发电机对称过负荷保护原理及整定

1、发电机对称过负荷保护原理与整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、发电机定子绕组过负荷保护的基本原理大型发电机的材料利用率高，热容量与铜损之比较小，热时间常数也较小，相对过负荷能力就较低，较容易过负荷而温度升高，影响机组正常寿命，对发电机定子绕组过负荷应装设过负荷保护。定子绕组过负荷保护对非直接冷却方式的中小型发电机，采用单相式定时限电流保护，经延时动作于信号，应装设过负荷保护。保护装置接一相电流，带时限动作于信号。发电机对称过负荷保护主要保护发电机定子绕组的过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，接成三相式，取其中的最大相电流判别，由定时限过负荷和反时限过负荷两部分组成。定时限过负荷

2、按发电机长期允许的负荷电流能可靠返回的条件整定。反时限过负荷按定子绕组允许的过流能力整定。发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为：式中：定子绕组过负荷常数；定子额定电流为基准的标么值；与定子绕组温升特性和温度裕度有关，一般为0.010.02。二、发电机对称过负荷保护逻辑 发电机对称过负荷保护逻辑框图1三、发电机过负荷保护的整定方法1、定子绕组对称过负荷保护 对于发电机因过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，装设单相定子绕组对称过负荷保护，通常由定时限过负荷及反时限过电流二部分组成。 a)定时限过负荷保护。动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定 Iop=Kre

3、l×Ign/Kr na (1)式中： Krel可靠系数，取1.05；Kr返回系数，取0.850.95，条件允许应取较大值；na电流互感器变比；Ign发电机额定电流。 保护延时(躲过后备保护的最大延时)动作于信号或动作于自动减负荷。 b)反时限过电流保护。反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，由制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。“汽轮发电机通用技术条件”规定：发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为t=Ktc/(I2*-1) (2)式中：Ktc定子绕组热容量常数，机组容量Sn1200MVA时，Ktc37.5(当有制造厂家提供的参数

4、时，以厂家参数为准)；I*以定子额定电流为基准的标么值； t允许的持续时间，s。定子绕组允许过电流曲线见图2。图2定子绕组允许过电流曲线(即反时限过电流保护的动作特性) 设反时限过电流保护的跳闸特性与定子绕组允许过电流曲线相同。按此条件进行保护定值的整定计算。反时限跳闸特性的上限电流Iop.max按机端三相金属性短路的条件整定 Iopmax=Ign/Ksat×X,d×na (3)式中： Ign发电机额定电流，A；Ksat饱和系数，取0.8； 发电机次暂态电抗(非饱和值)，标么值；naTA变比。 当短路电流小于上限电流时，保护按反时限动作特性动作。反时限动作特性的下限电流Io

5、p.min按与过负荷保护配合的条件整定，由1知 Iop=Krel·Ign/Kr na (4) 则 Iopmin=Ign×Kco×Krel/Kr×na (5)式中：Kc0配合系数，取1.05。 不考虑在灵敏度和动作时限方面与其他相间短路保护的配合。保护动作于解列或程序跳闸。四、发电机对称过负荷保护整定实例已知条件：发电机额定功率135MW，额定功率因数0.85，额定电压13.8KV，保护用中性点侧TA变比为8000/5，发电机允许过负荷的发热时间常数为37。5s。整定计算：1.定时限过负荷保护动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定Iop=

6、Krel×Ign/Kr=1.05×4.153/0.9=4.845A式中:Krel可靠系数取1.05；Kr为返回系数取0.9；Ign为发电机额定电流(二次值)。保护时限：保护延时按躲过后备保护的最大延时整定，动作于信号或自动减负荷。故:t=5S动作于信号。2.反时限过负荷保护时限整定反时限过电流保护定值与定时限过负荷保护定值相同为:Iop=4.845AIopmax=Ign/Ksat×X,d×na =6645/0.8×0.1764×1600 =29.4A式中: Ign-发电机额定电流； Ksat-饱和系数,取0.8；X,d-发电机次暂态电

7、抗(非饱和标么值)； na-发电机的变比；t=Ktc/(I2*-K2sr)= 37.5/(29.4÷4.153)21.052=37.5/49.01=0.765s故取0.5S；可躲过变压器外部短路故障，动作于解列或程序跳闸。2.2反时限保护下限延时整定,按下限电流与过负荷保护配合的条件整定:Iopmin=Ign×Kco×Krel/Kr×na=6645×1.05×1.05/0.9×1600=5.08t=Ktc/(I2*-1)=37.5/(Iop/Ign)2-1=37.5/(1.052/0.95-1 =108.12s故取108s.Kco为配合系数,取1.05；Krel可靠系数,取1.05；Kr为返回系数取0.9。保护出口：程序跳闸。五、发电机对称过负荷保护定值表（许继WFB-800A）发电机对称过负荷保护定值1定时限投退0，1 1：投入 2反时限投退0，1 1：投入3过负荷常数K0100.00 37.54定时限启动电流0.1050.00A 4