发电机保护整定计算

1、发电机保护整定计算 发电机保护发电机保护 发电机保护整定计算 一、发电机故障及其保护配置一、发电机故障及其保护配置 （一）发电机的故障和异常运行状态（一）发电机的故障和异常运行状态 1 1发电机的故障：发电机的故障： 定子绕组及引出线相间短路定子绕组及引出线相间短路 定子绕组单相匝间短路和分支开焊定子绕组单相匝间短路和分支开焊 定子绕组单相接地定子绕组单相接地 转子绕组一点或两点接地转子绕组一点或两点接地 励磁回路励磁电流消失励磁回路励磁电流消失 发电机保护整定计算 2 2发电机异常运行状态发电机异常运行状态 外部相间短路引起的定子绕组过电流外部相间短路引起的定子绕组过电流 外部不对称短路或不

2、对称负荷引起的负序外部不对称短路或不对称负荷引起的负序 过过 电流和负序过负荷电流和负序过负荷 定子绕组三相对称过负荷定子绕组三相对称过负荷 突然甩负荷引起的定子绕组过电压突然甩负荷引起的定子绕组过电压 励磁回路故障或强励时间太长引起的转子励磁回路故障或强励时间太长引起的转子 绕绕 组过负荷组过负荷 汽轮机主气门突然关闭引起的发电机逆功汽轮机主气门突然关闭引起的发电机逆功 率率 发电机保护整定计算 （二）发电机的保护配置（二）发电机的保护配置（与容量相关与容量相关） 1.1.定子绕组及其引出线相间短路保护定子绕组及其引出线相间短路保护 纵联差动保护是发电机的主保护纵联差动保护是发电机的主保护

3、1MW1MW以上的发电机应装设纵联差动保护以上的发电机应装设纵联差动保护 发变组发变组 当发电机与变压器之间有断路器时，设单独当发电机与变压器之间有断路器时，设单独 的纵的纵 差保护差保护 当发电机与变压器之间没有断路器时当发电机与变压器之间没有断路器时 100MW100MW以下的发电机，设发变组共用纵差以下的发电机，设发变组共用纵差 100MW100MW以上的发电机设单独的纵差保护，与发变以上的发电机设单独的纵差保护，与发变 组共用纵差构成双重主保护组共用纵差构成双重主保护 发电机保护整定计算 定子绕组单相接地短路保护定子绕组单相接地短路保护 接地电容电流接地电容电流 5A , 5A , 动

4、作于跳闸动作于跳闸 接地电容电流接地电容电流 5A , 5A , 动作于信号动作于信号 100MW100MW及以上发电机，设保护区为及以上发电机，设保护区为100%100% 的单相接地短路保护的单相接地短路保护 定子绕组单相匝间短路定子绕组单相匝间短路 对有六个引出端的双绕组发电机，应设对有六个引出端的双绕组发电机，应设 置简单、灵敏的单元件横差保护置简单、灵敏的单元件横差保护 发电机保护整定计算 4. 4. 发电机外部故障引起的定子过流发电机外部故障引起的定子过流 (1)(1)过流保护过流保护 用于用于1WM1WM以下的小容量发电机保护以下的小容量发电机保护 (2)(2)复压启动的过流保护复

5、压启动的过流保护 用于过流保护灵敏度不足的发电机保护用于过流保护灵敏度不足的发电机保护 (3)(3)负序过电流及单相低电压起动的过流保护负序过电流及单相低电压起动的过流保护 用于用于用于用于50WM50WM及以上的发电机保护及以上的发电机保护 5. 5. 发电机的其它保护发电机的其它保护 定子绕组过负荷定子绕组过负荷/ /过电压过电压 发电机失磁保护发电机失磁保护 发电机失步保护发电机失步保护 发电机保护整定计算 二、发电机纵差二、发电机纵差/ /横差保护横差保护 （一）不带制动的纵差保护（一）不带制动的纵差保护 1.1.保护动作值整定保护动作值整定 (1).(1).正常运行时正常运行时,LH

