发电机变压器继电保护装置

1、发电机变压器继电保护装置（发电机变压器继电保护装置（WFBZ01）第一讲第一讲 发电机的故障、不正常工作状态及保护配置发电机的故障、不正常工作状态及保护配置 发电机保护是保护发电机免受短路故障损坏的重要自动装置。当发电机内部短路故障时，继电保护装置在很短的时间内发出动作命令，保护发电机免受短路电流的损坏。主讲人：谢明之发电机的故障类型： a、发电机定子绕组相间短路（d1故障）； b、发电机定子绕组匝间短路 （1）绕组同相同分支匝间短路（d2故障） ； （2）绕组同相不同分支匝间短路（d3故障） ； c、发电机定子绕组单相接地短路； d、发电机转子励磁回路一点或两点接地（d4故障） ； e、失磁

2、（低励）故障。发电机的不正常工作状态： a、定子绕组过电流和定子过负荷； b、定子绕组负序过电流和负序过负荷； 由于外部不对称短路和不对称负荷引起。 c、调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷引起的过电压； d、由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率 ； e、由于励磁回路故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷； f、 发电机频率上升或下降针对发电机故障和不正常运行状态，应该配置的发电机保护： a、纵联差动保护，反应发电机定子绕组及引出线相间短路； b、定子绕组匝间短路； c、定子单相接地保护； d、过电流保护 ； e、对称过负荷保护； f、 励磁回路接地保护 g、失磁保护 h、 失步保护 I、转子过

3、负荷保护 j、逆功率保护 k、定子绕组过电压保护 L、发电机过励磁保护发电机保护的配置：220KVTA01TA02*TA1TV1TA6TA5TA7TA8TA9TA10TV5TV6TV2TV3*TA11TA1251ST:复合电压过流保护21:阻抗保护51N2:零序电流保护51ST:复合电压过流保护51A:A分支过流保护51B:B分支过流保护51ET:励磁变过流保护励磁变过负荷保护40: 误上电保护51N1:间隙零序电流保护母线PT切换来64G: 95%定子接地64F1:转子一点接地64F2:转子两点接地21: 阻抗保护51V: 复合电压过流51: 对称过负荷46: 不对称过负荷40: 发电机失磁

4、78: 发电机失步32R: 逆功率32RP:程序逆功率59: 过电压95G: 过励磁81: 低频60: 电压平衡51: 启停机保护64G: 100%定子接地59N: 匝间保护发电机保护的动作方式：（1）全停（停机）：快速停汽机、停锅炉、断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低压侧断路器、使机炉及其辅机停止工作。（2）解列灭磁：断开发电机或发变组断路器和厂用分支断路器、灭磁，原动机甩负荷。（3）解列：断开发电机或发变组断路器，原动机甩负荷。（4）降低励磁。（5）减出力：将原动机出力减至给定值。（6）缩小故障范围（母线解列）：断开母联或分段断路器。（7）程序跳闸：对于汽轮发电机，先关主汽门，待

5、逆功率继电器动作后再断开发电机或发变组断路器并灭磁。（对于水轮机，先将导水叶关到空载位置，待逆功率继电器动作后再断开发电机或发变组断路器并灭磁）（8）信号：发出声光信号。发电机保护的动作方式：第二讲第二讲 发电机的差动保护发电机的差动保护电流差动原理应用在发电机中构成发电机差动保护。第三讲第三讲 发电机的匝间短路保护一、裂相横联差动保护，可以反应相间短路和匝间短路故障A相裂相差动电流： ，如果 ，认为故障。B相裂相差动电流： ，如果 ，认为故障。C相裂相差动电流： ，如果 ，认为故障。21.aaAcdIIIsetAcdII.21.bbBcdIIIsetBcdII.21.ccCcdIIIsetA

6、cdII. 发电机的匝间短路保护二、单元件横联差动保护动作条件是： ，其中 是动作整定值setHCIIsetI单元件横联差动保护可以反应相间短路和匝间短路故障。 发电机的匝间短路保护三、反应零序电压的匝间短路保护（纵向零序过电压保护）当发电机内部发生匝间短路或发生对中性点不对称的各种相间短路时，TV输出纵向基波零序电压，纵向零序电压保护正确动作。动作判据：ZUU 03 发电机的匝间短路保护四、故障分量负序方向保护发电机机端故障分量的三相总负序功率为：22222332 .IUReIURPejesen微机故障分量负序方向保护的动作判据为：peIUR22第四讲第四讲 发电机定子绕组接地保护正常情况下

