发电机保护及原理课程课件

一、发电机相间短路的纵联差动保护作用:反映发电机定子绕组及其引出线相间短路故障的主保护发电机纵差保护的接线方式

完全纵差动保护不完全纵差动保护发电机完全纵差保护和不完全纵差保护均是比较发电机两侧同相电流的大小和相位而构成发电机完全纵差动保护图9—1发电机纵差保护原理接线示意图G●●●●发电机不完全纵差动保护（a）中性点侧引出6个端子

（b）中性点侧引出4个端子不同之处：

完全纵差保护是比较每相定子首末两端的全相电流，

不完全纵差动保护是比较机端每相定子全相电流和中性点侧每相定子的部分相电流而构成。发电机纵差保护的原理1．比率制动式发电机纵差保护原理发电机纵差保护原理接线示意图G●●●●(2)动作特性曲线图9－3比率制动式发电机纵差保护的动作特性Iop.min.Ires.min.IresK动作区制动区IK发电机纵差保护的原理

2.标积制动式发电机纵差动保护原理二、发电电机定子绕绕组的匝间间短路保护护匝间短路:每个分支的的匝间或分分支之间的的短路内容:单元件式横横联差动保保护纵向零序电电压原理的的匝间短路路保护(一)单元件式横横联差动保保护1．保护的接接线方式见见下图（a）

UVW横差TA纵差TA·····纵差TA纵差TA机壳（b）·UVW横差TA纵差TA·····纵差TA纵差TA·机壳2．保护的原原理分析1）当定子绕绕组的同分分支匝间短短路时：2）定子绕组组不同分支支间发生短短路时：3)保护的接线线2图9－6单元件式横联差保护原理接线图1-三次谐波滤过器；2－横差保护t跳闸4)评价：保护接线较较简单，灵灵敏度较高高。保护存在死区：当很很小小时或者不不同分支间间的短路匝匝数相同时时,保护不能动动作。(二)纵向零序电电压原理的的匝间短路路保护适用于中性点侧没没有6个或4个引出端子子的发电机机定子匝间间短路。该保护利用用发电机定定子绕组发发生匝间短短路时，机机端三相对对发电机中中性点出现现的零序电压而构成。保护的构成成原理图9—9零序电压匝间短路保护原理接线图4)零序电压匝匝间保护原原理方框图图图9－10负序功率闭锁的零序电压匝间保护原理方框图l－三次谐波滤过器；2－断线闭锁保护；3－跳闸出口三发电机机定子绕组组的单相接接地保护（一）、发发电机定子子绕组单相相接地故障障的分析1.定子绕组单单相接地故故障的零序序电压1)当机端单相相接地时:2)接地发生在在定子绕组组距中性点点处处电压相量图图为:2．发电机三三次谐波电电压的分布布（1）正常运行行时三次谐谐波电压分分布S图9－13发电机三次谐波电势及对地电容的等值电路N（2）距中性点点处处发生单单相接地时时三次谐波波电压的分分布（二）反应应基波零序序电压的定定子接地保保护图9—17发电机零序电压保护接线示意图过电电压压元元件件检检测测发发电电机机机机端端电电压压互互感感器器二二次次侧侧开开口口三三角角形形的的输输出出电电压压，，当当检检测测的的电电压压大大于于保保护护的的动动作作整整定定值值时时，，过过电电压压元元件件动动作作发发出出信号号。保护护装装置置的的整整定定值值应应避开开正常常运运行行时时的的不平平衡衡电电压压。根据据运运行行经经验验，，保保护护的的起起动动电电压压一一般般整整定定为为15～30V左右右。。考考虑虑采采用用性性能能良良好好的的三三次次谐谐波波滤滤过过器器后后，，其其动动作作值值可可降降至至5～10V。保护护在在中性性点点附附近近有5％～～10％的的死死区区。（三三））、、基基波波零零序序电电压压和和三三次次谐谐波波电电压压构构成成的的100％定定子子接接地地保保护护1．