6、,LH二次回路断线时保护不误动二次回路断线时保护不误动 I Iop op= K = Krel relI Igngn/n /nL L I Ign gn ：发电机额定电流 ：发电机额定电流 K Krel rel：可靠系数，取 ：可靠系数，取 K Krel rel =1.3 =1.3 为防止在为防止在LHLH二次回路断线、同时区外故障导致保二次回路断线、同时区外故障导致保 护误动，另需设置护误动，另需设置LHLH二次回路断线监视装置发出二次回路断线监视装置发出 告警信号告警信号, ,由运行人员退出保护由运行人员退出保护 I Iop op= 0.2I = 0.2Ign gn ( (躲开正常运行时的不平

7、衡电流 躲开正常运行时的不平衡电流) ) 发电机保护整定计算 (2).(2).躲开外部短路时的最大不平衡电流躲开外部短路时的最大不平衡电流 I Iop op= K = Krel relI Iunb.max unb.max = K = Kkel kelK KererK KapapK KccccI Id.maxd.max K Krel rel： ：可靠系数可靠系数，取取 K Krel rel = =1.3 1.3 K Kap ap： ：非周期分量影响系数。非周期分量影响系数。 使用使用BLHBLH时，时， K Kap ap = =1 1，否则 ，否则 K Kap ap = =1.3 1.3 1.5

8、1.5 K Kcc cc:LH :LH同型系数。发电机差动采用同型同型系数。发电机差动采用同型LHLH， K Kcc cc= 0.5( = 0.5(相对误差相对误差5%5%) ) K Ker er= = 0.1:0.1:满足满足10%10%误差曲线要求时误差曲线要求时LHLH最大最大误差误差 I Id.max d.max: :取外部短路 取外部短路K K(3) (3)， ，Z Zs.min s.min时计算 时计算 发电机保护整定计算 按条件按条件(2(2）整定，有：）整定，有： I Iop op= = （0.40.4 0.6)I0.6)Ign gn 动作更灵敏；但 动作更灵敏；但LHLH二次

9、回路断线、同时区外故障将二次回路断线、同时区外故障将 导致保护误动导致保护误动 I Iop op I 2 2 I Id.min d.min为内部故障时流过保护的最小短路电流 为内部故障时流过保护的最小短路电流 校验条件校验条件 （1 1）发电机与系统并列运行前，机端两相短路）发电机与系统并列运行前，机端两相短路 故障：故障： 发电机单独供给的短路电流发电机单独供给的短路电流 （2 2）发电机无励磁、与最小运行方式的系统自）发电机无励磁、与最小运行方式的系统自 同期并列时机端两相短路故障：同期并列时机端两相短路故障： 系统单独供给的短路电流系统单独供给的短路电流 发电机保护整定计算 （二）带制动

10、的纵差保护（二）带制动的纵差保护 一定满足灵敏度要求，一定满足灵敏度要求，无需校验无需校验 (1)(1)最小动作电流大于正常运行时最大不平衡电流最小动作电流大于正常运行时最大不平衡电流 I Iop.0 op.0= = （0.10.1 0.2)I0.2)Ign gn (2)(2)制动特性拐点对应的制动制动特性拐点对应的制动电流电流 I Ires.0 res.0= I = Ign gn (3)(3)制动系数制动系数 I Iop.max op.max= K = Kkel kelK KererK KapapK KccccI Id.maxd.max I Ires.max res.max= I = Iun

11、b.max unb.max K Kres res = I = Iop.max op.max / I / Ires.max res.max = K = Kkel kelK KererK KapapK Kcc cc ( (推荐取 推荐取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 - I Ires.0res.0) ) 发电机保护整定计算 （三）定子绕组匝间短路的保护（三）定子绕组匝间短路的保护 1.1.横差保护横差保护 大容量发电机额定电流很大，各相以两个绕组大容量发电机额定电

