第六章发电机母线地继电保护演示文稿

第七章

发电机的继电保护·发电机故障类型、不正常运行状态·保护配置方式·发电机的纵差动保护和横差动保护·发电机的单相接地保护·发电机的负序过电流保护·发电机的失磁保护·发电机——变压器组继电保护·

本章重点1、发电机的故障和不正常运行状态2、发电机的保护配置3、发电机的纵差动保护和横差动保护·

本章难点1、发电机的单相接地保护2、发电机的失磁保护（了解）第一节.故障类型不正常运行状态及保护方式一、故障类型相间短路定子绕组匝间短路单相接地一点接地（发信号or跳闸）二点接地（必须跳闸）失磁转子绕组二、不正常运行状态过负荷、过电流（外部短路等引起）过电压（突然甩负荷）负序过负荷、负序过电流（不对称故障、负荷）转子过负荷（励磁回路故障，强励时间过长引起的）逆功率（汽轮机主汽门突然关闭）三、保护配置1、纵差保护——相间短路

>1MW发电机2、横差保护——匝间短路3、接地保护——发信号（IC<5A）IC>5A零序电流保护。>100MW，100%定子接地保护

4、过电流保护：(1)负序过电流及单相式低电压起动过电流保护,(2)复合电压（U2及线电压）起动的过电流保护(3)过电流保护,

<1MW≥50MW5、负序过电流保护6、过负荷保护7、过电压保护；水轮发电机定子绕组过电压应装设带延时的过电压保护8、转子的一点接地和两点接地保护9、失磁保护，专用失磁保护或由灭磁开关连锁实现10、其它保护如失步保护（>300MW)，低频保护，逆功率保护(大容量），断水保护等第二节、发电机的纵差动保护和横差动保护·纵差动保护·横差动保护一、纵差动保护1、工作原理纵差动保护是发电机内部相间短路的主保护，但不能反应匝间故障，接地故障，靠整定来保证选择性。正常、外部故障：内部故障：1、工作原理不平衡电流：（注意与变压器差动保护的比较：）稳IbP由两个CT特性不同引起，比Tr小的多暂IbP由外部短路时，非周期分量引起的。2、整定计算：（1）原则一：躲CT二次回路断线Kk=1.3当CT二次回路断线时又发生外部短路会发生误动为防止此种情况：加装断线监视装置·

加装断线监视装置后后备Klm低，可靠性高。（2）原则二：躲开外部故障时的最大不平衡电流由（4-5）求得汽轮发电机：(0.5～0.6)Ie·f水轮：(0.3～0.4)Ie·f与（1）Klm↑

相比可靠性差（3）原则三对≥100MW发电机采用比率制动特性差动继电器制动系数：0.2～0.4（4）灵敏度的计算①发电机与系统并列运行以前，其出线端发生两相短路，差动回路中只有发电机供给的短路电流②发电机采用自同期并列时（发电机E≈0）

在系统最小运行方式下，发电机出线端K（2），3、评价①不反应匝间故障②不反应接地故障只反应

，③不反应振荡，过负荷④Klm金属性故障无死区

非金属性故障有死区二、横差动保护保护匝间故障1、匝间故障的类型2、特点①产生环流很小②两中性点之间差生环流③产生3U0④定子、转子回路产生高次谐波，以二次或倍频为主⑤负序功率方向与其它各种不对称故障的负序功率方向相反3、接线方式①6CT，3继电器P193图7-5（b）②1CT，1继电器

图7-6发电机三次谐波同相位→误动防止方法：增加三次谐波滤器转子回路两点接地→磁通不平衡→环流→误动4、整定：反应各种匝间故障①

转子两点接地故障定子绕组分支开焊故障②简单缺点：①有死区，②Klm不太理想一般用在较小容量的发电机大容量：为提高Klm：负序功率方向闭锁的定子零序电压保护负序功率方向闭锁的转子二次谐波电流保护5、评价优点：第三节、发电机的单相接地保护规定：单相接地电容电流≥5A跳闸<5A

发信号一、发电机定子绕组单相接地的特点1.单相接地时电气量的特点表示中性点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数≤1(1)(2)发电机外接元件越多→I0↑发电机出口有母线IC大→跳闸发—变组IC小→信号（3）I0的大小与方向发电机内部单相接地时零序电流的方向为如图所示，大小为发电机以外电压网络的对地电容电流。（3）I0的大小与方向·

