发电机匝间短路保护

1、7.3 发电机匝间 短路保护,7.3 发电机匝间短路保护,在容量较大的发电机中，每相绕组有两个并联支路，每个支路的匝间或支路之间的短路称为匝间短路故障。由于纵差保护不能反映同一相的匝间短路，当出现同一相匝间短路后，如不及时处理，有可能发展成相间故障，造成发电机严重损坏，因此，在发电机上应该装设定子绕组的匝间短路保护 。,7.3 发电机匝间短路保护,7.3.1 横联差动保护,保护装设了3次谐波滤过器，降低保护动作电流，提高灵敏度。,7.3 发电机匝间短路保护,切换片正常运行时投1-2位置,保护不带延时。转子一点接地时，投1-3位置，保护带延时，为转子两点接地故障做好准备。,7.3 发电机匝间短路

2、保护,定子绕组匝间短路时，故障相绕组的两个分支的电势不相等，因而在定子绕组中出现环流，该电流大于保护的动作电流，则保护动作。,7.3 发电机匝间短路保护,正常运行或外部短路时，每一分支绕组供出该相电流的一半，流过中性点连线的电流只是不平衡电流，故保护不动作。,7.3 发电机匝间短路保护,动作电流:,电流互感器变比：,缺点:1)单相分支匝间短路的短接的匝数较少时，存在动作死区。 2) 同相两分支间匝间短路，当短路点位置差别较小时，也存在死区。,7.3 发电机匝间短路保护,7.3.2 反映零序电压的匝间短路保护,大容量发电机其结构紧凑，无法装设横差保护。 发电机中性点一般不直接接地，正常运行发电机

3、三相机端与中性点之间的电动势是平衡；当发生定子绕组匝间短路时，部分绕组被短接，机端三相电动势不平衡，出现纵向零序电压。,因定子绕组匝间短路会出现纵向零序电压，正常运行或定子绕组出现其他故障纵向零序电压几乎为零，因此，通过反应发电机三相对中性点的纵向零序电压可以构成匝间短路保护。,7.3 发电机匝间短路保护,发电机内部或外部单相接地故障时，机端三相对地之间会出现零序电压。但与匝间短路情况是不一样。为检测发电机的匝间短路，必须测量纵向零序电压，为此应装设专用电压互感器。电压互感器的一次侧星形中性点直接与发电机中性点相连接。 专用电压互感器的开口三角侧的电压仅反应纵向零序电压，而不反应机端对地的零序

4、电压。,7.3 发电机匝间短路保护,特点：发电机定子绕组匝间短路时，机端会出现负序电压、负序电流及负序功率，且负序功率的方向是从发电机内部流向系统。 外部不对称故障，负序功率与匝间短路方向相反。外部不对称故障负序功率方向动作，闭锁保护。,7.3 发电机匝间短路保护,零序动作电压：,定子绕组匝间短路保护动作电压；,可靠系数，可取0.8；,匝间短路时最小的纵向零序电压。,根据运行经验，二次动作电压可取2.53V。,7.3.3反应转子回路2次谐波电流的匝间短路保护,7.3 发电机匝间短路保护,原理：匝间短路在转子绕组中产生2次谐波电流 ，利用此特点构成保护。,7.3 发电机匝间短路保护,正常运行、三

5、相对称短路及系统振荡时，发电机定子绕组三相电流对称，保护不会动作。,发电机不对称运行或不对称短路时：转子回路中将出现2次谐波电流。为了避免保护的误动，采用负序功率方向继电器闭锁的措施。,7.3 发电机匝间短路保护,原因：匝间短路时的负序功率方向与不对称运行时或发生不对称短路时的负序功率方向相反。,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,定子绕组单相接地的危害： 1）接地电流会产生电弧，烧伤铁芯，使定子绕组铁芯叠片烧结在一起，造成检修困难。 2）接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故，若一点接地未及时发现，很有可能发展成绕组的匝间或相间短路故障，严重损伤发电机。,接地电流允许值：,7.4 发电机定子绕组单

6、相接地保护,当发电机接地故障电流大于允许值时，应装设有选择性接地保护。,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,对大中型发电机定子绕组单相接地保护的基本要求：,1）绕组有100%的保护范围。 2）当发生经过渡电阻接地故障时，保护应有足够灵敏度。,7.4.1反应基波零序电压的接地保护,处每相对地电压为：,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,故障点零序电压：,结论：故障点零序电压与成正比，故障点离中性点越远，零序电压越高。,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,在机端接地时：,在中性点处接地时：,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,保护构成：1）反映零序电压保护原理接线,缺点：保护在离中性点附近接地存在

7、动作死区。,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,提高保护灵敏度措施：,1）加装3次谐波滤过器。,2）高压侧中性点直接接地电网中,利用保护延时躲过高压侧接地故障。,3）高压侧中性点非直接接地电网中，利用高压侧接地出现的零序电压闭锁或者制动发电机接地保护。,注意：在中性点附近接地仍有5%的死区。,7.4.2 反应基波零序电压和3次谐波电压构成的发电机定子100%接地保护,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,在发电机相电势中，除基波之外，还含有一定分量的谐波，其中主要是3次谐波，3次谐波值一般不超过基波10%。,1、正常运行时定子绕组中3次谐波电压分布,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,机端3次谐波电压：,中性点3次谐波电压：,比值：,结论：正常运行时，机端3次谐波电压总是小于中性点3次谐波电压。,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,2、定子绕组单相接地时3次谐波电压的分布,有,其比值为：,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,结论：,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,零序电压随变化特性：,7.4 发电机定子绕组单相接地保护,总结：1）正常情况机端3次谐波小于中性点处3次谐波电压；,2）当离