12、流很大，各相以两个绕组 ( (或更多绕组或更多绕组) )并联工作并联工作 同相同绕组或同相不同绕组匝间短路时，两绕组同相同绕组或同相不同绕组匝间短路时，两绕组 的电势不再相等的电势不再相等 绕组电势差将在绕组内产生很大环流而不被纵差绕组电势差将在绕组内产生很大环流而不被纵差 保护反应保护反应 对有六个引出端的双绕组发电机，应设置简单、对有六个引出端的双绕组发电机，应设置简单、 灵敏的单元件横差保护灵敏的单元件横差保护 发电机保护整定计算 (1)(1)利用两绕组电流之差即可构成三元件横差保护利用两绕组电流之差即可构成三元件横差保护 三元件横差保护接线复杂，可靠性低三元件横差保护接线复杂，可靠性低

13、 发电机保护整定计算 (2)(2)单元件横差保护单元件横差保护 将一半绕组与另一半绕组的三相电流和比较将一半绕组与另一半绕组的三相电流和比较 各种单相匝间短路各种单相匝间短路 时，通过两组绕组时，通过两组绕组 的中性点连接线构的中性点连接线构 成短路环流通路成短路环流通路 也可反应定子绕组也可反应定子绕组 相间不对称短路：相间不对称短路： 相间短路时，一般相间短路时，一般 两组绕组三相不对两组绕组三相不对 称，可形成环流称，可形成环流 发电机保护整定计算 发电机正常运行和外部短路时，有较大三次谐发电机正常运行和外部短路时，有较大三次谐 波不平衡电流通过中性点连接线，需滤波处理波不平衡电流通过中

14、性点连接线，需滤波处理 转子永久性两点接地时气隙磁通畸变，也有较转子永久性两点接地时气隙磁通畸变，也有较 大不平衡电流通过中性点连接线，可使横差误大不平衡电流通过中性点连接线，可使横差误 动动 畸变气隙磁通导致发电机异常震动，需转子永畸变气隙磁通导致发电机异常震动，需转子永 久性两点接地保护动作跳闸，因此不闭锁横差久性两点接地保护动作跳闸，因此不闭锁横差 保护保护 为防止转子瞬时两点接地时横差误动，在转子为防止转子瞬时两点接地时横差误动，在转子 一点接地后，横差切换至一点接地后，横差切换至0.50.5 1s1s延时跳闸回路延时跳闸回路 发电机保护整定计算 整定计算整定计算 当单元件横差保护使用

15、的三次谐波滤过器滤当单元件横差保护使用的三次谐波滤过器滤 除三次谐波的滤过比大于或等于除三次谐波的滤过比大于或等于15时，动作时，动作 电流初设可选为电流初设可选为 Iop.0=(0.20.3)Ign 对使用对使用LMZ型型LH且三次谐波滤过器滤除三且三次谐波滤过器滤除三 次谐波的滤过比大于或等于次谐波的滤过比大于或等于80的高灵敏单元的高灵敏单元 件横差保护，动作电流初设可选为件横差保护，动作电流初设可选为 Iop.0=0.05Ign 实际整定按躲过外部故障最大三相短路电流实际整定按躲过外部故障最大三相短路电流 时的基波和三次谐波不平衡电流计算：时的基波和三次谐波不平衡电流计算： 2 max

16、. 3 . 2 max. 1 .0 .unbunbaprelop IIKKI 发电机保护整定计算 转子二次谐波电流保护转子二次谐波电流保护( (负序功率方向闭锁负序功率方向闭锁) ) 用于有三个引出端的单绕组发电机：横差无效用于有三个引出端的单绕组发电机：横差无效 定子绕组部分绕组匝间定子绕组部分绕组匝间( (或相间或相间) )短路出现负序电短路出现负序电 流分量，气隙必有负序流分量，气隙必有负序( (逆转逆转) )磁场磁场, , 在转子绕组在转子绕组 中感应出二次谐波电流，以此起动保护跳闸中感应出二次谐波电流，以此起动保护跳闸 增设负序功率方向闭锁，防止外部故障误动增设负序功率方向闭锁，防止

