第7章發(fā)電機保護(hù)第1講

1、第第7章章 發(fā)電機保護(hù)發(fā)電機保護(hù) 第第7章章 發(fā)電機保護(hù)發(fā)電機保護(hù) 7.1 發(fā)電機的故障、不正常運行狀態(tài)及保護(hù)方式 7.2 發(fā)電機定子繞組短路故障的保護(hù) 7.3 發(fā)動機定子繞組單相接地保護(hù) 7.4 發(fā)電機負(fù)序電流保護(hù) 7.5 發(fā)電機的失磁保護(hù) 7.6 發(fā)電機的失步保護(hù) 7.7 發(fā)電機勵磁回路接地保護(hù)（一）發(fā)電機故障（一）發(fā)電機故障發(fā)電機由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組兩部分構(gòu)成。發(fā)電機由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組兩部分構(gòu)成。定子繞組故障定子繞組故障 定子繞組相間故障定子繞組相間故障 定子繞組接地故障定子繞組接地故障 定子繞組一相匝間故障定子繞組一相匝間故障轉(zhuǎn)子繞組故障轉(zhuǎn)子繞組故障 轉(zhuǎn)子繞組一點或兩點接地故障轉(zhuǎn)子繞

2、組一點或兩點接地故障 勵磁消失勵磁消失 （二）發(fā)電機不正常工作狀態(tài)（二）發(fā)電機不正常工作狀態(tài) 外部短路引起的定子繞組過電流外部短路引起的定子繞組過電流 三相對稱過負(fù)荷三相對稱過負(fù)荷 由外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷引起的發(fā)電機負(fù)序過電由外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷引起的發(fā)電機負(fù)序過電流流 由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓由于突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓 勵磁回路故障或強勵時間過長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷勵磁回路故障或強勵時間過長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷 由于汽輪機主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機逆功率運行由于汽輪機主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機逆功率運行1. 失步運行失步運行（三）發(fā)電機保護(hù)配置（三）發(fā)電機保護(hù)配

3、置總的原則總的原則 針對發(fā)電機的故障類型和不正常狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機的容針對發(fā)電機的故障類型和不正常狀態(tài)，根據(jù)發(fā)電機的容量和重要程度和規(guī)程規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)量和重要程度和規(guī)程規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)保護(hù)配置保護(hù)配置 縱差動保護(hù)：縱差動保護(hù)：對容量對容量1MW以上的發(fā)電機，應(yīng)配置縱聯(lián)差以上的發(fā)電機，應(yīng)配置縱聯(lián)差動保護(hù)。作為定子繞組及其引出線的故障的主保護(hù)。動保護(hù)。作為定子繞組及其引出線的故障的主保護(hù)。（為此發(fā)電機應(yīng)在機端和中性點安裝相應(yīng)的電流互感器）（為此發(fā)電機應(yīng)在機端和中性點安裝相應(yīng)的電流互感器）1. 匝間短路保護(hù)：匝間短路保護(hù)：對于定子繞組匝間短路，當(dāng)定子繞組采對于定子繞組匝間短路，當(dāng)定子繞組采用星形

4、接線，每相有并聯(lián)分支且中性點側(cè)有分支引出端用星形接線，每相有并聯(lián)分支且中性點側(cè)有分支引出端時，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)。時，應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù)。（三）發(fā)電機保護(hù)配置（三）發(fā)電機保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置 定子繞組接地保護(hù)：定子繞組接地保護(hù)：接地保護(hù)對直接聯(lián)于母線上的發(fā)電接地保護(hù)對直接聯(lián)于母線上的發(fā)電機定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電容電流超機定子繞組單相接地故障，當(dāng)單相接地故障電容電流超過過5A時，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。時，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。 當(dāng)接地電容當(dāng)接地電容電流小于電流小于5A時，應(yīng)裝設(shè)動作于信號的定子接地保護(hù)。時，應(yīng)裝設(shè)動作于信號的定子接地保護(hù)。 在在100MW以上的發(fā)電機，

5、應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為以上的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子的定子接地保護(hù)。接地保護(hù)。3. 負(fù)序過電流保護(hù)：負(fù)序過電流保護(hù)：對于不對稱引起的負(fù)序過電流，一般對于不對稱引起的負(fù)序過電流，一般在在50MW以上機組裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)，防止過熱。以上機組裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)，防止過熱。（三）發(fā)電機保護(hù)配置（三）發(fā)電機保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置 外部短路引起的過電流保護(hù)：外部短路引起的過電流保護(hù)：對于發(fā)電機外部短路引起對于發(fā)電機外部短路引起的過電流可采用以下保護(hù)方式的過電流可采用以下保護(hù)方式 負(fù)序過電流保護(hù)或單相式低壓啟動過電流保護(hù)負(fù)序過電流保護(hù)或單相式低壓啟動過電流保護(hù) 復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)復(fù)合電壓啟動過電

