發(fā)電機(jī)接地保護(hù)

1、發(fā)電機(jī)接地保護(hù)繼電保護(hù)繼電042課程 班級(jí) 2006 年12 月8日第15周章節(jié)名稱9-4發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)9-5同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)教學(xué)目的 與要求掌握發(fā)電機(jī)定子繞組接地零序分量特點(diǎn)及各保護(hù)構(gòu)成 原理；掌握發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)；教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)定子繞組接地基波零序分量特點(diǎn)； 三次 諧波零序分量特點(diǎn)；保護(hù)構(gòu)成原理及特點(diǎn)；發(fā)電機(jī)發(fā)熱 特性方程；反時(shí)限特性；反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)；9-4 一、發(fā)電機(jī)定子繞組接地基波零序分量特點(diǎn)二、利用零序電流構(gòu)成的定子接地保護(hù)三、利用零序電壓構(gòu)成的定子接地保護(hù)四、100%保護(hù)區(qū)的定子接地保護(hù)9-5 一、發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的

2、能力二、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)重點(diǎn)定子繞組接地故障時(shí)零序分量特點(diǎn)分析；保護(hù)構(gòu)成原理及特點(diǎn)；反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)；難 點(diǎn)零序分量特點(diǎn)分析；作業(yè)P270 9-5教具與掛圖投影儀教學(xué)過程（組織與方法）1、重點(diǎn)分析定子繞組接地故障機(jī)端零序分量特點(diǎn)，用 零序網(wǎng)分析發(fā)電機(jī)定子繞組 A相發(fā)一點(diǎn)接地故障， 機(jī)端零序電流情況，用向量圖分析零序電壓情況，通 過分析引出零序電流和零序電壓保護(hù)，講解保護(hù)基本 原理及存在的問題。2、根據(jù)零序電壓存在死區(qū)問題，引出二次諧波概念并 分析其特點(diǎn)，從而引出三次諧波電壓保護(hù)來消除死區(qū)。 然后進(jìn)一步引出100%保護(hù)區(qū)定子繞組接地保護(hù)。3、3、通過發(fā)電機(jī)發(fā)熱特性方程說明發(fā)電機(jī)裝設(shè)

3、負(fù)序電 流保護(hù)的必要性，引出定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)， 根據(jù)保護(hù) 的工作作過程說明，指出其存在的問題，引出反時(shí)限負(fù) 序電流保護(hù)，并指出其優(yōu)點(diǎn)。4、本次課小結(jié)，布置作業(yè)；下次內(nèi)容簡(jiǎn)介，布置預(yù)習(xí)第四節(jié)同步發(fā)電機(jī)定子繞組的接地保護(hù)一、概述表1發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障電流允許值發(fā)電機(jī)額定電壓kV發(fā)電機(jī)額定電壓MW接地電流允許值A(chǔ)6.3 U3s = E3 ；當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端接地時(shí)，即a =1、U3N= E3、總結(jié)論：P246第二自然段（二）發(fā)電機(jī)100%定子接地保護(hù)發(fā)電機(jī)100%定子接地保護(hù)由反應(yīng)基波零序電壓元件和反應(yīng)三次諧波電壓元件兩部分組成。第一部分可保護(hù)定子繞組的90%95%,而第二部分是用以消除基波零序

4、電壓元件保護(hù)的死區(qū)。為了保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性，上述兩部分保護(hù)裝置的保護(hù)區(qū)有一段重疊。四、零序電流特點(diǎn)及零序電流保護(hù)3101電流保護(hù)不能用于發(fā)電機(jī)變壓器組接線。適用于母線連接元件較多情況。第五節(jié)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)一、概述發(fā)熱和振動(dòng)是定子負(fù)序電流對(duì)發(fā)電機(jī)的主要影響。由于構(gòu)造上的原因，振動(dòng)條件是決定水輪發(fā)電機(jī)組承受負(fù)序電流能力的主要依據(jù)，發(fā)熱條件是決定汽輪發(fā)電機(jī)組承受負(fù)序電流 能力的主要依據(jù)。二、發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力發(fā)電機(jī)都具有一定的承受負(fù)序電流的能力，一般按長(zhǎng)期和短時(shí)兩種情況考慮。（一）發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流12二發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流 I2g,是由轉(zhuǎn)子有關(guān)材料的性能決定的。

