继电保护与二次回路课件-发电机保护原理

发电机保护配置目录CONTENTS发电机的故障发电机故障状态下保护的配置12发电机异常工况状态及保护31发电机的故障相间短路:破坏绝缘，烧坏铁芯匝间短路:破坏纵绝缘，进而发展为单相接地或相间短路单相接地:铁芯局部熔化定子绕组一点接地或两点接地:一点接地时无危险，两点接地时危害大励磁电流急剧下降或消失:发电机要从系统吸取大量的无功功率，引起定子过电流，甚至可能失步转子绕组故障类型2发电机故障状态下保护的配置对于1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差动保护相间短路当定子绕组星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，应装设横差保护；200MW及以上的发电机有条件时可装设双重化横差保护。匝间短路接地电容电流≥5A时动作于跳闸的零序电流保护接地电容电流<5A时作用于信号保护区为100％的定子接地保护：容量在100MW及以上的发电机装设单相接地定子绕组水轮发电机设一点接地保护汽轮发电机定期检测一点接地；大容量机组装设—点接地保护和两点接地保护一点接地或两点接地设置失磁保护励磁电流急剧下降或消失转子绕组3发电机异常工况状态及保护1.由于外部短路引起的定子绕组过电流可采用下列保护方式01负序过电流及单相式低电压起动过电流保护，一般用于50MW及以上的发电机02复合电压(负序电压及低电压)起动的过电流保护，一般用于1MW以上的发电机03过电流保护，用于1MW以下的小发电机04带电流记忆的低压过电流保护，用于自并励发电机2.由于负荷超过发电机的额定容量而引起的三相对称过负荷对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。3.由外部不对称短路或不对称负荷引起的发电机负序过电流对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序电流保护。4.由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护5.由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷对于转子回路的过负荷，在100MW及以上并采用半导体励磁系统的发电机机上应装设转子过负荷保护。6.由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率对于汽轮发电机主汽门突然关闭，为防止汽轮机遭到损坏，对大容量的发电机组可考虑装设逆功率保护。7.其他的异常工况保护如当电力系统振荡影响机组安全运行时，在300MW及以上机组上宜装设失步保护；当汽轮机低频运行造成机械振动，叶片损伤对汽轮机危害极大时，可装设低频保护；其他的异常工况保护注意：

当水冷却发电机断水、漏水时，可装设断水或漏水保护；防止出口短路器断口闪络而装设断路器断口逆闪络保护等。为了快速消除发电机内部的故障，在保护动作于发电机断路器跳闸的同时，还必须动作于自动灭磁开关，断开发电机励磁问路，以使转子回路电流不会在定于绕组中再感应电势，继续供给短路电流。发电机定子绕组单相接地保护目录CONTENTS发电机定子绕组单相接地的特点双频式定子接地保护121发电机定子绕组单相接地的特点a表示中性点到故障点的绕组占全部绕组的百分数故障点的零序电压为:各相对地电压分别为：发电机的零序电容电流和网络的零序电容电流分别为2双频式定子接地保护由基波零序电压保护和三次谐波电压保护组成。保护组成取自发电机出口电压互感器二次侧开口三角形。基波零序电压从机端绕组到中性点85%的范围。保护范围接地保护三次谐波电压保护的范围发电机中性点绕组至机端50%的范围。三次谐波电压保护的动作判据为：双频式100％定子接地保护保护区三次谐波电压保护区基波零序电压保护区1233U0的取法方案：3U0取自机端和中性点，两者“与门”出口。3U0取自中性点。3U0取自机端，须引入TV断线闭锁。同步发电机的负序电流保护目录CONTENTS负序过电流的危害负序反时限过电流保护12负序反时限过电流保护逻辑图31负序过电流的危害

在发电机空气隙中建立起负序旋转磁场→此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、转子铁心等部件上感应100Hz的倍频电流→使转子上电流密度大的某些部位(如转子端部、护环内表面等)，出现局部的灼伤→或使护环受热松脱，从而导致发电机的重大事故。