17、外部故障误动 当发电机内部不对称短路时，故障点负序电压当发电机内部不对称短路时，故障点负序电压 最大，负序功率由发电机流出最大，负序功率由发电机流出 当外部不对称运行或短路时，负序功率流入发当外部不对称运行或短路时，负序功率流入发 电机，将保护闭锁电机，将保护闭锁 整定：动作电流大于正常运行允许的定子绕组最整定：动作电流大于正常运行允许的定子绕组最 大负序电流大负序电流(5(5 8%)I8%)Ign gn对应的转子二次谐波电流 对应的转子二次谐波电流 发电机保护整定计算 三三、发电机定子绕组发电机定子绕组 单相接地短路的保护单相接地短路的保护 根据安全要求，发电机的外壳接地根据安全要求，发电机

18、的外壳接地 定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比 较普遍，且接地电流为电容电流较普遍，且接地电流为电容电流 接地电流能在故障点引起电弧时，将使绕组的接地电流能在故障点引起电弧时，将使绕组的 绝缘和定子铁心损坏，也容易发展成相间短路，绝缘和定子铁心损坏，也容易发展成相间短路， 造成更大的危害造成更大的危害 当接地电容电流等于或大于允许值时，应装设当接地电容电流等于或大于允许值时，应装设 动作于跳闸的接地保护动作于跳闸的接地保护 当接地电流小于允许值时，当接地电流小于允许值时，般装设作用于信般装设作用于信 号的接地保护号的接地保护 发电机保护整定计算 （

19、一）定子绕组单相接地短路的特点（一）定子绕组单相接地短路的特点 发电机中性点采用不接地或经消弧线圈接地方式，发电机中性点采用不接地或经消弧线圈接地方式， 单相接地短路电流为三相对地电容电流之和单相接地短路电流为三相对地电容电流之和 接地点对地零序电压与接地点位置有关接地点对地零序电压与接地点位置有关 设：设：A A相绕组中性点到接地点间的短路匝数与相绕组中性点到接地点间的短路匝数与A A 相绕组匝数比为相绕组匝数比为 ，接地点各相电压为：接地点各相电压为： U UAD AD= = E EA A E EA A=0=0 U UBD BD= = E EB B E EA A U UCD CD= = E

20、 EC C E EA A U Ud0 d0= = （U UAD AD+ U + UBD BD + U + UBD BD) / 3 = ) / 3 = E EA A 发电机保护整定计算 考虑发电机内部对地电容为考虑发电机内部对地电容为C C0f 0f，外部对地电容 ，外部对地电容 为为C C0l 0l，则电流分布如图所示 ，则电流分布如图所示 发电机保护整定计算 作出零序等效网络作出零序等效网络, ,求得求得 3I3I0f 0f = j3 = j3 C C0f 0fU Ud0d0 3I 3I0 0l l = j3 = j3 C C0 0l lU Ud0 d0 I Id0 d0 = = j3 j3

21、 (C(C0f 0f+C +C0l 0l)U )Ud0 d0 发电机内部故障发电机内部故障 流过流过LHLH0 0的电流为的电流为3I3I0 0l l 发电机外部故障发电机外部故障 流过流过LHLH0 0的电流为的电流为3I3I0f 0f 发电机保护整定计算 接地电流比较大、超过允许值时，应使发电机接地电流比较大、超过允许值时，应使发电机 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 电感电流补偿使电感电流补偿使I Id0 d0降低 降低 I Id0 d0 = j (1/ = j (1/ L)L) 3 3 (C(C0 0l l+ +C C0 0l l) U) Ud0 d0 发电机保护整定计算 根据