保保护护的的工工作作原原理理100％定定子子接接地地保保护护由由两两部部分分组组成成：：基波波零零序序电电压压保保护护:反应应机机端端附附近近的的85％～～95％的的定定子子绕绕组组单单相相接接地地三次次谐谐波波电电压压保保护护:反应应中中性性点点附附近近定定子子绕绕组组的的单单相相接接地地。。零序电压保护三次谐波保护图9－18100％定子接地保护的保护范围示意图保护护的的逻逻辑辑框框图图:四、、发发电电机机转转子子回回路路接接地地保保护护转子子回回路路一一点点接接地地保保护护-----信号号转子子两两点点接接地地保保护护-----跳闸闸一、、转转子子绕绕阻阻绝绝缘缘破破坏坏的的故故障障形形式式及及其其危危害害1．转转子子绕绕组组一一点点接接地地对发发电电机机并并未未造造成成直直接接危危害害。。1．1正常常时时正极极对对地地电电压压负极极对对地地电电压压加在在绝绝缘缘介介质质上上的的电电压压为为励励磁磁电电压压的的一一半半。。1．2一点点接接地地时时设：：正正极极接接地地，，，，则：：另另一一端端对对地地电电压压上上升升为为ＥＥ，，如如某某点点绝绝缘缘比比较较薄薄弱弱，，则则有有可可能能被被击击穿穿，，造造成成两两点点接接地地故故障障。。转子子绕绕阻阻绝绝缘缘破破坏坏的的故故障障形形式式及及其其危危害害2．转转子子绕绕组组两两点点接接地地2．1部分分绕绕阻阻被被短短接接，，使使励励磁磁电电流流增增大大，，转转子子绕绕阻阻因因过过热热而而烧烧伤伤；；2．2故障点点流过过短路路电流流，烧烧伤转转子本本体；；2．3部分绕绕阻被被短接接，使使气隙隙磁通通失去去平衡衡，引引起机机体振振动。。2．4对汽轮轮发电电机，，还可可能使使轴系系和汽汽机磁磁化。。二、转子回回路一一点接接地保保护主要有有以下下几种种：（1）电桥桥式；；（2）叠加加直流流电压压式；；（3）叠加加交流流电压压式；；（4）切换换采样样式等等。大型发发电机机装设一一点接接地保保护，，动作作于信信号，，应转转移负负荷，，尽快快安排排停机机。转子回回路一一点接接地保保护原原理（切换换采样样式转转子一一点接接地保保护）（1－a）EaES1S2RRRRR1RfaU1,U2I1I2图9－20切换采样式转子一点接地保护原理接线三、转转子两两点接接地保保护电桥式式转子子两点点接地地保护护DK1DK1DK2D1D2Rf’RfRf’’RL’RL’’ANmV保护五、发发电机机的失失磁保保护发电机机失磁磁运行行及其其产生生的影影响1.失磁的的原因因转子绕绕组故故障、、励磁磁回路路开路路、励励磁机机故障障、半半导体体励磁磁系统统故障障、自自动调调节励励磁装装置故故障、、灭磁磁开关关误跳跳闸、、运行行人员员误操操作等等。2.失磁运运行对对发电电机的的影响响转子过过热、、定子子过热热、铁铁芯过过热、、机械械冲击击。3.发电机机失磁磁运行行对电电力系系统的的影响响无功缺缺额、、有功功缺额额、电电压下下降。。二、发发电机机失磁磁保护护的配配置大型发发电机机通常装装设专专门的的失磁磁保护护，动动作于于信号号、减减负荷荷、或或停机机。三、发电机机的机机端测测量阻阻抗1．等值值电路路2.发电机机失磁磁后的的机端端测量量阻抗抗1.发电机机从失失磁到到失步步前（（））该式为为一圆圆的方方程，，该圆称称为等有功功阻抗抗圆。2.临界失失步点点（））该式为为一圆圆的方方程，，该圆称称为临界失失步圆圆或等无功功阻抗抗圆。3.失步后后（））3.失步后后（））4．其它它情况况下的的机端端测量量阻抗抗4.1发电机机外部部短路路时4.2发电机机采用用自同同期并并列时时4.3系统振振荡时时六、发发电机机的过过负荷荷保护护（2）发电电机允允许过过负荷荷的特特性在不考考虑导导体散散热的的情况况下－是以以额定定电流流为基基准的的电流流的标标幺值值。