路電流時

15、的基波和三次諧波不平衡電流計算：計算：2max. 3 .2max. 1 .0 .unbunbaprelopIIKKI18轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護( (負序功率方向閉鎖負序功率方向閉鎖) ) 用于有三個引出端的單繞組發(fā)電機：橫差無效用于有三個引出端的單繞組發(fā)電機：橫差無效定子繞組部分繞組匝間定子繞組部分繞組匝間( (或相間或相間) )短路出現(xiàn)負序電流分量，氣隙必有負序短路出現(xiàn)負序電流分量，氣隙必有負序( (逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)) )磁場磁場, , 在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電流，以此起動保護跳閘在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電流，以此起動保護跳閘 增設(shè)負序功率方向閉鎖，防止外部故障誤動增設(shè)負序功

16、率方向閉鎖，防止外部故障誤動當發(fā)電機內(nèi)部不對稱短路時，故障點負序電壓最大，負序功率由發(fā)電機流出當發(fā)電機內(nèi)部不對稱短路時，故障點負序電壓最大，負序功率由發(fā)電機流出當外部不對稱運行或短路時，負序功率流入發(fā)電機，將保護閉鎖當外部不對稱運行或短路時，負序功率流入發(fā)電機，將保護閉鎖整定：動作電流大于正常運行允許的定子繞組最大負序電流整定：動作電流大于正常運行允許的定子繞組最大負序電流(5(5 8%)I8%)Igngn對應(yīng)的轉(zhuǎn)子二對應(yīng)的轉(zhuǎn)子二次諧波電流次諧波電流19三、發(fā)電機定子繞組三、發(fā)電機定子繞組單相接地短路的保護單相接地短路的保護根據(jù)安全要求，發(fā)電機的外殼接地根據(jù)安全要求，發(fā)電機的外殼接地定子繞組因

17、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接地電流能在故障點引起電弧時，將使繞組的絕緣和定子鐵心損壞，也容易發(fā)展接地電流能在故障點引起電弧時，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，造成更大的危害成相間短路，造成更大的危害當接地電容電流等于或大于允許值時，應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的接地保護當接地電容電流等于或大于允許值時，應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的接地保護當接地電流小于允許值時，當接地電流小于允許值時，般裝設(shè)作用于信號的接地保護般裝設(shè)作用于信號的接地保護 20（一）定子繞組單相接地短路的特點（一）定子繞組單相接地短

18、路的特點發(fā)電機中性點采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，單相接地短路電流為三相對地電容發(fā)電機中性點采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，單相接地短路電流為三相對地電容電流之和電流之和接地點對地零序電壓與接地點位置有關(guān)接地點對地零序電壓與接地點位置有關(guān) 設(shè)：設(shè)：A A相繞組中性點到接地點間的短路匝數(shù)與相繞組中性點到接地點間的短路匝數(shù)與A A相繞組匝數(shù)比為相繞組匝數(shù)比為 ，接地點各相電接地點各相電壓為：壓為：U UADAD= = E EA A E EA A=0=0U UBDBD= = E EB B E EA AU UCDCD= = E EC C E EA AU Ud0d0= = （U UADAD+ U+ U

19、BD BD + U+ UBDBD) / 3 = ) / 3 = E EA A21考慮發(fā)電機內(nèi)部對地電容為考慮發(fā)電機內(nèi)部對地電容為C C0f0f，外部對地電容為，外部對地電容為C C0l0l，則電流分布如圖所示，則電流分布如圖所示22作出零序等效網(wǎng)絡(luò)作出零序等效網(wǎng)絡(luò), ,求得求得 3I3I0f0f = j3 = j3 C C0f0fU Ud0d0 3I 3I0 0l l = j3 = j3 C C0 0l lU Ud0d0 I Id0d0 = = j3 j3 (C(C0f0f+C+C0l0l)U)Ud0d0 發(fā)電機內(nèi)部故障發(fā)電機內(nèi)部故障流過流過LHLH0 0的電流為的電流為3I3I0 0l l