6、流保護(hù) 過流保護(hù)過流保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)：過負(fù)荷保護(hù)：反應(yīng)對稱過負(fù)荷的單相式過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)對稱過負(fù)荷的單相式過負(fù)荷保護(hù)5. 定子繞組過電壓保護(hù)：定子繞組過電壓保護(hù)：對于水輪機定子繞組過電壓，應(yīng)對于水輪機定子繞組過電壓，應(yīng)裝設(shè)帶延時的過電壓保護(hù)。裝設(shè)帶延時的過電壓保護(hù)。（調(diào)速慢）（調(diào)速慢） （三）發(fā)電機保護(hù)配置（三）發(fā)電機保護(hù)配置保護(hù)配置保護(hù)配置 轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)：轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)：對于轉(zhuǎn)子回路一點接地故障，則對于轉(zhuǎn)子回路一點接地故障，則1MW及以下的小型發(fā)電機可裝設(shè)定期檢測裝置。對及以下的小型發(fā)電機可裝設(shè)定期檢測裝置。對1MW以上機組應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點接地故障保護(hù)。防止其發(fā)展為以上機組應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點接

7、地故障保護(hù)。防止其發(fā)展為兩點接地故障。兩點接地故障。 轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)：轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)：對對100MW以上機組且采用半導(dǎo)體勵磁以上機組且采用半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，應(yīng)安裝轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)系統(tǒng)，應(yīng)安裝轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)8. 失磁保護(hù)：失磁保護(hù)：對采用半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)及對采用半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)及100MW以上采用電以上采用電機勵磁的發(fā)電機，應(yīng)專設(shè)專用的失磁保護(hù)。對于發(fā)電機機勵磁的發(fā)電機，應(yīng)專設(shè)專用的失磁保護(hù)。對于發(fā)電機勵磁消失故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，勵磁消失故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，應(yīng)在自動應(yīng)在自動滅磁開關(guān)動作后聯(lián)跳發(fā)電機機端斷路器。滅磁開關(guān)動作后聯(lián)跳發(fā)電機機端斷路器。（三）發(fā)電機保護(hù)配置（三）發(fā)電機保護(hù)

8、配置保護(hù)配置保護(hù)配置11.逆功率保護(hù)逆功率保護(hù)12.過勵磁保護(hù)過勵磁保護(hù)13.其他保護(hù)：其他保護(hù)：失步保護(hù)，低頻保護(hù)，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)實際考慮失步保護(hù)，低頻保護(hù)，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)實際考慮配置。配置。發(fā)電機保護(hù)出口回路的特點：發(fā)電機保護(hù)出口回路的特點： 跳開發(fā)電機出口斷路器同時，應(yīng)跳開自動滅磁開關(guān)。跳開發(fā)電機出口斷路器同時，應(yīng)跳開自動滅磁開關(guān)。（因為發(fā)電機為有源元件）（因為發(fā)電機為有源元件）7.2.1縱差動保護(hù)縱差動保護(hù)（一）保護(hù)原理（一）保護(hù)原理 縱差動保護(hù)一般作為發(fā)電機定子繞組相間故障的縱差動保護(hù)一般作為發(fā)電機定子繞組相間故障的主保護(hù)主保護(hù) 發(fā)電機縱差動保護(hù)原理與一般差動保護(hù)相同發(fā)電機縱差動保護(hù)原理與一

9、般差動保護(hù)相同 發(fā)電機縱差動保護(hù)一般采用帶制動特性的縱差動保護(hù)發(fā)電機縱差動保護(hù)一般采用帶制動特性的縱差動保護(hù) 比率制動比率制動 標(biāo)積制動標(biāo)積制動cos(180)0cos(180)cos(180)00mnmnmnresmnIIINMresIII217.2.1縱差動保護(hù)縱差動保護(hù)（二）保護(hù)接線（二）保護(hù)接線 完全差動保護(hù)完全差動保護(hù) 1I2III 1I2I特點：特點： 差動電流取自發(fā)電機機端和差動電流取自發(fā)電機機端和中性點引出端中性點引出端 可以反映定子繞組各種類型可以反映定子繞組各種類型的相間故障的相間故障1. 不能反映定子繞組匝間故障不能反映定子繞組匝間故障7.2.1縱差動保護(hù)縱差動保護(hù)（二）