发电机机允许许过负负荷的的特性性考虑了了发电电机的的散热热条件件后，，厂家家还给给出了了发电电机的的定子子绕组组、转转子绕绕组、、转子子表层层的持持续允允许电电流常常数（（а值）。。设：－－是是以额额定电电流为为基准准的，，在能能够保保证发发电机机长期期正常常运行行情况况下，，所允允许的的最大大电流流的标标幺值值。则：（2）发电电机允允许过过负荷荷的特特性图9－28发电机的允许过负荷特性曲线示意图1－考虑散热条件下；2－不考虑散热条件下21考虑了了发电电机的的散热热条件件后，，发电机机能够够正常常运行行的条条件：：即：二、定定子绕绕组的的过负负荷保保护接成三三相式式，取取其中中最大大的相相电流流进行行判别别。小型发发电机机采用用定时时限过过负荷荷保护护；大中型型发电电机由由定时限限过负负荷保保护和反时限限过电电流保保护两部分分组成成。用于反反映发发电机机定子子绕组组的对对称过过负荷荷或外外部故故障引引起的的定子子绕组组过电电流。。二、定定子绕绕组的的过负负荷保保护1.定时限限过负负荷保保护动作后后延时时发信信号或或减负负荷。动作电电流：：按在在发电电机长长期允允许的的负荷荷电流流下，，能可可靠返返回的的条件件整定定。二、定定子绕绕组的的过负负荷保保护2.反时限限过电电流保保护启动电电流取取1.15～1.2倍的额额定电电流反时限限动作作判据据：保护动动作后后作用用于解列或或程序序跳闸闸。Ｐ174七、转转子绕绕组的的过负负荷保保护对于300MW以下的的发电电机，，只装装设定定时限限过负负荷保保护，，延时时动作作于发发信号号和降降低励励磁电电流。。对于300MW及以上上的发发电机机组，，由定定时限限过负负荷和和反时时限过过流保保护两两部分分组成成。用用来作作为转转子励励磁回回路的的过流流、过过负荷荷保护护；兼兼作交交流励励磁机机的后后备保保护。。定时限限部分分经延延时动动作于于信号号；反时限限部分分动作作于解解列灭灭磁。。1、转子子绕组组的过过负荷荷保护护定时限限过负负荷保保护的的动作作电流流，按按正常常运行行最大大励磁磁电流流下，，能可可靠返返回的的条件件整定定。反时限限过流流保护护的动动作判判据于于定子子绕组组反时时限过过流保保护相相同。。－应取取以额额定转转子电电流为为基准准的转转子电电流标标幺值值。2、转子子表层层负序序过流流、过过负荷荷保护护当不对对称短短路或或负荷荷不对对称时时，定定子绕绕组中中的负负序电电流将将产生生一个个与转转子转转动方方向相相反的的旋转转磁场场，此此时转转子相相对于于负序序旋转转磁场场有两两倍的的同步步转速速。将在转转子表表层感感生出出100Hz的倍频频电流流，使使转子子表层层局部部过热热，将将转子子灼伤伤；如如转子子本体体与护护环的的温差差过大大，还还将导导致护护环松松脱，，造成成机组组严重重损坏坏。转子表表层负负序过过流、、过负负荷保保护，，用来来作为为发电电机不不对称称故障障或不不对称称运行行时，，负序序电流流引起起转子子表层层过热热的保保护。。还可可兼作作系统统不对对称故故障的的后备备保护护。1.对于小小型发发电机机组采用两两段式式定时时限负负序过过流、、过负负荷保保护，，I段：动动作电电流按按与相相邻元元件后后备保保护配配合的的条件件整定定，一一般取取：经3～5S延时后后，动动作于于跳闸闸。II段：动动作电电流按按躲过过发电电机长长期允允许的的负序序电流流整定定，一一般取取：经5～10S延时后后，动动作于于发信信号。。2．对于于大型型发电电机组组一般由由定时时限负负序过过负荷荷保护护和反反时限限负序序过流流保护护两部部分组组成。。