發(fā)電機保護基本原理

1、發(fā)電機保護基本原理發(fā)電機保護基本原理發(fā)電結構示意 轉子：勵磁后產(chǎn)生磁場，在原動機帶動下旋轉，產(chǎn)生旋轉磁場。 定子：感受交變磁場，線圈切割磁力線發(fā)出電能。發(fā)電機可能發(fā)生的故障 定子繞組相間短路 定子繞組匝間短路 定子繞組一相絕緣破壞引起的單相接地 勵磁回路（轉子繞組）接地 勵磁回路低勵（勵磁電流低于靜穩(wěn)極限對應的勵磁電流）、失磁 發(fā)電機主要的不正常工作狀態(tài) 過負荷 定子繞組過電流 定子繞組過電壓 三相電流不對稱 過勵磁 逆功率 失步、非全相、斷路器出口閃絡、誤上電等發(fā)電機的主要保護和作用縱差保護 作用：發(fā)電機及其引出線的相間短路保護 規(guī)程：1MW以上發(fā)電機，應裝設縱差保護。對于發(fā)電機變壓器組：當

2、發(fā)電機與變壓器間有斷路器時，發(fā)電機裝設單獨的縱差保護；當發(fā)電機與變壓器間沒有斷路器時，100MW及以下發(fā)電機可只裝設發(fā)電機變壓器組公用縱差保護；100MW及以上發(fā)電機，除發(fā)電機變壓器組公用縱差保護還應裝設獨立縱差保護，對于200MW及以上發(fā)電機變壓器組亦可裝設獨立變壓器縱差保護。 與發(fā)變組差動區(qū)別：發(fā)變組差動需要考慮廠用分支，要考慮涌流制動、各側平衡調(diào)節(jié)。 發(fā)電機的主要保護和作用橫差保護 v作用：發(fā)電機定于繞組一相匝間短路。v要求：定子繞組為星形接線，每相有并聯(lián)分支且中心點有分支引出端子的發(fā)電機。 機端TA橫差TA中心點TA發(fā)電機的主要保護和作用縱向零序電壓 v作用：發(fā)電機匝間短路（也能反映相

3、間短路）。v規(guī)程：50MW以上發(fā)電機，當定子繞組為星形接線，中性點只有三個引出端子時，根據(jù)用戶和制造廠的要求，也可裝設專用的匝間短路保護。 ABC發(fā)電機的主要保護和作用定子接地 v作用：定子繞組單相接地是發(fā)電機最常見的故障，由于發(fā)電機中心點不接地或經(jīng)高阻接地，定子繞組單相接地并不產(chǎn)生大的故障電流。v常用保護方式：基波零序電壓（90）、零序電流、三次諧波零序電壓（100） 發(fā)電機的主要保護和作用定子接地 v規(guī)程：與母線直接連接的發(fā)電機：當單相接地故障電流(不考慮消弧線圈的補償作用)大于允許值時，應裝設有選擇性的接地保護裝置。保護裝置由裝于機端的零序電流互感器和電流繼電器構成，其動作電流躲過不平衡

4、電流和外部單相接地時發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電容電流整定，接地保護帶時限動作于信號，但當消弧線圈退出運行或由于其它原因，使殘余電流大于接地電流允許值時應切換為動作于停機。發(fā)電機變壓器組：對100MW以下發(fā)電機應裝設保護區(qū)不小于90%的定子接地保護，對100MW及以上的發(fā)電機應裝設保護區(qū)為100%的定子接地保護。保護裝置帶時限動作于信號必要時也可動作于停機 。發(fā)電機的主要保護和作用勵磁回路接地保護 v作用：勵磁回路一點接地故障對發(fā)電機并未造成危害。但若繼而發(fā)生兩點接地將嚴重危害發(fā)電機安全。v實現(xiàn)方法：采用乒乓式原理。 v規(guī)程：1MW及以下水輪發(fā)電機，對一點接地故障宜裝設定期檢測裝置，1MW以上水輪發(fā)電機應裝設

5、一點接地保護裝置。 100MW以及汽輪發(fā)電機，對一點接地故障可采用定期檢測，裝置對兩點接地故障應裝設兩點接地保護裝置。 轉子水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機和100MW及以上的汽輪發(fā)電機，應裝設勵磁回路一點接地保護裝置，并可裝設兩點接地保護裝置，對旋轉整流勵磁的發(fā)電機宜裝設一點接地故障定期檢測裝置。 一點接地保護帶時限動作于信號兩點接地保護應帶時限動作于停機。 發(fā)電機的主要保護和作用失磁保護 v作用：為防大型發(fā)電機低勵(勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應的勵磁電流)或失去勵磁(勵磁電流為零)后，從系統(tǒng)中吸收大量無功功率而對系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。 v實現(xiàn)方法：測量機端阻抗、勵磁電壓、有功、無功。 v規(guī)程：100MW以下不允