发电机外部单相接地时零序电流的方向为如图所示，大小为发电机本身的对地电容电流。二、保护方式1、零序电流保护——应用于发电机出口有母线的接线作用于跳闸（1）原理内部故障时：外部故障时：并且内部故障与外部故障时零序电流相位相反（2）整定原则①原则一：躲外部单相接地时，发电机本身电容电流②原则二：由CT引起的不平衡电流（正常运行）③原则三：保护一次动作值小于P195

表7-1的值发电机单相接地电流允许值发电机额定电压（KV）发电机额定容量（MW）接地电流允许值（A）6.3<50410.550~100313.8~15.75125~200218~203001（2）整定原则④原则四：为防止外部相间短路时的IbP引起误动作应在相间保护动作时将接地保护闭锁。⑤原则五：tdz=1～2S躲外部接地瞬间发电机暂态电容电流当

→0时有“死区”

∴在保证选择性下，尽量Idz↓2、基波零序电压保护——应用于发—变组

IC小——作用于发信号（1）原理一般整定为：有“死区”（2）消除方法改为100%定子接地保护①中性点加固定的工频偏移电压（10~15%）Ue（通过增大接地电流来实现一般增大值不超过10~25A）②附加直流or低频信号（20HZ

or

25HZ）（通过检测此附加电流的大小来实现）③利用三次谐波电压构成（利用中性点侧与机端侧三次谐波电压比值的变化来实现）3、利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护（1）发电机三次谐波电压的分布特点由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁芯饱和的影响，在定子绕组上感应出基波、高次谐波（如百分之几的三次谐波）等效电路（简化）N—中性点

S—机端

Cof—发电机对地电容Cos其它元件对地电容

，如

Tr、线路等①正常运行时无消弧线时：同样可证有消孤线圈时则：②发电机内部发生单相接地故障时当时，且单相接地故障的接地点越接近中性点则越灵敏——动作量——制动量保护范围零序地压保护利用三次谐波电压有重叠区越大Klm↑越小Klm↑（2）、100%定子接地保护三次谐波保护+零序电压保护第四节、发电机的负序过电流保护·负序过电流保护的作用·负序定时限过流保护·负序反时限过流保护一、负序过电流保护的作用发电机主保护方式之一1.负序电流的危害负序电流负序电流转子发热→烧毁转子绕组、阻尼绕组、转子铁心100HZ电流

100HZ振动发电机允许负序电流发热常数A值参考表凸极式发电机40调相机40空气表面冷却的隐极发电机30氢气表面冷却的隐极发电机30导线直接冷却的100~300MW汽轮发电机6~15二、负序定时限过电流保护1.原理接线保护原理动作过程2.两段式负序电流保护时限特性·两段式负序电流保护的缺点ab段:

bc段:

cd段:

de段:三、负序反时限过电流保护1.负序反时限过电流保护的优点第五节、发电机失磁保护(自学)第六节、发电机—变压器组继电保护发电机—变压器组的特点发电机—变压器纵差动保护的特点一、发电机—变压器组的特点1、发电机变压器上的任何一种故障在发一变上都能反应2、共有保护可以精减，如纵差、后备、过负荷保护等二、发电机—变压器纵差动保护的特点1、发—变间无断路器则可以共用一组纵差动保护。原理接线如图所示但在下列几种情况下，发电机应补充装设单独的纵联差动保护①容量为100MW及以上的发电机。②对于水轮发电机和绕组直接冷却的汽轮发电机，当公用的纵联差动保护整定值大于1.5倍发电机额定电流时。2、当发电机与变压器间有断路器时发电机和变压器应分别装设纵联差动保护当发电机与变压器之间分支线时(如厂用电分支线)，应把分支线也包含在差动保护范围以内，其接线如图所示。这时分支线上电流互感器的变比应与发电机回路的相同。三、发—变组发电机电压侧单相接地保护的特点对于发电机一变压器组，由于发电机与系统之间没有直接的电联系，因此，发电机定子接地保护就可以简化。由于发电机一变压器组中发电机的中性点一般不接地或经消弧线圈接地，发生单相接地的接地电容电流通常小于允许值，接地保护可以采用零序电压保护并动作于信号。对100WM及以上的发电机应装设保护范围为100％的定子接地保护。第八章