2.1定时限限负序序过负负荷保保护动作电电流，，按躲躲过发发电机机长期期允许许的负负序电电流整整定，，一般般取：：经t1=5～10S延时后后，动动作于于发信信号。。2.2反时限限负序序过流流保护护启动元元件的的动作作电流流，按按躲过过发电电机长长期允允许的的负序序电流流整定定，一一般取取：反时限限动作作判据据转子表表层负负序过过流、、过负负荷保保护特特性曲曲线t1=5～10S：定时限限负序序过负负荷保保护动动作时时限，，用于于发信信号。。t2=0.2~1S：反时限限延时时上限限，用用于割割除反反时限限特性性中I2值较大大的部部分。。t3=600~1000S：反时限限延时时下限限，用用于割割除反反时限限特性性中I2值较小小的部部分。。转子表表层负负序过过流、、过负负荷保保护逻辑框框图发变组组保护护功能能保护出出口：：不同的的出口口分别别设立立独立立的出出口继继电器器，出出口继继电器器的接接点容容量满满足强强电控控制回回路要要求，接点数量满足足保护跳闸出出口要求，并并留有四付备备用接点。保护出口回路路设置因元件件损坏而引起起误动的闭锁锁措施，防止止保护误出口口，并发出元元器件损坏的的告警信号。。凡保护出口回回路，均经压压板投入、退退出，不允许许不经压板而而直接去驱动动跳闸继电器器。非电气量保护护可经装置触触点转换出口口或经装置延延时后出口，，装置能反映映其信号。组屏：发变组保护装装置采用原装装进口产品，，采用国内组组屏方式。保护分柜原则则－发电机（含含励磁变）与与主变压器、、厂高变保护护分屏设置，，以便满足发发电机与变压压器解列运行行的要求，其其中管理机的的配置也满足足此要求。－同一元件的的两套保护分分别布置于不不同柜内。如如：发电机差差动Ⅰ和发电机差动动Ⅱ；主变压器差差动Ⅰ和主变压器差差动Ⅱ等，均分别布布置于不同柜柜内。－非电量保护护与保护管理理机单独组1面屏。保护柜配置：：每面保护柜的的直流电源各各自独立互不不交叉。每面保护柜装装置有各自独独立的保护出出口。每台机配置1台管理机，负负责管理各保保护柜中的各各个保护装置置及微机监控控（监测）系系统的通信。。每套保护装置置包括主保护护和后备保护护。装置功能：装置中不同种种类保护具有有方便的软投投退功能。装置具有必要要的参数监视视功能。装置具有自复复位功能，当当软件工作不不正常时能通通过自复位电电路自动恢复复正常工作。。装置每一个独独立逆变稳压压电源的输入入具有独立的的保险功能，，并设有失电电报警。装置记录必要要的信息，并并通过接口送送出；信息且且不丢失，并并可重复输出出。装置有独立的的内部时钟，，并具有接受受GPS时钟的软对时时及硬对时的的接口。发电机保护配配置低频保护：低低频保护反系系统频率的降降低，保护由由灵敏的频率率继电器和计计数器组成，，并受出口断断路器辅助接接点闭锁。即即发电机退出出运行时低频频保护自动退退出运行。保保护动作于发发信号或全停停。装置在运运行时可实时时监视定值，，频率及累计计时间的显示示。两套保护护之间宜有连连续跟踪和数数据累计功能能。发电机逆功率率保护：保护护动作分两段段时限t1发信号,t2动作于全停,具备PT断线闭锁功能能。变压器保护配配置主变差动保护护：采用二次次谐波制动比比率差动原理理的四侧差动动继电器构成成,并且有电流速速断元件,保护瞬时动作作于全停。主变压器过激激磁保护：过过激磁是以V/HZ的比值为动作作原理,设有两段定值值。低定值带带时限动作于于信号和降低低励磁电流,高定值部分动动作全停或程程序跳闸。主变压器复合合电压过流保保护：由主变变低压侧PT引出的复合电电压高压侧电电流共同构成成，经延时，，动作于跳各各侧开关。主变通风：单单相电流元件件动作于启动动辅助冷却器器。