20、發(fā)電機外部故障發(fā)電機外部故障流過流過LHLH0 0的電流為的電流為3I3I0f0f 23接地電流比較大、超過允許值時，應(yīng)使發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地接地電流比較大、超過允許值時，應(yīng)使發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地電感電流補償使電感電流補償使I Id0d0降低降低 I Id0d0 = j (1/ = j (1/ L)L) 3 3 (C(C0 0l l+ +C C0 0l l) U) Ud0d024根據(jù)發(fā)電機工作方式選擇保護方式根據(jù)發(fā)電機工作方式選擇保護方式 發(fā)電機直接連接在電壓母線上發(fā)電機直接連接在電壓母線上 與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件較多，與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件較多，C C0 0l l較大較大 3I3

21、I0 0l l較大，可用零序電流保護跳閘較大，可用零序電流保護跳閘 發(fā)電機發(fā)電機變壓器單元接線變壓器單元接線 無其它與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件，無其它與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件，C C0 0l l較小較小 3I3I0 0l l較小，可用零序電壓保護動作于信號較小，可用零序電壓保護動作于信號25（二）零序電流保護（二）零序電流保護 C C0l0l C C0f 0f ，內(nèi)部故障時，內(nèi)部故障時，3I3I0l0l 3I 3I0f 0f ，動作靈敏，動作靈敏 正常運行時，一次側(cè)電流很大，正常運行時，一次側(cè)電流很大，LHLH0 0不平衡電流很大，應(yīng)使用特別設(shè)計的不平衡電流很大，應(yīng)使用特別設(shè)計的LHLH0 0 整定

22、：整定：(1)(1)躲過外部單相接地時，發(fā)電機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)躲過外部單相接地時，發(fā)電機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)線排列不對稱在二次側(cè)引起的不平衡電流線排列不對稱在二次側(cè)引起的不平衡電流(2)(2)為防止外部相間短路產(chǎn)生的不平衡電流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 保護誤動作，在相間保護動作時保護閉鎖保護誤動作，在相間保護動作時保護閉鎖 (3)(3)保護裝置帶有保護裝置帶有l(wèi) l2s2s的時限，以躲開外部單相接地瞬間發(fā)電機暫態(tài)的時限，以躲開外部單相接地瞬間發(fā)電機暫態(tài)( (大于穩(wěn)態(tài)大于穩(wěn)態(tài)) )電容電流電容電流的影響的影響2

23、6（三）零序電壓保護（三）零序電壓保護 當接地電流小于允許值時，當接地電流小于允許值時，般裝設(shè)作用于信號的零序電壓接地保護般裝設(shè)作用于信號的零序電壓接地保護 整定：整定：(1)(1)躲過正常運行時躲過正常運行時PTPT開口開口 三次諧波不平衡電壓三次諧波不平衡電壓(2)(2)躲過外部接地短路時產(chǎn)生的躲過外部接地短路時產(chǎn)生的零序電壓經(jīng)變壓器繞組分布電容藕合到發(fā)電機側(cè)的零序電零序電壓經(jīng)變壓器繞組分布電容藕合到發(fā)電機側(cè)的零序電壓壓 提高動作靈敏度措施提高動作靈敏度措施 采用三次諧波濾波器采用三次諧波濾波器 延時躲開外部接地短路故障時的延時躲開外部接地短路故障時的零序電壓零序電壓27（四）無死區(qū)（四）

24、無死區(qū)100%100%定子繞組接地短路的保護定子繞組接地短路的保護零序分量構(gòu)成的定子繞組接地保護存在動作死區(qū)：零序分量構(gòu)成的定子繞組接地保護存在動作死區(qū)： 較小時較小時零序分量保護不能動零序分量保護不能動作（保護范圍小于作（保護范圍小于85%85%）死區(qū)內(nèi)故障可使接地故障發(fā)展為匝間、相間故障，嚴重損壞發(fā)電機死區(qū)內(nèi)故障可使接地故障發(fā)展為匝間、相間故障，嚴重損壞發(fā)電機需使用無死區(qū)需使用無死區(qū)100%100%定子繞組接地短路的保護定子繞組接地短路的保護類型類型 附加信號電源（需附加信號電源，略）附加信號電源（需附加信號電源，略） 增加三次諧波電壓保護增加三次諧波電壓保護28三次諧波電壓保護三次諧波電

