同步发电机保护课件.ppt
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1、供配电系统继电保护主主 要要 内内 容容第一节第一节 常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式第二节第二节 发电机的纵差保护发电机的纵差保护第三节第三节 发电机定子绕组匝间短路保护发电机定子绕组匝间短路保护第四节第四节 发电机相间短路后备保护及过负荷保护发电机相间短路后备保护及过负荷保护第五节第五节 发电机定子绕组的接地保护发电机定子绕组的接地保护第六节第六节 发电机转子回路接地保护发电机转子回路接地保护第七节第七节 发电机失磁保护发电机失磁保护第八节第八节 发电机发电机- -变压器组保护的特点与原理变压器组保护的特点与原理作作 业业供配电系统继电保护常
2、见故障类型常见故障类型不正常工作状态不正常工作状态相应的保护方式相应的保护方式供配电系统继电保护故障类型定子绕组故障定子绕组故障: 相间短路相间短路 包括包括 一相的匝间短路一相的匝间短路 单相接地单相接地转子绕组故障转子绕组故障: 一点接地一点接地 包括包括 两点接地短路两点接地短路 转子绕组失磁转子绕组失磁可能引起发电机强烈振动,可能引起发电机强烈振动,甚至把转子绕组烧坏。甚至把转子绕组烧坏。导致发电机异步运行,导致发电机异步运行,甚至解列。甚至解列。能使定子绕组绝缘能使定子绕组绝缘损坏,甚至引起发损坏,甚至引起发电机着火。电机着火。供配电系统继电保护不正常工作状态 由于外部短路引起的定子
3、绕组过电流;由于外部短路引起的定子绕组过电流; 负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷;负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷; 以上两种会引起定子绕组温度升高,加速绝缘以上两种会引起定子绕组温度升高,加速绝缘老化,缩短机组寿命,可能发展为定子绕组故障。老化,缩短机组寿命,可能发展为定子绕组故障。 定子绕组过电压;定子绕组过电压;可造成定子绕组绝缘击穿。可造成定子绕组绝缘击穿。 转子表层过热。转子表层过热。可造成转子局部灼伤,严重可造成转子局部灼伤,严重时使护环受热松脱。时使护环受热松脱。 供配电系统继电保护保护方式l 纵差动保护纵差动保护:定子绕组及其引出线的相间短路:定子绕组及其引出线的相间短
4、路保护保护l 横差动保护横差动保护:定子绕组一相匝间短路的保护:定子绕组一相匝间短路的保护l 单相接地保护单相接地保护:对发电机定子绕组单相接地短:对发电机定子绕组单相接地短路的保护路的保护 接地电容电流:接地电容电流:5A以下动作于信号以下动作于信号 5A以上动作于跳闸以上动作于跳闸供配电系统继电保护 发电机外部短路引起的过电流,可采用:发电机外部短路引起的过电流,可采用:l 过电流保护过电流保护,用于,用于1MW以下的小型发电机。以下的小型发电机。l 复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护,用于,用于1MW以上的以上的发电机。发电机。l 负序电流及单相式低电压启动的过电流保护负序
5、电流及单相式低电压启动的过电流保护,用于用于50MW及以上的发电机。及以上的发电机。 反应不对称短路或三相负荷不对称而引起的负序过电反应不对称短路或三相负荷不对称而引起的负序过电流采用:流采用:l 负序过电流保护负序过电流保护:50MW及以上的发电机及以上的发电机供配电系统继电保护l过负荷保护过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护时作用于信号的保护l过电压保护过电压保护:反应突然甩负荷而出现的过电压:反应突然甩负荷而出现的过电压l失磁保护失磁保护:反应转子励磁回路励磁电流急剧下:反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失降或消失l转子一点接地保护和
