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发电机保护第1页，此课件共81页哦第一节第一节 发电机常见故障、不正常运行发电机常见故障、不正常运行状态及保护：状态及保护：定子绕组故障：定子绕组故障：相间短路相间短路纵差动保护纵差动保护 匝间短路匝间短路匝间短路保护匝间短路保护 单相接地单相接地单相接地保护单相接地保护 转子绕组故障：转子绕组故障：一点接地一点接地一点接地保护一点接地保护二点接地二点接地二点接地保护二点接地保护 第2页，此课件共81页哦 转子失磁转子失磁失磁保护失磁保护 过电流过电流 过电流保护过电流保护 过负荷过负荷过负荷保护过负荷保护 过电压过电压过电压保护过电压保护 逆功率逆功率 逆功率保护逆功率保护 失步失步失步保护失步保护第3页，此课件共81页哦保护出口方式保护出口方式停机：停机：断开发电机断路器、灭磁，关闭主汽门。断开发电机断路器、灭磁，关闭主汽门。解列灭磁：解列灭磁：断开发电机断路器，灭磁，汽轮机甩负荷。断开发电机断路器，灭磁，汽轮机甩负荷。解列：解列：断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。减出力减出力：将原动机出力减到给定值。将原动机出力减到给定值。程序跳闸程序跳闸：首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。再跳开发电机断路器并灭磁。第4页，此课件共81页哦第二节发电机纵差动保护第二节发电机纵差动保护 一、用一、用BCHBCH2 2型继电器构成的发电机型继电器构成的发电机差动保护差动保护第5页，此课件共81页哦、原理接线、原理接线 第6页，此课件共81页哦、整定计算：、整定计算：）躲过外部短路时的最大不平衡电流。）躲过外部短路时的最大不平衡电流。）为避免电流互感器二次回路断线时误动）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的额定电作，保护的动作电流应大于发电机的额定电流。流。第7页，此课件共81页哦 3 3、灵敏度校验、灵敏度校验 按单机运行时，发电机出口两相短按单机运行时，发电机出口两相短路来校验差动保护的灵敏度。路来校验差动保护的灵敏度。4 4、断线监视部分的整定、断线监视部分的整定 按躲过正常运行时的不平衡电流按躲过正常运行时的不平衡电流来整定。根据运行经验取：来整定。根据运行经验取：第8页，此课件共81页哦二、由比率制动式差动继电器构二、由比率制动式差动继电器构成的纵联差动保护成的纵联差动保护第9页，此课件共81页哦 LCD-12原原理理接接线线第10页，此课件共81页哦1、动作方程、动作方程第11页，此课件共81页哦 2 2、LCDLCD1212型继电器动作特性曲线型继电器动作特性曲线第12页，此课件共81页哦 3 3、整定计算、整定计算 1 1）最小动作电流：按躲过最大负荷下）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡电流整定。差回路的不平衡电流整定。2 2）制动特性斜率：）制动特性斜率：3 3）最小制动电流：取额定电流的）最小制动电流：取额定电流的5050-100%-100%。第13页，此课件共81页哦 4 4、灵敏度校验：、灵敏度校验：按单机运行时，发电机出口两相按单机运行时，发电机出口两相短路校验。短路校验。第14页，此课件共81页哦第三节第三节 同步发电机定子绕组匝间短路同步发电机定子绕组匝间短路保护保护 作用作用：作为发电机匝间短路的主保护：作为发电机匝间短路的主保护出口方式出口方式:全停或解列灭磁全停或解列灭磁第15页，此课件共81页哦一、单继电器式横差保护一、单继电器式横差保护原理：原理：是反映双是反映双Y型接线的定子绕组两中性点连线中的电型接线的定子绕组两中性点连线中的电流而动作的保护流而动作的保护.适用范围适用范围：双双Y型接线的定子绕组，且中性点至少有型接线的定子绕组，且中性点至少有6个引出个引出端子。端子。