25、壓保護 正常運行時，發(fā)電機含三次諧波電壓正常運行時，發(fā)電機含三次諧波電壓 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 正常運行時三次諧波電壓正常運行時三次諧波電壓 分布（不帶消弧線圈）分布（不帶消弧線圈）12)(2)(220003330003300003lffNllffllflfNCCCUUECCCUECCCCU29類似分析類似分析帶消弧線圈時三次諧波電壓分布情況帶消弧線圈時三次諧波電壓分布情況當單相接地、當單相接地、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，無論有無消弧線圈，都有時，無論有無消弧線圈，都有 U UN3 N3 = = E E3 3 U Ul3l

26、3 = (1= (1 )E)E3 3 U Ul3 l3 / / U UN3N3 = (1 = (1 ) / ) / 30當當 50% 0| 0 為為 50% 0| 0 選擇適當選擇適當 k kp p，正常運行時使（，正常運行時使（U UN3 N3 k kp pU Ul3l3） 0 0 選擇選擇 1 1（減少制動量減少制動量），有），有 正常運行時正常運行時 K 0 ,K 0 , K 0 , 保護靈敏動作保護靈敏動作31100%100%定子繞組接地短路的保護定子繞組接地短路的保護32四、定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護四、定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護包括：包括：定子、轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護定子、轉(zhuǎn)子繞組過負荷保

27、護發(fā)電機的負序過電流保護發(fā)電機的負序過電流保護對于大容量發(fā)電機，由于熱容量降低，過負荷對于大容量發(fā)電機，由于熱容量降低，過負荷能力下降，需考慮反時限動作特性：能力下降，需考慮反時限動作特性： 動作時間與故障電流成反比動作時間與故障電流成反比33（一）定子、轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護（一）定子、轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護（1 1）中小機組：單相定時限過電流保護）中小機組：單相定時限過電流保護 （2 2）大型機組：）大型機組：發(fā)電機的熱容量顯著下降，過負荷能力隨之下降發(fā)電機的熱容量顯著下降，過負荷能力隨之下降發(fā)電機過電流倍數(shù)越大，允許運行時間越短：過負荷能力具有反時限特性發(fā)電機過電流倍數(shù)越大，允許運行時間越短：過

28、負荷能力具有反時限特性應(yīng)使用具有反時限特性的過負荷保護應(yīng)使用具有反時限特性的過負荷保護 t = K/(I/It = K/(I/Igngn) )2 2(1+(1+ )K:K:與發(fā)電機熱容量相關(guān)的常數(shù)與發(fā)電機熱容量相關(guān)的常數(shù) =0.01=0.01 0.02,0.02,修正系數(shù)修正系數(shù)34（二）（二） 發(fā)電機的負序過電流保護發(fā)電機的負序過電流保護不對稱負荷或短路時，在定子繞組中出現(xiàn)負序電流不對稱負荷或短路時，在定子繞組中出現(xiàn)負序電流對應(yīng)的負序旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子為對應(yīng)的負序旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子為2 2倍同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯感應(yīng)倍頻電倍同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯感應(yīng)倍頻電流流 鐵芯電流密度大的轉(zhuǎn)子端部、

29、護環(huán)等部位局部灼傷，使轉(zhuǎn)子表層過熱鐵芯電流密度大的轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)等部位局部灼傷，使轉(zhuǎn)子表層過熱倍頻電磁轉(zhuǎn)矩同時引起倍頻電磁轉(zhuǎn)矩同時引起100Hz100Hz的機械震動的機械震動負序過電流保護實際是發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱保護負序過電流保護實際是發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱保護35（1 1）發(fā)電機的過熱時間常數(shù)）發(fā)電機的過熱時間常數(shù)負序過電流時，發(fā)電機允許的發(fā)熱量正比與過熱時間常數(shù)負序過電流時，發(fā)電機允許的發(fā)熱量正比與過熱時間常數(shù)A A (I (I2 2* *) )2 2 t =(I t =(I2 2/I/Igngn) )2 2 t = A t = A發(fā)電機的過熱時間常數(shù)與發(fā)電機類型和冷卻方式相關(guān)發(fā)電機的過熱時間