6、两点接地保护转子一点接地保护和两点接地保护:反应励磁:反应励磁回路的接地故障保护回路的接地故障保护l转子过负荷保护转子过负荷保护l逆功率保护逆功率保护:当汽轮机主汽门突然关闭,防止:当汽轮机主汽门突然关闭,防止汽轮机遭到损坏。汽轮机遭到损坏。l其它其它供配电系统继电保护注意注意: 保护动作与发电机出口断路器跳保护动作与发电机出口断路器跳闸时,闸时,必须同时跳开灭磁开关必须同时跳开灭磁开关,断,断开发电机励磁回路,以使转于回路开发电机励磁回路,以使转于回路电流不会在定子绕组中再感应电动电流不会在定子绕组中再感应电动势,继续供给短路电流。势,继续供给短路电流。供配电系统继电保护 发电机纵差保护是发
7、电机定子绕组及其引出线发电机纵差保护是发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护。相间短路的主保护。 作用原理作用原理第二节第二节 发电机的纵差保护发电机的纵差保护供配电系统继电保护动作电流的整定计算 两个条件:两个条件:(1)躲大于发电)躲大于发电 机额定电流机额定电流 (CT二次断线时不二次断线时不误动)误动) (2)躲外部短路时的最大不平衡电流。)躲外部短路时的最大不平衡电流。 TANGrelKAopKIKI/TAKTAKstnprelunbrelKAopKIKIKKKIKI/5 . 011 . 03 . 1/1 . 0.)3(max)3(maxmax供配电系统继电保护KopKopopII
8、ANW60bsdsopsWWWopsTAbsdsTAopWKWWKANI60121)2(minopkSIIK2BCH-2型继电器线圈匝数计算 动作线圈计算值:取小而接近的整数作为整定值。即:式中Wds和WbS分别为差动线圈和平衡线圈的整定值,由实际抽头确定。则一次动作电流整定值为:3灵敏度校验供配电系统继电保护断线监视继电器动作电流整定计算断线监视继电器动作电流整定计算在中线上设电流继电器在中线上设电流继电器KA来设置断线预告信号。来设置断线预告信号。动作电流整定:动作电流整定:IopKA=0.2INGKTA动作时限整定动作时限整定:大于发电机后备保护时限一个时限阶梯大于发电机后备保护时限一个
9、时限阶梯供配电系统继电保护高灵敏度接线的差动保护高灵敏度接线的差动保护 2。电流整定NGopII55. 011。接线供配电系统继电保护带比率制动式的纵联差动保护带比率制动式的纵联差动保护 1。接线供配电系统继电保护2。工作原理动作量: U1 制动量: U2 当U1 U2时,Umn0,继电器动作。当U1 U2时,Umn0,继电器不动作。比率制动特性如图11-3(b)所示:图中Ires0有稳压管WY决定,直线PQ为WY未被击穿时的情况。Ires0=(11.2)INGKTA (1)内部短路时, 较大,而 较小,继电器动作。(2)外部短路时, ,U1很小,而U2很大,继电器不动作。IIIIIIIIII
10、II供配电系统继电保护3 3。比率特性曲线。比率特性曲线供配电系统继电保护第三节 发电机定子绕组匝间短路保护 在大容量发电机中,由于额定电流很大,其每相在大容量发电机中,由于额定电流很大,其每相都是由两个都是由两个(或更多个或更多个)并联的绕组组成的。并联的绕组组成的。任一个绕组中发生匝间短路时,两个绕组中的电任一个绕组中发生匝间短路时,两个绕组中的电动势就不再相等,因而会由于出现电动势差而产动势就不再相等,因而会由于出现电动势差而产生一个均衡电流,在两个绕组中环流。由此,利生一个均衡电流,在两个绕组中环流。由此,利用反应两个支路电流之差的原理,即可实现对发用反应两个支路电流之差的原理,即可实
11、现对发电机定于绕组匝问短路的保护。电机定于绕组匝问短路的保护。供配电系统继电保护原理此接线复杂,保护中的不平衡电流也大,因此,此接线复杂,保护中的不平衡电流也大,因此,实际上已很少采用实际上已很少采用供配电系统继电保护实用接线 该接线没有互感器特性不同而引起的不平衡电该接线没有互感器特性不同而引起的不平衡电流,灵敏度高,接线也较简单。流,灵敏度高,接线也较简单。供配电系统继电保护 整定计算整定计算动作电流:动作电流:Iop=(0.20.3)ING电流互感器变比:电流互感器变比:KTA =0.25ING5 评价评价优点:优点:简单,灵敏度高。简单,灵敏度高。缺点:缺点:有死区,对其它绕组接线形式