7、,发电机三相电压中的基波零序电压3Uo很小；当定子绕组单相接地故障时,就出现3Uo。利用基波零序电压构成定子绕组单相接地保护，采用过电压继电器，其动作电压为 ：反应基波零序电压的发电机接地保护（横向零序过电压保护）)0(03unbrelUKU 单相接地基波零序电压保护只能保护定子绕组靠近机端的85%左右。 发电机定子绕组接地保护100%保护区的定子单相接保护： 由两种保护共同组成（1）基波零序过电压保护（2）三次谐波零序电压保护基波零序过电压保护负责定子绕组靠近机端85 的部分；三次谐波零序电压保护负责定子绕组靠近中性点的15部分。第五讲第五讲 起停机定子接地保护起停机定子接地保护作为发电机升

8、速升励磁尚未并网前的定子接地短路故障的保护。起停机定子接地保护也是一种横向零序过电压保护。其横向零序电压取自发电机中性点侧。起停机定子接地保护的逻辑框图动作判据：setUU 03setU是零序电压动作门槛值，一般取10V（二次侧）第六讲第六讲 发电机的电流、电压保护发电机后备保护也可采用低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流加单相式低电压起动的过电流保护、阻抗保护。一、复合电压起动的过电流保护 同变压器的复合电压起动的过电流保护。 动作条件是： （1）（相）过电流， 是相电流动作整定值。 （2）（相）低电压， （3）负序过电压， 复合电压起动的过电流保护必须同时满足上述3个

9、条件后才能起动。 复合电压起动的过电流保护的灵敏度比过电流保护高。actactIII,NactactUUUU)6 . 05 . 0(,nactactUUUU1 . 0,2 .2 .2 发电机的电流、电压保护二、负序电流保护对于容量为5万kW以上的发电机，需配置负序电流保护。不对称负荷或故障引起的定子绕组负序电流的危害：在转子本体和各部件上感应电流，导致转子过热，甚至烧伤转子。负序电流危害产生的原因：（1）定子绕组负序电流产生的定子合成磁场与正序电流产生的磁场转向相反，即逆转子旋转方向的旋转。相对于转子来说以2倍同步转速相对旋转。（2）负序电流产生的定子合成磁场切割转子，会在转子本体和各部件（如

10、阻尼条）上感应两倍工频的涡流。（3）由于转子本体和各部件的自阻抗很小，涡流很大，导致转子过热，甚至烧坏转子本体表面及阻尼条。（4）使发电机转子产生100HZ的交变振动发电机承受负序电流的能力：发电机定子绕组流过一定负序电流时，不使转子损坏的可以经受该负序电流存在的时间。定子负序电流越大，发电机可以承受的时间越短；定子负序电流越小，发电机可以承受的时间越长。发电机转子发热所容许的负序电流 （标么值）和时间t 之间的关系可以表示为：2I22IAt防止定子负序电流危害的措施是配置负序电流保护。（1）负序定时限过电流保护，分为两段。（2）负序反时限过电流保护第七讲第七讲 发电机励磁回路接地保护发电机转子一点接地保护的作用是防止励磁回路两点接地故障。发电机励磁回路两点接地故障的危害：（1）使转子磁场畸变，力矩不平衡，转子剧烈振动；（2）很大的故障电流烧坏励磁线圈和转子本体；（3）励磁回路两点接地使汽轮机磁化。发电机转子一点接地保护（乒乓式励磁回路一点接地保护）的工作原理：U1+-U3-+R1RRgRU2+-+励 磁 绕 组RRS1S2通过切换电桥两臂电阻值的大小，并利用在不同状态下测量的U1,U2,U3的电压，计算出励磁绕组对地的绝缘电阻，从而判断励磁回路状态的好坏，即是否发生一点接地故障。第八讲第八讲 发电机的失磁保护发电机失磁是