30、常數(shù)與發(fā)電機類型和冷卻方式相關(guān)過熱時間常數(shù)參考值過熱時間常數(shù)參考值 凸極發(fā)電機：凸極發(fā)電機： A=40A=40 氣冷隱極發(fā)電機：氣冷隱極發(fā)電機：A=30A=30 直冷汽輪發(fā)電機：直冷汽輪發(fā)電機：A=6A=6 15 15 （100100 300MW) 300MW) A=4 (600MW) A=4 (600MW)36(2)(2)負序過電流保護負序過電流保護作轉(zhuǎn)子表層過熱主保護作轉(zhuǎn)子表層過熱主保護如果復(fù)壓過流保護在作相鄰元件后備時靈敏度不滿足要求，也以負序過電流保護如果復(fù)壓過流保護在作相鄰元件后備時靈敏度不滿足要求，也以負序過電流保護作相鄰元件后備作相鄰元件后備動作時間不能與相鄰元件保護配合，直接采

31、用動作時間不能與相鄰元件保護配合，直接采用 以過熱時間常數(shù)表達的反時間特性以過熱時間常數(shù)表達的反時間特性t = A / (It = A / (I2 2* *) )2 2(0.8I(0.8I2 2 * *)I I2 2 * * = I = I2 2 / / I Igngn 為發(fā)電機長期允許的負序電流標么值，一般為為發(fā)電機長期允許的負序電流標么值，一般為 0.050.05 0.080.0837五、發(fā)電機的失磁保護五、發(fā)電機的失磁保護失磁：發(fā)電機的勵磁部分或全部消失失磁：發(fā)電機的勵磁部分或全部消失大中型發(fā)電機發(fā)生部分或全部失磁的異常運行大中型發(fā)電機發(fā)生部分或全部失磁的異常運行 狀態(tài)超過總事故次數(shù)的狀

32、態(tài)超過總事故次數(shù)的50% 50% 故障原因故障原因 轉(zhuǎn)子繞組故障轉(zhuǎn)子繞組故障 勵磁機故障勵磁機故障 滅磁開關(guān)誤跳閘滅磁開關(guān)誤跳閘 運行人員誤操作運行人員誤操作38（一）發(fā)電機失磁運行及其后果（一）發(fā)電機失磁運行及其后果圖示系統(tǒng)中發(fā)電機的功角特性為：圖示系統(tǒng)中發(fā)電機的功角特性為：dssdssddssdXXUXXUEQXXUEP2cossin39轉(zhuǎn)子運動方程為轉(zhuǎn)子運動方程為P PT T、P P、P Pacac分別為原動機功率、發(fā)電機電磁功率及發(fā)電機異步功率分別為原動機功率、發(fā)電機電磁功率及發(fā)電機異步功率正常運行時正常運行時 發(fā)電機電勢為發(fā)電機電勢為E Ed1d1 , , 發(fā)電機、系統(tǒng)電勢差為發(fā)電機

33、、系統(tǒng)電勢差為 1 1 P PT T = P , = P , 1 1 90 900 0 P Pacac=0 , =0 , 發(fā)電機發(fā)電機 處于穩(wěn)定同步運行狀態(tài)處于穩(wěn)定同步運行狀態(tài))(22acTJPPPdtdT40失磁開始，失步前（失磁開始，失步前（ 90 90 900 0 后，后，由系統(tǒng)吸收更多無功由系統(tǒng)吸收更多無功dssXXUQ242發(fā)電機失步運行的影響發(fā)電機失步運行的影響 失步運行對系統(tǒng)的影響失步運行對系統(tǒng)的影響 如果正常運行時向系統(tǒng)輸出無功為如果正常運行時向系統(tǒng)輸出無功為Q Q1 1，失步運行后由系統(tǒng)吸收無功為，失步運行后由系統(tǒng)吸收無功為Q Q2 2，則系統(tǒng)出現(xiàn)（則系統(tǒng)出現(xiàn)（Q Q1 1+