第16页，此课件共81页哦第17页，此课件共81页哦动作电流整定动作电流整定按躲过机端三相短路故障时流过继电器的最大不平衡电按躲过机端三相短路故障时流过继电器的最大不平衡电流整定。流整定。一般按经验取：一般按经验取：第18页，此课件共81页哦保护接线特点及存在的问题保护接线特点及存在的问题1、为为消消除除不不平平衡衡电电流流中中的的三三次次谐谐波波的的影影响响，提提高高保保护护灵敏度，在继电器中设有三次谐波滤波器灵敏度，在继电器中设有三次谐波滤波器Z。2、为为避避免免励励磁磁回回路路瞬瞬时时性性两两点点接接地地时时，横横差差保保护护误误跳跳闸闸，故故在在转转子子发发生生一一点点接接地地后后，将将横横差差保保护护装装置置的的连连接接片片XB接接入入时时间间继继电电器器KT，使使横横差差保保护护带带有有051s延时。延时。3、该保护存在死区。、该保护存在死区。第19页，此课件共81页哦二、纵向零序电压匝间短路保护二、纵向零序电压匝间短路保护 原理：原理：保护是按照反应发电机机端对中性点零序电压原理保护是按照反应发电机机端对中性点零序电压原理构成的构成的 出口逻辑关系出口逻辑关系：零序电压元件动作、负序功率方向元件不动：零序电压元件动作、负序功率方向元件不动作，作，TVTV断线判别元件不动作，则保护动作。断线判别元件不动作，则保护动作。第20页，此课件共81页哦第21页，此课件共81页哦三、测量励磁绕组二次谐波电流的匝间短路保三、测量励磁绕组二次谐波电流的匝间短路保护护原理：测量励磁绕组二次谐波电流，并且利用负序功测量励磁绕组二次谐波电流，并且利用负序功率方向来区别区内短路还是区外短路的保护。率方向来区别区内短路还是区外短路的保护。出口逻辑关系出口逻辑关系：电流元件和方向元件都动作，保护才动：电流元件和方向元件都动作，保护才动作。作。第22页，此课件共81页哦 第23页，此课件共81页哦第四节第四节 同步发电机定子绕组的接地保护同步发电机定子绕组的接地保护 一、反应基波零序电压的接地保护一、反应基波零序电压的接地保护 第24页，此课件共81页哦1 1、定子绕组单相接地故障时的零序电流、定子绕组单相接地故障时的零序电流第25页，此课件共81页哦2、机端零序电流特点及对相应保护的影响、机端零序电流特点及对相应保护的影响机端流过的零序电流：机端流过的零序电流：第26页，此课件共81页哦 3 3、定子绕组单相接地故障时的零序电压、定子绕组单相接地故障时的零序电压第27页，此课件共81页哦4、机端零序电压的特点及对相应保护的影响、机端零序电压的特点及对相应保护的影响零序电压电压大小与接地点位置有关，越靠近中性点，零零序电压电压大小与接地点位置有关，越靠近中性点，零序电压越小。序电压越小。反映基波零序电压的定子绕组接地保护存在动作死区。反映基波零序电压的定子绕组接地保护存在动作死区。第28页，此课件共81页哦 二、反应基波零序电压的接地保护二、反应基波零序电压的接地保护 第29页，此课件共81页哦三、发电机定子绕组三、发电机定子绕组100%100%接地接地保护保护第30页，此课件共81页哦 1 1、定子绕组单相接地时三次谐波电压的特点、定子绕组单相接地时三次谐波电压的特点 NS第31页，此课件共81页哦结论结论第32页，此课件共81页哦 2 2反应三次谐波电压的接地保护反应三次谐波电压的接地保护 用机端的三次谐波电压用机端的三次谐波电压U U3S3S作为动作作为动作量，中性点的三次谐波电压量，中性点的三次谐波电压U U3N3N作为制动作为制动量构成接地保护，其动作条件为量构成接地保护，其动作条件为U U3S 3S UU3N3N，则正常运行时保护不动作，则正常运行时保护不动作，只有当中性点附近发生接地故障时，保只有当中性点附近发生接地故障时，保护才会动作。护才会动作。第33页，此课件共81页哦 发电机发电机100%100%定子接地保护由反应定子接地保护由反应基波零序电压元件和反应三次谐波基波零序电压元件和反应三次谐波电压元件两部分组成。第一部分可电压元件两部分组成。第一部分可保护定子绕组的保护定子绕组的90%-95%90%-95%，而第二部，而第二部分是用以消除基波零序电压元件保护分是用以消除基波零序电压元件保护的死区。的死区。