继电保护71-74课件

第七章发电机的继电保护第一节发电机的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式 发电机的主要故障类型：定子绕组相间短路；定子绕组一相的匝间短路；定子绕组单相接地；转子绕组一点接地或两点接地；转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失（发电机失磁）。汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率。 发电机保护配置规定纵联差动保护：定子绕组及其引出线的相间；零序电流保护：定子绕组单相接地故障，根据不同情况，可动作于信号或跳闸；横联差动保护：定子绕组匝间短路；过电流保护：外部短路引起的过电流 实现形式：负序过电流；单相式低电压起动的过电流；复合电压起动的过电流；过电流。负序过电流保护：外部不对称短路或不对称过负荷；过负荷保护（一相）：对称负荷引起的定子绕组过电流水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。励磁回路一点或两点接地保护。失磁保护：发电机励磁消失故障转子回路的过负荷保护逆功率保护第二节发电机的纵差动保护和横差动保护一、发电机纵差动保护的整定计算和原理接线保护范围：发电机定子绕组（不包括转子绕组）及引出线的相间短路。其原理与输电线路的分相电流纵联差动很类似，两个电流互感器分别接于一相绕组的头尾；因此发电机装设纵联差动必须其绕组末端有单独引出线。为使差动保护的范围能包括发电机的引出线在内，其电流互感器应装在靠近断路器的地方。内部故障外部故障为防止外部短路时，断线监视装置误发信号，其动作时限大于发电机后备保护动作时限（即发生外部短路时，该装置起动，但针对外部短路的保护跳闸后，该装置返回，不误发信号）。（2）躲开外部故障时最大不平衡电流因此，按躲不平衡电流条件整定的差动保护，其起动值远较按躲电流互感器二次回路断线整定的为小，因此灵敏度也高。这时，可不装设互感器回路断线监视装置。运行经验表明，只要重视对差动回路的维护和检查，实际运行中发生电流互感器二次回路断线的情况是很少的。（3）具有比率制动特性的差动继电器原理与变压器比例制动差动继电器基本相同。其制动差动回路的二个臂中，从其中点引出差动回路。其制动系数（比率制动特性的斜率）通常取为0.2~0.4，其最小起动电流：发电机纵差动保护的灵敏系数其一次线圈W1串在所谓最小短路电流是一个相对的标准：取发电机出口处（内部故障即引出线上）发生两相短路电流为标准。一般灵敏性都能满足要求。但是当发电机内部发生轻微故障时，差动保护往往不能起动。因此尽量减小保护装置的起动电流，提高发电机内部故障反应能力是很有意义的。二、发电机匝间短路的横差动电流保护大型发电机定子绕组的 每相都是由2个（或多个） 绕组组成的。正常情况下， 两个绕组是对称的。电势 相等，各供出一半的负荷 电流。匝间短路时，两个绕组中的电势不再相等，因此会出现电势差，产生环流。因此，将两个绕组的引出端交叉相接形成差电流，即为横差动保护。一相不同绕组之间等电位电发生匝间短路时，没有电势差，因此没有差动电流。因此，保护有死区。实际接线是采用单继电器式。实质是把一半绕组的三相电流之和减去另一半绕组三相电流之和进行比较。当发生匝间短路时，中性电的连线上有环流流过。对于三次谐波电动势，由于三相是同相位的，如果任一支路与其他支路三次谐波不相等时，都会出现三次谐波的环流。因此采用三次谐波过滤器，以滤掉三次谐波不平衡电流。转子回路发生接地时，转子磁极平衡会发生变化，可能在同一相不同绕组之间感应不同电势，从而出现环流，使横差保护误动。但转子两点接地故障也应跳闸，因此没有专门保护时，也不闭锁。转子发生一点接地时，延时动作。一、发电机定子绕组单相接地的特点现代发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的。因此发生发电机内部单相接地故障时，流经接地点电流为发电机所在电压网络对地电容电流之总和。当发电机内部单相接地时，流经零序电流互感器的零序电流，为发电机以外电压网络的对地电容电流；发电机外部故障时，流经发电机零序电流互感器的零序电流是发电机本身的对地电容电流。