5、通過穩(wěn)態(tài)負(fù)序試驗(yàn)，可以測(cè)定I20a的大小。規(guī)定在額定負(fù)荷下，汽輪發(fā)電機(jī)的I2力不超過6%；水輪發(fā)電機(jī)的I2O0不超過12%。大型直接冷卻式發(fā)電機(jī)的 1 2%范圍尚在研究中。（二）發(fā)電機(jī)短時(shí)承受負(fù)序電流的能力發(fā)電機(jī)短時(shí)承受的負(fù)序電流 1 2顯然大于笛，并且負(fù)序電流彳用的時(shí)間 t愈短，L愈大， 其關(guān)系式為I2謝xt = A式中1 2一 一一以發(fā)電機(jī)額定電流為基值的定子繞組負(fù)序電流的標(biāo)么值;t負(fù)序電流1 2*流過發(fā)電機(jī)所持續(xù)的時(shí)間;A一一發(fā)電機(jī)允許過熱時(shí)間常數(shù)，它與發(fā)電機(jī)容量、冷卻方式等有關(guān)，非強(qiáng)迫冷卻 的發(fā)電機(jī)，A = 30;直接冷卻的100300MW 汽輪發(fā)電機(jī)，A=615 ; 600MW 汽輪

6、發(fā)電機(jī)的 設(shè)計(jì)值A(chǔ)=4 。發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量越大，其所允許的承受負(fù)序電流的能力越低。Q.5卜0L0 16發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱特性（A=4）針對(duì)上述情況而裝設(shè)的發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)實(shí)際上是反應(yīng)定子繞組電流不對(duì)稱而引起 轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，是大型發(fā)電機(jī)的主保護(hù)之一。三、發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)（一）定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù).定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)接線及動(dòng)作值整定定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)一般采用兩段式，即負(fù)序過負(fù)荷信號(hào)和負(fù)序過電流跳閘兩段。接線如圖9-18所示。圖9 18 兩段式負(fù)序電流保護(hù)直流展開圖負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)：1KA的動(dòng)作電流應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流上空，其負(fù)序動(dòng)作電流通常為I 2 oper = 10%l n1KT的

7、動(dòng)作時(shí)限取510s,動(dòng)作后發(fā)出信號(hào) 負(fù)序過電流保護(hù)：2KA負(fù)序動(dòng)作電流整定:當(dāng)t=120s、A=30時(shí)，上式變?yōu)?2 oper= 0.5In2KT的動(dòng)作此外，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流還應(yīng)與相鄰元件的后備保護(hù)在靈敏系數(shù)上相配合。時(shí)限按后備保護(hù)的原則逐級(jí)配合，一般取35s,動(dòng)作后跳開發(fā)電機(jī)。.定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)動(dòng)作特性分析設(shè)負(fù)序過電流部分動(dòng)作電流為0.5 In ,整定時(shí)間為 4s,動(dòng)作于跳閘；負(fù)序過負(fù)荷部分動(dòng)作電流為 0.1 In ,整定時(shí)間為 10s,動(dòng)作于信號(hào)。具體應(yīng)用于A=4的導(dǎo)線直接冷卻的600MW發(fā)電機(jī)上，保護(hù)動(dòng)作特性和發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線如圖917所示，由圖可見:(1)在曲線ab段內(nèi)，保

8、護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間(4s)大于發(fā)電機(jī)的允許時(shí)間，因此，就可 能出現(xiàn)發(fā)電機(jī)已被損壞而保護(hù)尚未動(dòng)作的情況；(2)在曲線bc段內(nèi)，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間小于發(fā)電機(jī)的允許時(shí)間，從發(fā)電機(jī)能繼續(xù)安全運(yùn)行的角度來看，在不該切除的時(shí)候就將它切除了，因此，沒有充分利用發(fā)電機(jī)本身所具有的承受負(fù)序電流的能力；(3)在曲線cd段內(nèi)，是靠保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)出信號(hào)然后由值班人員來處理的。但當(dāng)出 現(xiàn)的負(fù)序電流靠近 c點(diǎn)附近時(shí)，發(fā)電機(jī)所允許的時(shí)間與保護(hù)裝置動(dòng)作的時(shí)間實(shí)際上相差很 小，因此，就可能發(fā)生保護(hù)給出信號(hào)后，值班人員還未來得及處理時(shí)，發(fā)電機(jī)已超過了允許時(shí)間。由此可見，在 cd段內(nèi)置動(dòng)作于信號(hào)也是不安全的。(4)在曲線de段內(nèi)，保護(hù)根本不反應(yīng)。由以上分析可以看出：兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線不能很好地配合。因此，為防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子遭受負(fù)序電流的損壞，在100MW 及以上A10的發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)能夠模擬發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流曲線的反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)。(二)反時(shí)限負(fù)序