3、发电机发电机100%100%定子接地保护定子接地保护第34页，此课件共81页哦第35页，此课件共81页哦第六节第六节 发电机的过电流和过负荷保护发电机的过电流和过负荷保护广泛采用单相低电压启动过电流和两段式负序电流保护广泛采用单相低电压启动过电流和两段式负序电流保护接线接线单相低电压启动过电流部分单相低电压启动过电流部分主要作为发电机和升压变三主要作为发电机和升压变三相短路的后备保护相短路的后备保护负序电流保护部分负序电流保护部分主要作为转子发热的主保护主要作为转子发热的主保护,同时兼做同时兼做发电机和升压变两相短路的后备保护发电机和升压变两相短路的后备保护负序过负荷保护部分负序过负荷保护部分主要作为发电机不对称过负荷保护主要作为发电机不对称过负荷保护第36页，此课件共81页哦第37页，此课件共81页哦 发电机转子发热特性方程发电机转子发热特性方程 A A发电机允许过热时间常发电机允许过热时间常数，它与发电机容量、冷却方式数，它与发电机容量、冷却方式等有关，非强迫冷却的发电机，等有关，非强迫冷却的发电机，A30A30；直接冷却的；直接冷却的100-300MW100-300MW汽轮汽轮发电机，发电机，A=6-15A=6-15；600MW600MW汽轮发电汽轮发电机的设计值机的设计值A=4A=4。第38页，此课件共81页哦1、定时限负序电流和过负荷保护动作值整定定时限负序电流和过负荷保护动作值整定第39页，此课件共81页哦定时限负序电流保护与发热特性配合情况定时限负序电流保护与发热特性配合情况 第40页，此课件共81页哦2 2、反时限负序电流保护、反时限负序电流保护 第41页，此课件共81页哦 大型发电机，由于有效材料大型发电机，由于有效材料利用率的提高，发电机热容量利用率的提高，发电机热容量降低，从而使发电机的过负荷降低，从而使发电机的过负荷能力大大降低。为了充分利用能力大大降低。为了充分利用发电机的过载能力而又不致损发电机的过载能力而又不致损坏发电机，在大型发电机的定坏发电机，在大型发电机的定子、转子、励磁绕组都采用反子、转子、励磁绕组都采用反时限特性的过负荷保护。时限特性的过负荷保护。第42页，此课件共81页哦 第七节第七节 同步发电机的失磁保护同步发电机的失磁保护 一、发电机失磁的影响一、发电机失磁的影响二、发电机失磁过程中的机端二、发电机失磁过程中的机端 测量阻抗测量阻抗 三、失磁保护判据及保护方案三、失磁保护判据及保护方案 第43页，此课件共81页哦发电机的失磁保护发电机的失磁保护 一、一、发电机的失磁运行及其产生的影响发电机的失磁运行及其产生的影响 1 1、需需要要从从电电网网中中吸吸收收很很大大的的无无功功功功率率以以建建立立发发电电机机的的磁磁场场，所所需需无无功功功功率率的的大大小小主主要要取取决决于于发发电电机机的的参参数数以以及及实实际际运运行行的的转差率。转差率。第44页，此课件共81页哦、由由于于从从电电力力系系统统中中吸吸收收无无功功功功率率将将可可能能引引起起电电力力系系统统电电压压下下降降，如如果果电电力力系系统统的的容容量量较较小小或或无无功功功功率率的的储储备备不不足足，可可能能使使失失磁磁发发电电机机的的机机端端电电压压、升升压压变变压压器器高高压压侧侧的的母母线线电电压压或或其其它它邻邻近近点点的的电电压压低低于于允允许许值值，从从而而破破坏坏了了负负荷荷与与各各电电源源间间的的稳稳定定运运行行，甚甚至至可可能能因因电电压压崩崩溃溃而使系统瓦解。而使系统瓦解。第45页，此课件共81页哦、由由于于失失磁磁发发电电机机吸吸收收了了大大量量的的无无功功功功率率，因因此此为为了了防防止止其其定定子子绕绕组组的的过过电电流流，发发电电机机所所能能发发出出的的有有功功功功率率将将较较 同同步步运运行行时时有有不不同同程程度度的的降降低低，吸吸收收的的无无功功功功率率越越大大，则则降降低低越多。越多。第46页，此课件共81页哦4、失磁后发电机的转速超过同步转速，因失磁后发电机的转速超过同步转速，因此，在转子励磁回路中将产生差频电流，此，在转子励磁回路中将产生差频电流，因而形成附加损耗，使发电机转子和励磁因而形成附加损耗，使发电机转子和励磁回路过热。显然，当转差率越大时，所引回路过热。