负序气隙旋转磁场与转子电流之间，以及正序气隙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。大型汽轮发电机水轮发电机因热容量相对较小因转子为凸极式，散热条件较好，且在相同负序电流的条件下，其附加损耗比汽轮发电机小得多发热条件是决定机组承受负序电流能力的主要依据机组振动是承受负序电流能力的主要依据依据：负序电流在转子中所引起的发热量，正比于负序电流的平方及所持续时间的乘积。与发电机型式和冷却方式有关的常数在时间t内I22的平均值．使用中应采用以发电机额定电流为基准的标么值i2所持续的时间为流经发电机的负序电流2负序反时限过电流保护3负序反时限过电流保护逻辑图I>IupI>IdowI>Iact∫t1t5&tup≥1跳闸或发信发信发电机匝间短路保护目录CONTENTS发电机匝间短路保护配置发电机横差保护横差动保护死区123纵向零序电压式匝间保护41发电机匝间短路保护配置对发电机匝间短路，常用的保护有：单元件横差、纵向基波零序电压保护单元件横差适用于每相定子绕组为多分支，且有两个或两个以上中性点引出的发电机。纵向基波零序电压保护可用在每相是单个分支的发电机组。知识点2发电机横差保护横差动保护：利用反应两个支路电流之差的原理，即横差动保护。发电机横差保护是发电机定子绕组匝间短路（同分支匝间短路及同相不同分支之间的匝间短路）、线棒开焊的主保护，也能保护定子绕组相间短路。知识点3横差动保护死区注意：当α较小时，短路电流ik也较小,保护不能动作。因此保护有死区。注意：当α1-α2之差值很小时，将不会有环流,保护也将出现有死区。4纵向零序电压式匝间保护发电机纵向零序电压式匝间保护，是发电机同相同分支匝间短路及同相不同分支之间匝间短路的主保护。该保护反映的是发电机纵向零序电压的基波分量。

定子绕组发生匝间短路，形成纵向不对称（纵向不对称——指机端相对于中性点不对称)时，便出现机端三相对中性点电压不对称。纵向零序电压式匝间保护

机端对中性点的零序序电压为纵向零序电压取自机端专用TV的开口三角输出端。TV应全绝缘,其一次中性点不允许接地，而是通过高压电缆与发电机中性点联接起来。发电机的励磁回路一点接地保护目录CONTENTS发电机励磁回路一点接地故障的危害励磁回路两点接地故障的危害叠加直流电压式一点接地保护123微机型切换采样式一点接地保护41发电机励磁回路一点接地故障的危害由于没有形成接地电流通道，励磁电压仍然正常，对发电机并不造成危害。2励磁回路两点接地故障的危害0201030506形成短路→电流↑→励磁回路出现过电流→烧伤转子本体无功输出降低励磁电流经部分转子铁芯构成回路，引起转子局部过热，使转子发生缓慢变形而形成偏心，进一步加剧机组振动绕组部分短接→励磁绕组中电流↑→过热、烧伤，甚至引发火灾由于部分绕组被短接→气隙磁通失去平衡→转子磁场发生畸变→力矩不平衡→引起振动，对于凸极式水轮发电机和同步调相机将造成灾难性后果汽轮发电机还可能使轴系和汽机磁化危害04！发电机励磁回路接地保护现状1MW以上的水轮发电机

都装设一点接地保护，动作于信号，不装设两点接地保护。中小型汽轮发电机

装设可供定期检测用的绝缘检查电压表和正常不投入运行的两点接地保护，不装设一点接地保护。当用绝缘检查电压表检出一点接地故障后，再把两点接地保护装置投入。注意转子水内冷汽轮发电机和100MW及以上汽轮发电机装设一点接地保护，并根据情况可装设两点接地保护装置。在发生一点接地信号后，应该积极转移负荷，尽快安排停机。3叠加直流电压式一点接地保护叠加源电压一般为50V，内阻>50kΩ。叠加直流电源可以采用外加电源，也可采用由保护装置自产直流电源。外加直流电源通常是将发电机机TV二次侧某一相间电压通过单相桥式整流后取得。如DGT801系列发电机变压器保护装置。自产的转子一点接地保护其工况不受发电机运行工况的影响，从而在发电机停运时也能正确地检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘。通过分析可得：4微机型切换采样式一点接地保护

通过分析可得：理论分析及运行实践表明叠加式和乒乓式两种接地保护均能正确检测转子绕组及励磁回路的对地绝缘电阻，