22、发电机工作方式选择保护方式根据发电机工作方式选择保护方式 发电机直接连接在电压母线上发电机直接连接在电压母线上 与发电机直接联系的元件较多，与发电机直接联系的元件较多，C C0 0l l较大较大 3I3I0 0l l较大，可用零序电流保护跳闸较大，可用零序电流保护跳闸 发电机发电机变压器单元接线变压器单元接线 无其它与发电机无其它与发电机直接直接联系的元件，联系的元件，C C0 0l l较小较小 3I3I0 0l l较小，可用零序电压保护动作于信号较小，可用零序电压保护动作于信号 发电机保护整定计算 （二）零序电流保护（二）零序电流保护 C C0l 0l C C0f 0f ，内部故障时， ，内

23、部故障时，3I3I0l 0l 3I 3I0f 0f ，动作灵敏 ，动作灵敏 正常运行时，一次侧电流很大，正常运行时，一次侧电流很大，LHLH0 0不平衡电流很不平衡电流很 大，应使用特别设计的大，应使用特别设计的LHLH0 0 整定：整定： (1)(1)躲过外部单相接地时，发电机本身的电容电流以躲过外部单相接地时，发电机本身的电容电流以 及由于零序电流互感器一次侧三相导线排列不对及由于零序电流互感器一次侧三相导线排列不对 称在二次侧引起的不平衡电流称在二次侧引起的不平衡电流 (2)(2)为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起接地为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起接地 保护误动作，在相间保护

24、动作时保护闭锁保护误动作，在相间保护动作时保护闭锁 (3)(3)保护装置带有保护装置带有l l2s2s的时限，以躲开外部单相接的时限，以躲开外部单相接 地瞬间发电机暂态地瞬间发电机暂态( (大于稳态大于稳态) )电容电流的影响电容电流的影响 发电机保护整定计算 （三）零序电压保护（三）零序电压保护 当接地电流小于允许值时，当接地电流小于允许值时，般装设作用于信号般装设作用于信号 的零序电压接地保护的零序电压接地保护 整定：整定： (1)(1)躲过正常运行时躲过正常运行时PTPT开口开口 三次谐波不平衡电压三次谐波不平衡电压 (2)(2)躲过外部接地短路时产生的躲过外部接地短路时产生的零序电压经

25、变压器零序电压经变压器 绕组分布电容藕合到发电机侧的零序电压绕组分布电容藕合到发电机侧的零序电压 提高动作灵敏度措施提高动作灵敏度措施 采用三次谐波滤波器采用三次谐波滤波器 延时躲开外部接地短路故障时的延时躲开外部接地短路故障时的零序电压零序电压 发电机保护整定计算 （四）无死区（四）无死区100%100%定子绕组接地短路的保护定子绕组接地短路的保护 零序分量构成的定子绕组接地保护存在动作死零序分量构成的定子绕组接地保护存在动作死 区：区： 较小时较小时零序分量保护不能动作（保护范零序分量保护不能动作（保护范 围小于围小于85%85%） 死区内故障可使接地故障发展为匝间、相间故死区内故障可使接

26、地故障发展为匝间、相间故 障，严重损坏发电机障，严重损坏发电机 需使用无死区需使用无死区100%100%定子绕组接地短路的保护定子绕组接地短路的保护 类型类型 附加信号电源（需附加信号电源，略）附加信号电源（需附加信号电源，略） 增加三次谐波电压保护增加三次谐波电压保护 发电机保护整定计算 三次谐波电压保护三次谐波电压保护 正常运行时，发电机含三次谐波电压正常运行时，发电机含三次谐波电压 以等效电路分析三次谐波电压分布情况以等效电路分析三次谐波电压分布情况 正常运行时三次谐波电压正常运行时三次谐波电压 分布（不带消弧线圈）分布（不带消弧线圈） 1 2 )(2 )(2 2 00 0 3 3 3