显然，当转差率越大时，所引起的过热也越严重。起的过热也越严重。5 5、失磁后会引起发电机组的振动，凸极机、失磁后会引起发电机组的振动，凸极机振动更厉害。振动更厉害。第47页，此课件共81页哦二、发电机失磁过程中的机端测量阻抗二、发电机失磁过程中的机端测量阻抗第48页，此课件共81页哦从失磁到稳定异步运行过程从失磁到稳定异步运行过程 失磁到失步前失磁到失步前 临界失步点临界失步点 失步后的异步运行失步后的异步运行第49页，此课件共81页哦1 1、失磁到失步前、失磁到失步前第50页，此课件共81页哦 失磁到失步前阻抗变化轨迹失磁到失步前阻抗变化轨迹第51页，此课件共81页哦2、临界失步点阻抗变化轨迹、临界失步点阻抗变化轨迹第52页，此课件共81页哦3、失步后的异步运行、失步后的异步运行第53页，此课件共81页哦第54页，此课件共81页哦第55页，此课件共81页哦 机端测量阻抗末端轨迹沿等机端测量阻抗末端轨迹沿等有功圆由第有功圆由第象限进入第象限进入第象限，象限，机端测量阻抗进入第机端测量阻抗进入第象限后，象限后，进一步将越过静稳阻抗边界阻抗圆，进一步将越过静稳阻抗边界阻抗圆，最后进入异步阻抗圆，表明发电机最后进入异步阻抗圆，表明发电机已进入异步运行状态。已进入异步运行状态。第56页，此课件共81页哦三、失磁保护的主要判据和辅助判据三、失磁保护的主要判据和辅助判据主要判据有：主要判据有：1 1）检测无功功率方向）检测无功功率方向 2 2）检测机端测量阻抗变化）检测机端测量阻抗变化辅助判据有：辅助判据有：1 1）转子励磁电压下降）转子励磁电压下降 2 2）负序分量）负序分量 3 3）延时）延时 第57页，此课件共81页哦四、汽轮发电机失磁保护方案四、汽轮发电机失磁保护方案 第58页，此课件共81页哦 第八节同步发电机转子回路接地保护第八节同步发电机转子回路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳的一、测量转子绕组对地导纳的 一点接地保护一点接地保护 二、转子两点接地保护二、转子两点接地保护 第59页，此课件共81页哦一、发电机转子绕组一点接地保护一、发电机转子绕组一点接地保护作用：作用：反映发电机转子绕组一点接地。反映发电机转子绕组一点接地。保护构成原理保护构成原理：通过外加工频电压直接测量转子通过外加工频电压直接测量转子绕组对地的绝缘电导来判断转子绕组是否一点接绕组对地的绝缘电导来判断转子绕组是否一点接地。地。出口方式出口方式：当转子对地电导急剧上升时（绝缘电当转子对地电导急剧上升时（绝缘电阻大幅度下降时），保护动作于信号阻大幅度下降时），保护动作于信号第60页，此课件共81页哦1 1测量导纳特性测量导纳特性 第61页，此课件共81页哦第62页，此课件共81页哦当对地电导当对地电导g gM M不变，而对地电纳不变，而对地电纳b bM M变化时，测量导纳变化时，测量导纳Y Ym m：第63页，此课件共81页哦 等电导圆等电导圆第64页，此课件共81页哦当对地电纳当对地电纳b bM M不变，而对地电导不变，而对地电导g gM M变化时，测量导纳变化时，测量导纳Y Ym m：第65页，此课件共81页哦 等电纳圆等电纳圆第66页，此课件共81页哦 第67页，此课件共81页哦 2 2、继电器的构成、继电器的构成 第68页，此课件共81页哦3 3、继电器动作方程及原理接线、继电器动作方程及原理接线第69页，此课件共81页哦二、发电机转子绕组两点接地保护二、发电机转子绕组两点接地保护作用作用：反映发电机转子绕组两点接地。反映发电机转子绕组两点接地。保护构成原理保护构成原理：直流电桥原理；当转子绕组一点接地时，直流电桥原理；当转子绕组一点接地时，由运行人员投入该保护由运行人员投入该保护。出口方式出口方式：保护动作于停机保护动作于停机。第70页，此课件共81页哦 1 1、直流电桥原理构成的两点接地保护、直流电桥原理构成的两点接地保护 第71页，此课件共81页哦第九节发电机失步保护、逆功率保护第九节发电机失步保护、逆功率保护一、一、发电机失步保护发电机失步保护1 1、失步概念：、失步概念：当系统受到大的扰动后，发电机或发电机群可能与系当系统受到大的扰动后，发电机或发电机群可能与系统不能保持同步运行，即发生不稳定振荡，称失步。