12、的大型有死区,对其它绕组接线形式的大型机组无法适用。机组无法适用。供配电系统继电保护第四节 发电机的过电流保护及过负荷保护 发电机的过电流保护主要用来作为发电机定子绕组相间短路主保护(一般为纵差保护)的近后备保护,并同时作为发电机外部短路时的远后备保护。目前,发电机的过电流保护主要有三种。1。一般过电流保护,用于1MW以下的小型发电机;2。复合电压起动的过电流保护,用于1MW以上的发电机;3。负序过电流及单相低电压起动的过电流保护,用于50MW以上的发电机。 前两种前面已作详细的介绍,本节重点介绍第三种保护形式。供配电系统继电保护二、二、复合电压起动的过电流保护供配电系统继电保护三、负序过电流
13、保护的作用三、负序过电流保护的作用 当电力系统中发生当电力系统中发生不对称短路不对称短路或在正常远或在正常远行情况下行情况下三相负荷不平衡三相负荷不平衡时,在发电机时,在发电机定子定子绕组中将出现绕组中将出现负序电流负序电流,此电流在发电机空,此电流在发电机空气隙中建立的负序旋转磁场相对于转子为两气隙中建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速,因此将在倍的同步转速,因此将在转子绕组、阻尼绕转子绕组、阻尼绕组以及转子铁芯等部件上组以及转子铁芯等部件上感应出感应出100Hz的的倍频倍频电流电流。供配电系统继电保护 该电流会该电流会引起转子过热引起转子过热,使得转子上电流密,使得转子上电流密度很
14、大的某些部位度很大的某些部位(如转子端部、护环内表面等如转子端部、护环内表面等),可能出现局部高温,甚至可能使护环受热松脱,可能出现局部高温,甚至可能使护环受热松脱,从而导致发电机的重大事故。从而导致发电机的重大事故。此外,负序气隙旋转磁场与转子电流之间以此外,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及正序气隙旋转磁场与定子负序电流之间所产生的的100Hz交变电磁转矩,将同时作用在转子大轴和交变电磁转矩,将同时作用在转子大轴和定子机座上从而引起定子机座上从而引起100Hz的振动。的振动。供配电系统继电保护发电机负序过电流保护实际上是对发电机负序过电流保护实际上
15、是对定子绕组定子绕组电流不平衡而引起转子过热的一种保护电流不平衡而引起转子过热的一种保护,因此应,因此应作为发电机的主保护方式之一。作为发电机的主保护方式之一。由于负序过电流保护不能反应于三相短路,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,还需要附加装设因此,当用它作为后备保护时,还需要附加装设一个单相式的低电压起动过电流保护,以专门反一个单相式的低电压起动过电流保护,以专门反应三相短路。应三相短路。供配电系统继电保护1。接线。接线供配电系统继电保护2。工作原理负序过电流反应不对称短路。一种是动作于信号的负序过负荷保护,另一种是动作于跳闸的负序过电流保护。单相低电压起动
16、的过电流保护反应对称短路。 3。整定计算(1)负序过负荷继电器,动作于发信号动作电流:Iop20.1ING动作时限:比后备保护大一个时限阶梯。一般510s(2)负序过电流继电器,动作于跳闸动作电流:Iop20.5ING动作时限:比后备保护大一个时限阶梯。一般35s(3)低电压继电器整定方法同前。对大型机组应采用反时限负序过电流保护供配电系统继电保护负序反时限过流保护 对于大型发电机,应尽量采用能够模拟发电机对于大型发电机,应尽量采用能够模拟发电机允许的负序电流曲线的负序反时限过流保护。允许的负序电流曲线的负序反时限过流保护。2*2IAt供配电系统继电保护供配电系统继电保护第五节 定子绕组的单相
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