27、00 0 3 3 00 00 3 lf f N l lf f l lf lf N CC C U U E CC C U E CC CC U 发电机保护整定计算 类似分析类似分析带消弧线圈时三次谐波电压分布情况带消弧线圈时三次谐波电压分布情况 当单相接地、当单相接地、短路匝数与绕组匝数比为短路匝数与绕组匝数比为 时，无时，无 论有无消弧线圈，都有论有无消弧线圈，都有 U UN3 N3 = = E E3 3 U Ul3 l3 = (1 = (1 )E)E3 3 U Ul3 l3 / / U UN3 N3 = (1 = (1 ) / ) / 发电机保护整定计算 当当 50% 0 | 0 为为 50%

28、0 | 0 选择适当选择适当 k kp p，正常运行时使（，正常运行时使（U UN3 N3 k kp pU Ul3l3） ） 0 0 选择选择 1 1（减少制动量减少制动量），有），有 正常运行时正常运行时 K 0 ,K 0 , K 0 , 保护灵敏动作保护灵敏动作 发电机保护整定计算 100%100%定子绕组接地短路的保护定子绕组接地短路的保护 发电机保护整定计算 四四、定子、转子绕组的电流保护、定子、转子绕组的电流保护 包括：包括： 定子、转子绕组过负荷保护定子、转子绕组过负荷保护 发电机的负序过电流保护发电机的负序过电流保护 对于大容量发电机，由于热容量降低，过负荷对于大容量发电机，由于

29、热容量降低，过负荷 能力下降，需考虑反时限动作特性：能力下降，需考虑反时限动作特性： 动作时间与故障电流成反比动作时间与故障电流成反比 发电机保护整定计算 （一）定子、转子绕组过负荷保护（一）定子、转子绕组过负荷保护 （1 1）中小机组：单相定时限过电流保护）中小机组：单相定时限过电流保护 （2 2）大型机组：）大型机组： 发电机的热容量显著下降，过负荷能力随之下降发电机的热容量显著下降，过负荷能力随之下降 发电机过电流倍数越大，允许运行时间越短：过发电机过电流倍数越大，允许运行时间越短：过 负荷能力具有反时限特性负荷能力具有反时限特性 应使用具有反时限特性的过负荷保护应使用具有反时限特性的过

30、负荷保护 t = K/(I/It = K/(I/Ign gn) )2 2(1+ (1+ ) K:K:与发电机热容量相关的常数与发电机热容量相关的常数 =0.01=0.01 0.02,0.02,修正系数修正系数 发电机保护整定计算 （二）（二） 发电机的负序过电流保护发电机的负序过电流保护 不对称负荷或短路时，在定子绕组中出现负不对称负荷或短路时，在定子绕组中出现负 序电流序电流 对应的负序旋转磁场相对转子为对应的负序旋转磁场相对转子为2 2倍同步转倍同步转 速，使转子绕组、铁芯感应倍频电流速，使转子绕组、铁芯感应倍频电流 铁芯电流密度大的转子端部、护环等部位局铁芯电流密度大的转子端部、护环等部

31、位局 部灼伤，使转子表层过热部灼伤，使转子表层过热 倍频电磁转矩同时引起倍频电磁转矩同时引起100Hz100Hz的机械震动的机械震动 负序过电流保护实际是发电机转子表层过热负序过电流保护实际是发电机转子表层过热 保护保护 发电机保护整定计算 （1 1）发电机的过热时间常数）发电机的过热时间常数 负序过电流时，发电机允许的发热量正比与过负序过电流时，发电机允许的发热量正比与过 热时间常数热时间常数A A (I (I2 2* *) )2 2 t =(I t =(I2 2/I/Ign gn) )2 2 t = A t = A 发电机的过热时间常数与发电机类型和冷却方发电机的过热时间常数与发电机类型和