发电机内部故障时故障点的零序电压实际是测不到的，而从等值电路能看出，如果忽略零序电流在内绕组上的压降，则机端测得的零序电压就是故障点零序电压。二、利用零序电流构成的定子接地保护对于直接连接在母线上的发电机，当接地电流大于表中规定允许值时，应装设接地保护动作于跳闸，否则动作于信号。零序电流互感器，专用的穿芯式，可以提高灵敏性，同时与静态继电器等配合，带负载能力也能保证。整定原则：（1）躲开外部单相接地时，发电机本身的电容电流，以及零序电流互感器的不平衡电流。（2）保护的一次动作电流小于表中允许值。（3）为防止外部相间短路产生的不平衡电流引起误动，在相间保护时将其闭锁。（4）躲开外部单相接地瞬间，发电机的暂态电容电流的影响，一般增加1～2s的时限。否则，需按照暂态电容电流整定，但灵敏度降低。（5）当接地点在定子绕组中性点附近时，存在一定死区。三、利用零序电压构成的定子接地保护（用于发电机变压器组）在发变组接线中，发电机电压网络中（和发电机有直接电联系的各元件），只有发电机本身、连接发电机与变压器的电缆以及变压器（原边）对地电容。当发电机发生单相接地时，其接地电容电流一般小于允许值。以上电容电流基本不受运行方式的影响，装设消弧线圈后，基本可以做到完全补偿。这时可装设作用于信号的接地保护。发电机内部单相接地故障的信号装置，一般是反应于零序电压而动作，零序电压取自发电机电压互感器二次侧的开口三角输出电压上。保护整定应躲开正常运行时的不平衡电压（包括三次谐波电压），以及变压器高压侧接地时在发电机端所产生的零序电压，一般整定为15～30V左右。存在一定死区。四、利用三次谐波电压构成的100％定子接地保护利用零序电流、零序电压构成的定子接地保护，对定子绕组都不能达到100％保护范围。1、发电机三次谐波电动势的分布特点在定子绕组的感应电势中，除基波分量外，还含有高次谐波分量。相电动势中，三次谐波电势约占百分之几，三次谐波电势用表示。根据等值电路，正常运行时中性点及机端的三次谐波电压分别为：正常运行时，，极限情况，当发电机出线端开路时（），当发电机中性点经消弧线圈接地时，假设基波电容电流得到完全补偿，则：此时，发电机中性点侧对地三次谐波的等值电抗为：发电机端对三次谐波的等值电抗为：因此，当发电机出线端开路时，在正常运行情况下，尽管发电机的随着其结构及运行状况而改变，但是以上关系总是符合的。当发电机定子绕组发生金属性单相接地时，设接地发生在距中性点处，此时不管发电机中性点是否接有消弧线圈，恒有：当因此，如果用机端三次谐波迪电压作为动作量，而用中性点侧三次谐波电压作为制动量来构成接地保护，且当时为保护的动作条件，则在正常时保护 不可能动作，而当中性点附近发生接地时，则具有很高的灵敏性。利用这种原理构成的接地保护，可以反应定子绕组中性点侧约50％范围以内的接地故障。2、反应三次谐波电压的比值和基波零序电压组合而构成的100％定子接地保护利用三次谐波电压构成的接地保护可以反应范围以内的单相接地故障，利用基波零序电压构成的接地保护，则可以反应以上范围的单相接地故障，从而构成100％的定子绕组接地保护。第四节发电机的负序过电流保护一、负序过电流保护的作用当电力系统出现不对称短路或正常负荷不对称时，发电机绕组中将出现负序电流，此电流建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速，将在转子绕组、阻尼绕组、以及转子铁芯等部件上感应于100Hz的倍频电流。该电流使得转子端部、护环内表面等，可能出现局部灼伤；另外，负序气隙旋转磁场与转子电流之间以及正序旋转磁 场与定子负序电流之间所产生的100Hz交变电磁转矩，将同时作用在转子大轴和定子机座上，从而引起100Hz的振动。负序电流在转子中引起的发热量，正比于负序电流的平方与所持续时间的乘积：

A：与发电机型式和冷却方式相关的常数 负序电流的有效值。*二、负序定时限过电流保护负序过负荷信号（继电器3），其整定值应按躲开发电机长期允许的负序电流值和最大负荷下负序过滤器的不平衡电流：负序过电流跳闸（继电器4），其整定值应按发电机短时允许的负序电流确定。一般应给一个时间区间，，使得运行人员采取措施消除产生负序电流的运行方式。 保护装置动作的标幺值应为：由于负序过电流保护不能反应于三相短路，因此，当用它作为后备保护时，还需