34、 Q+ Q2 2）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，負載端電容無功出力降低，出如果系統(tǒng)無功不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，負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)瓦解現(xiàn)更大無功缺額，甚至造成電壓崩潰、系統(tǒng)瓦解43 失步運行對發(fā)電機的影響失步運行對發(fā)電機的影響 失步運行時，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流，產(chǎn)生附加溫升和機振，從而危害轉(zhuǎn)子失步運行時，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流，產(chǎn)生附加溫升和機振，從而危害轉(zhuǎn)子的安全的安全 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)電機的等值電抗越小由于由系統(tǒng)吸收大量無功，引起定子過電流；轉(zhuǎn)差率越大，發(fā)電機的等值

35、電抗越小，定子過電流也就越大，使定子溫升過高，定子過電流也就越大，使定子溫升過高 汽輪發(fā)電機在較小轉(zhuǎn)差率時就可輸出較大異步有功，允許短時失步運行（視系統(tǒng)無汽輪發(fā)電機在較小轉(zhuǎn)差率時就可輸出較大異步有功，允許短時失步運行（視系統(tǒng)無功儲備定）功儲備定） 水輪發(fā)電機較大轉(zhuǎn)差率時才輸出較大異步有功，且轉(zhuǎn)子溫升、定子過流嚴重，不允水輪發(fā)電機較大轉(zhuǎn)差率時才輸出較大異步有功，且轉(zhuǎn)子溫升、定子過流嚴重，不允許失步運行許失步運行44（二）發(fā)電機失磁后的機端測量阻抗（二）發(fā)電機失磁后的機端測量阻抗失磁保護中廣泛采用失磁保護中廣泛采用 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端視在失磁過程中機端視在

36、 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單機無窮大系統(tǒng)為分無窮大系統(tǒng)為分 析基礎(chǔ)析基礎(chǔ)451 1、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) ) 90 900 0時時近似為等有功過程近似為等有功過程 機端視在阻抗為機端視在阻抗為ssssssssssssffjXjQPjQPPUjXjQPjQPjQPPUjXjQPUjXUIUUIjIXUIUZ)1 (2)(2222*46 考慮以下關(guān)系：考慮以下關(guān)系： 機端視在阻抗為機端視在阻抗為 Z Zf f具有阻抗圓特性：具有阻抗圓特性： 圓心圓心 半徑半

37、徑QParctgejQPjQPeSjQPjj其中,22222)2(jsssfePUjXPUZ)2(20ssjXPUZPUs2247 對應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；對應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；P P越大，圓越大，圓半徑越小半徑越小 由于由于 ，當，當Q Q由正值變?yōu)樨撝禃r，由正值變?yōu)樨撝禃r， 也由正值變?yōu)樨撘灿烧底優(yōu)樨?值，值， Z ZJ J由由I I象限進入象限進入 IVIV象限象限 由由 1 1變?yōu)樽優(yōu)?2 2， 機端視在阻抗機端視在阻抗由由 Z ZJ1J1變?yōu)樽優(yōu)閆 ZJ2 J2 時，時， 其其變化軌跡如圖變化軌跡如圖QParctg482 2、靜穩(wěn)極限、靜穩(wěn)極限( (等無功阻抗圓等

38、無功阻抗圓) ) = 90= 900 0時時發(fā)電機到達靜穩(wěn)極限，且發(fā)電機到達靜穩(wěn)極限，且機端視在阻抗為機端視在阻抗為sjsssssffjXeQUjjXjQPjQPjQPjQUjXjQPUIUZ)1(2)()(22222定值dssXXUQ249 即即 帶入帶入 Z Zf f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 50 系統(tǒng)阻抗不同時，系統(tǒng)阻抗不同時， = 900= 900、發(fā)電機到達靜穩(wěn)極限發(fā)電機到達靜穩(wěn)極限時時所所吸收的無功不同，有不吸收的無功不同，有不同的特性圓；同的特性圓；XsXs越大，圓越大，圓半徑越半徑越大大 Z ZJ J由阻抗圓特性外由阻抗圓特性外 進入阻抗圓特性內(nèi)進入阻抗圓特性內(nèi) 時