32、冷却方 式相关式相关 过热时间常数参考值过热时间常数参考值 凸极发电机：凸极发电机： A=40A=40 气冷隐极发电机：气冷隐极发电机：A=30A=30 直冷汽轮发电机：直冷汽轮发电机：A=6A=6 15 15 （100100 300MW) 300MW) A=4 (600MW) A=4 (600MW) 发电机保护整定计算 (2)(2)负序过电流保护负序过电流保护 作转子表层过热主保护作转子表层过热主保护 如果复压过流保护在作相邻元件后备时灵敏度如果复压过流保护在作相邻元件后备时灵敏度 不满足要求，也以负序过电流保护作相邻元件不满足要求，也以负序过电流保护作相邻元件 后备后备 动作时间不能与相邻

33、元件保护配合，直接采用动作时间不能与相邻元件保护配合，直接采用 以过热时间常数表达的反时间特性以过热时间常数表达的反时间特性 t = A / (It = A / (I2 2* *) )2 2(0.8I(0.8I2 2 * *) I I2 2 * * = I = I2 2 / / I Ign gn 为发电机长期允许的负序电流标么值，一般为为发电机长期允许的负序电流标么值，一般为 0.050.05 0.080.08 发电机保护整定计算 五五、发电机的失磁保护发电机的失磁保护 失磁：发电机的励磁部分或全部消失失磁：发电机的励磁部分或全部消失 大中型发电机发生部分或全部失磁的异常运行大中型发电机发生部

34、分或全部失磁的异常运行 状态超过总事故次数的状态超过总事故次数的50% 50% 故障原因故障原因 转子绕组故障转子绕组故障 励磁机故障励磁机故障 灭磁开关误跳闸灭磁开关误跳闸 运行人员误操作运行人员误操作 发电机保护整定计算 （一）发电机失磁运行及其后果（一）发电机失磁运行及其后果 图示系统中发电机的功角特性为：图示系统中发电机的功角特性为： ds s ds sd ds sd XX U XX UE Q XX UE P 2 cos sin 发电机保护整定计算 转子运动方程为转子运动方程为 P PT T、P P、P Pac ac分别为原动机功率、发电机电磁功率 分别为原动机功率、发电机电磁功率 及

35、发电机异步功率及发电机异步功率 正常运行时正常运行时 发电机电势为发电机电势为E Ed1 d1 , , 发电机、系统电势差为发电机、系统电势差为 1 1 P PT T = P , = P , 1 1 90 900 0 P Pac ac=0 , =0 , 发电机发电机 处于稳定同步运行状态处于稳定同步运行状态 )( 2 2 acTJ PPP dt d T 发电机保护整定计算 失磁开始，失步前（失磁开始，失步前（ 90 90 900 0 后， 后， 由系统吸收更多无功由系统吸收更多无功 ds s XX U Q 2 发电机保护整定计算 发电机失步运行的影响发电机失步运行的影响 失步运行对系统的影响失

36、步运行对系统的影响 如果正常运行时向系统输出无功为如果正常运行时向系统输出无功为Q Q1 1，失，失 步运行后由系统吸收无功为步运行后由系统吸收无功为Q Q2 2，则系统出，则系统出 现（现（Q Q1 1+ Q+ Q2 2）的无功缺额）的无功缺额 如果系统无功不足，将引起系统电压下降，如果系统无功不足，将引起系统电压下降， 负载端电容无功出力降低，出现更大无功负载端电容无功出力降低，出现更大无功 缺额，甚至造成电压崩溃、系统瓦解缺额，甚至造成电压崩溃、系统瓦解 发电机保护整定计算 失步运行对发电机的影响失步运行对发电机的影响 失步运行时，转子回路感应出较大差频电流，产失步运行时，转子回路感应出

37、较大差频电流，产 生附加温升和机振，从而危害转子的安全生附加温升和机振，从而危害转子的安全 由于由系统吸收大量无功，引起定子过电流；转由于由系统吸收大量无功，引起定子过电流；转 差率越大，发电机的等值电抗越小，定子过电流差率越大，发电机的等值电抗越小，定子过电流 也就越大，使定子温升过高也就越大，使定子温升过高 汽轮发电机在较小转差率时就可输出较大异步有汽轮发电机在较小转差率时就可输出较大异步有 功，允许短时失步运行（视系统无功储备定）功，允许短时失步运行（视系统无功储备定） 水轮发电机较大转差率时才输出较大异步有功，水轮发电机较大转差率时才输出较大异步有功， 且转子温升、定子过流严重，不允许