10、保護(hù)接線（二）保護(hù)接線 不完全差動保護(hù)不完全差動保護(hù) 特點：特點： 差動電流取自發(fā)電機機端和差動電流取自發(fā)電機機端和定子繞組中性點側(cè)部分分支定子繞組中性點側(cè)部分分支 可以反映定子繞組各種類型可以反映定子繞組各種類型的相間故障的相間故障1. 可以反映定子繞組匝間故障可以反映定子繞組匝間故障CBA2I1IopI7.2.1縱差動保護(hù)縱差動保護(hù)（三）整定計算（三）整定計算 啟動電流啟動電流 躲過正常運行時的不平衡電流躲過正常運行時的不平衡電流 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線gndII3 . 0min.對于不完全差動保護(hù)，啟動對于不完全差動保護(hù)，啟動電流應(yīng)適當(dāng)提高電

11、流應(yīng)適當(dāng)提高7.2.1縱差動保護(hù)縱差動保護(hù)（三）整定計算（三）整定計算2.拐點電流拐點電流 通常整定為通常整定為 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線.min(0.5 1.0)resgnII拐點電流的大小直接影響差拐點電流的大小直接影響差動保護(hù)的靈敏度。動保護(hù)的靈敏度。7.2.1縱差動保護(hù)縱差動保護(hù)（三）整定計算（三）整定計算3.制動線斜率制動線斜率 可表示為可表示為 opIresI0.minopI.res gIAgC2K 故障特性曲線.max.min.max.min.max.maxunbdkreskunbIIKIIII外部故障時，最大短路電流差動回路中最大不平

12、衡電流7.2.2 橫差動保護(hù)橫差動保護(hù) 對于發(fā)電機來說，縱差保護(hù)是定子繞組相間短路的對于發(fā)電機來說，縱差保護(hù)是定子繞組相間短路的主保護(hù)，橫差是定子繞組匝間短路的主保護(hù)。縱差原理主保護(hù)，橫差是定子繞組匝間短路的主保護(hù)?？v差原理是比較機端和中性點兩處電流的數(shù)值和相位，因此不能是比較機端和中性點兩處電流的數(shù)值和相位，因此不能用于匝間短路；用于匝間短路；橫差是比較定子引出線兩中性點的電位橫差是比較定子引出線兩中性點的電位，當(dāng)發(fā)生匝間短路時電位不等，兩中性點之間的當(dāng)發(fā)生匝間短路時電位不等，兩中性點之間的TA上有電上有電流。流。7.2.2 橫差動保護(hù)橫差動保護(hù)（一）定子繞組裂相運行橫差保護(hù)原理（一）定子繞

13、組裂相運行橫差保護(hù)原理動作adIldnI22dopsetlIIIn同一繞組匝間短路分析同一繞組匝間短路分析 差動回路電流為差動回路電流為2dopTAIIn差動回路電流大小和差動回路電流大小和短路匝數(shù)有關(guān)短路匝數(shù)有關(guān)ldnI22dopsetlIIIn1a2adIdI 動作同相不同繞組匝間短路橫差保護(hù)同相不同繞組匝間短路橫差保護(hù) 差動回路電流為差動回路電流為差動回路電流大小同樣差動回路電流大小同樣取決于短路匝數(shù)有關(guān)取決于短路匝數(shù)有關(guān)2dopTAIIn7.2.2 橫差動保護(hù)橫差動保護(hù)（一）定子繞組裂相運行橫差保護(hù)原理（一）定子繞組裂相運行橫差保護(hù)原理7.2.2 橫差動保護(hù)橫差動保護(hù)（二）單元件橫差保

14、護(hù)原理（二）單元件橫差保護(hù)原理 單元件橫差動保護(hù)適用于具有多分支的定子繞組且單元件橫差動保護(hù)適用于具有多分支的定子繞組且有兩個以上中性點引出端子的發(fā)電機，能反應(yīng)定子繞組有兩個以上中性點引出端子的發(fā)電機，能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機內(nèi)繞組相間短路。匝間短路、分支線棒開焊及機內(nèi)繞組相間短路。單元件橫差保護(hù)接線原理圖單元件橫差保護(hù)接線原理圖 特點：特點：只需一個電流互感器，只需一個電流互感器，簡單可靠簡單可靠7.2.2 橫差動保護(hù)橫差動保護(hù)（二）單元件橫差保護(hù)原理（二）單元件橫差保護(hù)原理BCAgnopII)3 . 02 . 0( 動作7.2.2 橫差動保護(hù)橫差動保護(hù)（二）單元件橫差保護(hù)原理（二）單元件橫差保護(hù)原理中性點不平衡電流分析中性點不平衡電流分析 定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端定子同相而不同分支的繞組參數(shù)不完全相同，致使兩端的電勢及支路電流有差異的電勢及支路電流有差異 發(fā)電機定子氣隙磁