6、許失磁運行的發(fā)電機，當采用半導體勵磁系統(tǒng)時宜裝設專用的失磁保護；100MW以下但失磁對電力系統(tǒng)有重大影響的發(fā)電機，及100MW及以上發(fā)電機應裝設專用的失磁保護，對600MW的發(fā)電機可裝設雙重化的失磁保護。 發(fā)電機的主要保護和作用定了繞組過電流保護 v作用：當發(fā)電機縱差保護范圍外發(fā)生短路，而短路元件的保護或斷路器拒絕動作時，為了可靠切除故障，則應裝設反應外部短路的過電流保護。這種保護兼作縱差保護的后備保護。 v規(guī)程：1MW以上的發(fā)電機宜裝設復合電壓(包括負序電壓及線電壓)起動的過電流保護 50MW及以上的發(fā)電機可裝設負序過電流保護和單元件低壓起動過電流保護 。 自并勵發(fā)電機帶電流記憶。 發(fā)電機的

7、主要保護和作用過負荷保護v作用：發(fā)電機長時間超過額定負荷運行時作用于信號的保護。中小型發(fā)電機只裝設定子過負荷保護；大型發(fā)電機應分別裝設定子過負荷和勵磁繞組過負荷保護。v規(guī)程：定子繞組非直接冷卻的發(fā)電機，應裝設定時限過負荷保護保護。裝置接一相電流動作于信號。定子繞組為直接冷卻且過負荷能力較低(例如低于1.5倍60s)的發(fā)電機，過負荷由定時限和反時限兩部分組成。 50MW及以上,A10的發(fā)電機應裝設定時限負序過荷保護；100MW及以上，A10的發(fā)電機應裝設由定時限和反時限兩部分組成的轉子表層過熱保護。 對勵磁系統(tǒng)故障或強勵時間過長引起的勵磁繞組過負荷，在10MW及以上，采用半導體勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機上

8、應裝設勵磁繞組過負荷保護。對于300MW以下采用半導體勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機，可裝設定時限勵磁繞組過負荷保護，帶時限動作于信號和動作于降低勵磁電流。 發(fā)電機的主要保護和作用負序過負荷保護 v作用：電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相負荷不對稱(如電氣機車、電弧爐等單相負荷的比重太大)時，發(fā)電機定于繞組中就有負序電流。該負序電流產(chǎn)生反向旋轉磁場，相對于轉子為兩倍同步轉速，因此在轉子中出現(xiàn)100Hz的倍頻電流，它會使轉子端部、護環(huán)內(nèi)表面等電流密度很大的部位過熱。造成轉子的局部灼傷，因此應裝設負序電流保護。中小型發(fā)電機多裝設負序定時限電流保護；大型發(fā)電機多裝設負序反時限電流保護，其動作時限完全出發(fā)電機轉子承受負

9、序電流而發(fā)熱的能力(A)決定不考慮與系統(tǒng)保護配合。 v規(guī)程：50MW及以上,A10的發(fā)電機應裝設定時限負序過荷保護；100MW及以上，A10的發(fā)電機應裝設由定時限和反時限兩部分組成的轉子表層過熱保護。發(fā)電機的主要保護和作用定于繞組過電壓保護v作用： 中小型汽輪發(fā)電機通常不裝設過電壓保護。水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機都裝設過電壓保護、以切除突然甩去全部負荷后引起定子繞組過電壓。v規(guī)程：對于水輪發(fā)電機應裝設過電壓保護；對于200MW及以上的汽輪發(fā)電機宜裝設過電壓保護。發(fā)電機的主要保護和作用逆功率保護v作用： 當汽輪機主汽門誤關閉，或機爐保護動作關閉主汽門而發(fā)電機出口斷路器未跳閘時，發(fā)電機失去原動力變

10、成電動機運行，從電力系統(tǒng)吸收有功功率。這種工況對發(fā)電機并無危險，但由于鼓風損失，汽輪機尾部葉片有可能過熱而造成汽輪機事故，故大型機組要裝設用逆功率繼電器構成的逆功率保護，用于保護汽輪機。v規(guī)程：200MW及以上的汽輪發(fā)電機宜裝設逆功率保護對燃汽輪發(fā)電機應裝設逆功率保護。 發(fā)電機的主要保護和作用其它保護v 失步保護：大型發(fā)電機應裝設反應系統(tǒng)振蕩過程的失步保護。中小型發(fā)電機都不裝設失步保護，當系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，由運行人員判斷，根據(jù)情況用人工增加勵磁電流、增加或減少原動機出力、局部解列等方法來處理。 300MW以上宜裝設。v 頻率異常保護：可能造成汽輪機葉片產(chǎn)生損傷并威脅廠用電的安全。低頻保護：300MW以上裝設，時間累計。v 過勵磁保護：300MW以上v 非全相保護：220kV及以上v 斷路器斷口閃絡：220kV及以上發(fā)電機保護動作方式v 停機：停機：斷開發(fā)電機斷路器、滅磁；對汽輪發(fā)電機還要關閉主汽門；對水輪發(fā)電機還要關閉導水翼。v 解列滅磁：解列滅磁：斷開發(fā)電機斷路器、滅磁，汽輪機甩負荷。v 解列：解列：斷開發(fā)電機斷路器，汽