38、失步运行且转子温升、定子过流严重，不允许失步运行 发电机保护整定计算 （二）发电机失磁后的机端测量阻抗（二）发电机失磁后的机端测量阻抗 失磁保护中广泛采用失磁保护中广泛采用 阻抗继电器作为检测阻抗继电器作为检测 元件元件 失磁过程中机端视在失磁过程中机端视在 阻抗的变化轨迹常用阻抗的变化轨迹常用 等有功圆、等无功圆、等有功圆、等无功圆、 等电压阻抗圆描述等电压阻抗圆描述 单机单机无穷大系统为分无穷大系统为分 析基础析基础 发电机保护整定计算 1 1、失步前的等有功过程、失步前的等有功过程( (等有功阻抗圆等有功阻抗圆) ) 90 900 0时时近似为等有功过程近似为等有功过程 机端视在阻抗为机

39、端视在阻抗为 s s s s s s s s ss ss f f jX jQP jQP P U jX jQP jQPjQP P U jX jQP U jX UI UU I jIXU I U Z )1 ( 2 )( 2 22 2 * * 发电机保护整定计算 考虑以下关系：考虑以下关系： 机端视在阻抗为机端视在阻抗为 Z Zf f具有阻抗圆特性：具有阻抗圆特性： 圆心圆心 半径半径 Q P arctge jQP jQP eSjQP j j 其中, 2 2 22 2 ) 2 ( j s s s f e P U jX P U Z ) 2 ( 2 0s s jX P U Z PU s 2 2 发电机保护

40、整定计算 对应不同的有功，有不同的特性圆；对应不同的有功，有不同的特性圆；P P越大，越大， 圆圆半径越小半径越小 由于由于 ，当，当Q Q由正值变为负值时，由正值变为负值时， 也由正值变为负也由正值变为负 值，值， Z ZJ J由由I I象限进入象限进入 IVIV象限象限 由由 1 1变为变为 2 2， 机端视在阻抗机端视在阻抗由由 Z ZJ1 J1变为 变为Z ZJ2 J2 时， 时， 其其变化轨迹如图变化轨迹如图 Q P arctg 发电机保护整定计算 2 2、静稳极限、静稳极限( (等无功阻抗圆等无功阻抗圆) ) = 90= 900 0时时发电机到达静稳极限，且发电机到达静稳极限，且

41、机端视在阻抗为机端视在阻抗为 s j s s s s s f f jXe Q U j jX jQP jQPjQP jQ U jX jQP U I U Z )1( 2 )()( 2 2 2 2 2 定值 ds s XX U Q 2 发电机保护整定计算 即即 带入带入 Z Zf f也具有阻抗圆特性：也具有阻抗圆特性： 圆心圆心 半径半径 )1( 2 2 2 j s sf e Q U XjZ ds s XX U Q 2 2 2 )( 2 )( j sdsd f e XXXX jZ 2 )( 0 sd XX jZ 2 )( sd XX 发电机保护整定计算 系统阻抗不同时，系统阻抗不同时， = 900= 900、发电机到达静发电机到达静 稳极限稳极限时时所所吸收的无功不同，有不同的特性吸收的无功不同，有不同的特性 圆；圆；XsXs越大，圆越大，圆半径越半径越大大 Z ZJ J由阻抗圆特性外由阻抗圆特性外 进入阻抗圆特性内进入阻抗圆特性内 时，可判别为发电时，可判别为发电 机失磁机失磁 采用静稳极限为采用静稳极限为 失磁判据的阻抗失磁判据的阻抗 继电器，等无功继电器，