母线的继电保护·装设母线保护的基本原则·完全电流差动母线保护·电流比相式母线保护·双母线同时运行时，母线保护的实现方法·断路器失灵保护一、装设母线保护的基本原则1、母线故障的原因2、装设母线保护的原则（1）不装设专门的母线保护①利用发电机的过流保护切除母线故障如发电厂单母线接线时利用发电机的过电流保护切除母线故障②降压变电所，低压母线正常时分开运行，则

低压母线上的故障可由变压器的过流保护切除。③双侧电源网络或环网，当变电所B母线上d点短路时，由保护1和4的第Ⅱ段动作切除利用电源侧的保护切除故障有下列特点：①切除故障一般时间较长；②当双母线同时运行或母线为分段单母线时，上述保护无选择性。（2）装设专门母线保护①≥110KV的双母线或分段母线，为保证选择性；应设置专用的母线保护②≥110KV单母线、重要发电厂的35KV母线高压侧≥110KV重要降压变压所35KV母线按全线速动保护的要求应装设专用的母线保护母线保护因为速动性和选择性要求一般由差动原理构成但与发电机、变压器不同，应考虑母线上连着较多元件的特点二、母线的故障时的特点①正常及外部故障：母线上

即I流出=I流入②母线上发生故障时：所有与电源连接的元件都向故障点提供短路电流，而负荷线路为零，即（短路点总电流）③从每个连接元件中电流的相位看：正常及外部故障：至少有一个元件与其余元件电流相位相反母线故障：除电流为零线路外其它则同相位三、完全电流差动母线保护正常：母线故障：适用于单母线或双母线经常只有一组母线运行的情况1、原理接线变比：2、整定原则：（1）躲最大，当CT按10%误差曲线选择按躲CT二次侧断线时流入继电器的最大电流整定为所有连接元件中负荷电流最大的一个校验四、电流比相式母线保护1.原理利用内部故障和外部故障时各连接元件电流相位的变化来实现特点：①比较相位与幅值无关，不同考虑IbP②可选用不同变化和型号的CT可应用在双母线上2.保护的构成五、双母线同时运行时，母线保护的实现方法1、双母线同时运行时，元件固定连接的电流差动保护。（1）原理接线（2）正常及外部故障（3）母线故障时缺点：限制了运行的灵活性2、双母线同时运行的母联相位差动保护对1缺点的改进（1）原理接线：

P224

图8-14（2）原理利用母联中电流与总差电流的相位作为故障母线的选择元件相位比较：设：Ⅰ段母线故障，

与

同相位则：Ⅱ段母线故障，

与

反相位Ⅰ段母线故障，电流方向ⅡⅡ段母线故障，电流方向Ⅰ总差电流相位不变，起动元件Ⅰ段（母联中）选择元件Ⅱ段（母联中）①正常及外部故障时，LJ不动作②内部Ⅰ段母线故障，LJ动作，1ZJ、2ZJ动作，

5ZJ动作Ⅱ段母线故障，LJ动作，3ZJ、4ZJ动作，5ZJ动作六、断路器失灵保护1.定义：当故障线路的继电保护动作发出跳闸脉冲后，断路器拒绝动作时，能够以较短的时限切除同一发电厂或变电所内其它有关的断路器，以使停电范围限制为最小的一种后备保护2.原理3.动作条件故障线路（或设备）的保护装置出口继电器（如上图1ZJ、2ZJ）动作后不返回。在被保护范围内仍然存在着故障当母线上连接元件较多时，一般采用检查故障母线电压的方式以确证故障仍未切除；当母线上连接元件较少或一套保护动作于几个断路器（如采用多角形接线时）以及采用单相重合闸时，一般采用检查通过每个或每相断路器的故障电流的方式，作为判断断路器拒绝动作且故障仍未消除之用。电动机保护（自学）思考题：1、说明异步电动机的保护配置？2、为什么电动机的过负荷保护宜采用反时限特性的电流继电器？3、相敏保护的原理与作用？重点、难点第一章

绪论重点：1.继电保护的作用（掌握）2.电力系统对继电保护的要求（