厂高变冷却器器故障：当变变压器冷却器器全停时瞬时时发信号,延时动作于厂厂用电切换或或全停。厂高变油位：：动作于发信信。厂高变温度：：动作于发信信号。厂高变瓦斯：：重瓦斯动作作于全停,或切换至信号号:轻瓦斯动作于于发信。厂高变有载调调压瓦斯：重重瓦斯动作于于全停,或切换至信号号:轻瓦斯动作于于发信。厂高变压力释释放：动作于于发信或全停停。非电量保护发电机断水保保护：瞬时发发信号，延时时动作于程序序跳闸，并可可切换到全停停。热工保护：动动作于发信号号或动作于全全停。主变冷却器故故障：当变压压器冷却器全全停时瞬时发发信号，延时时动作于全停停或程序跳闸闸。主变油位：动动作于发信号号。主变温度：动动作于发信号号及跳闸。主变瓦斯：轻轻瓦斯动作于于发信。重瓦瓦斯动作于全全停或切换至至信号。主变压力释放放：动作于发发信号或全停停。厂高变差动保保护：保护采采用二次谐波波制动原理的的三侧差动,瞬时动作于全全停。并具有有CT断线判别及闭闭锁功能。厂高变复合过过流保护：由由复合电流判判据构成，经经一段延时动动作于全停。。厂高变过负荷荷调压闭锁：：保护经延时时动作于全停停。厂高变通风：：单相电流动动作于启动辅辅助冷却器。。厂高变分支过过流保护：延延时动作于本本分支断路器器,并闭锁备用电电源切换。。厂高变分支零零序过流：保保护带一段时时限,t1动作于跳本分分支断路器,并闭锁备用电电源自投。备用停机变保保护配置非电量保护接接口备用/停机变变重瓦瓦斯，瞬时动动作于跳各侧侧开关（不起起动失灵），，也可切换至至信号。备用/停机变变轻瓦瓦斯，动作于于信号备用/停机变变有载载调压重瓦斯斯，瞬时动作作于跳各侧开开关（不起动动失灵），也也可切换至信信号。备用/停机变变有载载调压轻瓦斯斯，动作于信信号备用/停机变变压力力释放，瞬时时动作于跳各各侧开关（不不起动失灵）），也可切换换至信号。备用/停机变变有载载调压压力释释放，瞬时动动作于跳各侧侧开关（不起起动失灵），，也可切换至至信号。备用/停机变变温度度：动作于信信号。备用/停机变变油位位：动作于信信号。备用/停机变变保护护装置采用原原装进口产品品，采用国内内组屏方式。。备用/停机变变保护护装置由2面屏组成，含含有远方跳闸闸插件。差动保护：保保护采用二次次谐波制动原原理的差动构构成，并且保保护有电流速速断元件，保保护瞬时动作作于跳各侧开开关。高压侧复合过过流保护：由由高压侧复合合电流构成，，一段延时，，动作于跳各各侧开关。高压侧零序电电流保护：零零序电流保护护设二段定值值各带两段时时限，均以第第一段时限跳跳母联或分段段，第二段时时限跳各侧开开关。备用/停机变变低压压侧分支零序序电流保护：：零序电流保保护设二段定定值各带时限限跳各分支开开关。备用/停机变变通风风：单相电流流元件动作于于启动通风。。过负荷调压闭闭锁：保护经经延时动作于于全停。发电机不对称称过负荷保护护：保护由定定时限和反时时限组成,定时限动作于于信号,动作电流按躲躲过发电机长长期允许的负负序电流值和和按躲过最大大负荷下负序序电流滤过器器的不平衡电电流值整定。。反时限保护护反应发电机机转子热积累累过程。动作作特性按发电电机承受负序序电流的能力力确定,动作于全停或或程序跳闸。。发电机突加电电压电保护：：保护由电流流元件及电压压元件构成，，动作于发电电机出口断路路器。发电机机出口断路器器合闸后,该保护退出，，解列后自动动投入运行。。PT断线闭锁保护护由电压元件件构成，动作作于信号。励磁过负荷保保护：保护由由定时限和反反时限两部分分组成。定时时限部分动作作电流按正常常运行最大励励磁电流下能可靠返回的的条件整定，，带时限动作作于信号，并并动作于降低低励磁电流；；反时限部分分动作特性