统不能保持同步运行，即发生不稳定振荡，称失步。第72页，此课件共81页哦2 2、对失步保护的要求、对失步保护的要求(1)(1)失步保护装置应能鉴别短路故障和不稳定振荡，发失步保护装置应能鉴别短路故障和不稳定振荡，发生短路故障时，失步保护装置不应动作。生短路故障时，失步保护装置不应动作。(2)(2)失步保护装置应能尽快检出失步故障，通常要求失步保失步保护装置应能尽快检出失步故障，通常要求失步保护装置在振荡的第一个振荡周期内能够检出失步故障。护装置在振荡的第一个振荡周期内能够检出失步故障。第73页，此课件共81页哦(3)(3)检出失步故障实行跳闸时，从断路器本身的检出失步故障实行跳闸时，从断路器本身的性能出发，不应在发电机电动势与系统电动势性能出发，不应在发电机电动势与系统电动势夹角为夹角为180180时跳闸。时跳闸。(4)(4)失步保护装置应能鉴别不稳定振荡和稳定振荡失步保护装置应能鉴别不稳定振荡和稳定振荡(通常发电机电动势与系统电动势间相角摆开最通常发电机电动势与系统电动势间相角摆开最大不超过大不超过120120时为稳定振荡，即是可恢复同步的时为稳定振荡，即是可恢复同步的振荡振荡)，在稳定振荡的情况下，失步保护不应误，在稳定振荡的情况下，失步保护不应误动作。动作。第74页，此课件共81页哦3 3、反应阻抗变化的失步保护、反应阻抗变化的失步保护构成依据构成依据:不稳定振荡时不稳定振荡时，功角在，功角在00360360间作周期变间作周期变化，测量阻抗以化，测量阻抗以 的速率穿过阻抗平面，的速率穿过阻抗平面，其轨迹在阻抗平面上是一个圆或直线。因此，测其轨迹在阻抗平面上是一个圆或直线。因此，测量阻抗走过某段距离，需要一定的时间。量阻抗走过某段距离，需要一定的时间。发生短路故障时发生短路故障时，功角基本不变，测量阻抗由负荷，功角基本不变，测量阻抗由负荷阻抗突变为短路阻抗。阻抗突变为短路阻抗。第75页，此课件共81页哦 失步保护失步保护作用：作用：反应发电机失步状态的反应发电机失步状态的构成原理构成原理：利用两个阻抗继电器先后动作顺序反应：利用两个阻抗继电器先后动作顺序反应发电机机端测量阻抗的变化。发电机机端测量阻抗的变化。出口方式：出口方式：判断为减速失步时，发减速脉冲；判断为判断为减速失步时，发减速脉冲；判断为加速失步时，发加速脉冲；经过处理仍然处于失步状加速失步时，发加速脉冲；经过处理仍然处于失步状态时，就动作于解列灭磁。态时，就动作于解列灭磁。第76页，此课件共81页哦失失步步保保护护动动作作特特性性第77页，此课件共81页哦二、逆功率保护二、逆功率保护1 1、逆功率概念逆功率概念对对于于汽汽轮轮发发电电机机，当当主主汽汽门门误误关关闭闭或或机机炉炉保保护护动动作作关关闭闭主主汽汽门门而而出出口口断断路路器器未未跳跳闸闸时时，发发电电机机转转为为电电动动机机运运行行，由由输输出出有功功率变为从系统吸取有功功率，即称逆功率。有功功率变为从系统吸取有功功率，即称逆功率。第78页，此课件共81页哦2 2、逆功率保护、逆功率保护作用：作用：在发电机逆功率时在发电机逆功率时,避免汽轮机叶片损坏。避免汽轮机叶片损坏。构成原理构成原理：反映发电机有功功率大小和方向：反映发电机有功功率大小和方向.出口方式：出口方式：只要发电机从系统吸收功率，并且满足动作条只要发电机从系统吸收功率，并且满足动作条件（件（）保护一般以）保护一般以t1(1.5S)t1(1.5S)时间动作发信时间动作发信号；保护以号；保护以t2t2（100100秒）时间动作于机组秒）时间动作于机组全停。全停。动作功率整定：动作功率整定：一般取发电机额定功率的（一般取发电机额定功率的（1-31-3）%。第79页，此课件共81页哦第十节第十节 发电机的过电压保护发电机的过电压保护作用作用：反应发电机突然甩负荷而出现的过电压。：反应发电机突然甩负荷而出现的过电压。出口方式出口方式：一般情况下保护动作于解列灭磁。：一般情况下保护动作于解列灭磁。第80页，此课件共81页哦发发电电机机变变压压器器组组保保护护特特点点第81页，此课件共81页哦