第六章发电机母线的继电保护精选文档.ppt
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1、第六章发电机母线的继电保护本讲稿第一页,共七十六页本章重点本章重点1、发电机的故障和不正常运行状态、发电机的故障和不正常运行状态2、发电机的保护配置、发电机的保护配置3、发电机的纵差动保护和横差动保护、发电机的纵差动保护和横差动保护本章难点本章难点1、发电机的单相接地保护、发电机的单相接地保护2、发电机的失磁保护(了解)、发电机的失磁保护(了解)本讲稿第二页,共七十六页第一节第一节.故障类型不正常运行状态及保护方式故障类型不正常运行状态及保护方式 一、故障类型一、故障类型 相间短路相间短路定子绕组定子绕组 匝间短路匝间短路 单相接地单相接地 一点接地(发信号一点接地(发信号or跳闸)跳闸)转子
2、绕组转子绕组 二点接地(必须跳闸)二点接地(必须跳闸)失磁失磁本讲稿第三页,共七十六页二、不正常运行状态二、不正常运行状态 过负荷、过电流过负荷、过电流(外部短路等引起)(外部短路等引起)过电压过电压(突然甩负荷)(突然甩负荷)负序过负荷、负序过电流负序过负荷、负序过电流(不对称故障、负荷)(不对称故障、负荷)转子过负荷转子过负荷(励磁回路故障,强励时间过长引起的)(励磁回路故障,强励时间过长引起的)逆功率逆功率(汽轮机主汽门突然关闭)(汽轮机主汽门突然关闭)本讲稿第四页,共七十六页三、保护配置三、保护配置1、纵差保护、纵差保护相间短路相间短路 1MW发电机发电机2、横差保护、横差保护匝间短路
3、匝间短路3、接地保护、接地保护发信号(发信号(IC5A零序电流保护。零序电流保护。100MW,100%定子接地保护定子接地保护4、过电流保护:、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负序过电流及单相式低电压起动过电流保护,50MW(2)复合电压(复合电压(U2及线电压)起动的过电流保护及线电压)起动的过电流保护(3)过电流保护过电流保护,300MW),低频保护,逆功率保护,低频保护,逆功率保护(大容量),大容量),断水保护等断水保护等本讲稿第六页,共七十六页第二节、发电机的纵差动保护和横差动保护第二节、发电机的纵差动保护和横差动保护纵差动保护纵差动保护横差动保护横差动保护本讲
4、稿第七页,共七十六页一、纵差动保护一、纵差动保护1 1、工作原理、工作原理 纵差动保护是发电机内纵差动保护是发电机内部相间短路的主保护,但部相间短路的主保护,但不能反应匝间故障,接地不能反应匝间故障,接地故障,靠整定来保证选择故障,靠整定来保证选择性。性。正常、外部故障:正常、外部故障:内部故障:内部故障:本讲稿第八页,共七十六页1、工作原理、工作原理不平衡电流:不平衡电流:(注意与变压器差动保(注意与变压器差动保护的比较:)护的比较:)稳稳IbP由两个由两个CT特性不同特性不同引起,比引起,比Tr小的多小的多暂暂IbP由外部短路时,非周由外部短路时,非周期分量引起的。期分量引起的。本讲稿第九
5、页,共七十六页2、整定计算、整定计算:(1)原则一:躲)原则一:躲CT二次回路断线二次回路断线 Kk=1.3当当CT二次回路断线时又发生外部短路会发生误动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:为防止此种情况:加装断线监视装置加装断线监视装置 本讲稿第十页,共七十六页加装断线监视装置后加装断线监视装置后后备后备 Klm低,可靠性高。低,可靠性高。本讲稿第十一页,共七十六页(2)原则二:躲开外部故障时的最大不平衡电流)原则二:躲开外部故障时的最大不平衡电流由(由(4-54-5)求得)求得汽轮发电机:汽轮发电机:(0.50.6)Ief水轮:水轮:(0.30.4)Ief与(与(1)Kl
6、m 相比可靠性差相比可靠性差本讲稿第十二页,共七十六页(3)原则三)原则三 对对100MW发电机采用比率制动特性差动继电器发电机采用比率制动特性差动继电器 制动系数:制动系数:0.20.4 (4)灵敏度)灵敏度本讲稿第十三页,共七十六页 的计算 发电机与系统并列运行以前,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中只有发电机供给的短路电流 发电机采用自同期并列时(发电机发电机采用自同期并列时(发电机E0)在系统最小运行方式下,发电机出线端在系统最小运行方式下,发电机出线端K(2),本讲稿第十四页,共七十六页3、评价、评价不
7、反应匝间故障不反应匝间故障不反应接地故障不反应接地故障 只反应只反应 ,不反应振荡,过负荷不反应振荡,过负荷Klm 金属性故障无死区金属性故障无死区 非金属性故障有死区非金属性故障有死区本讲稿第十五页,共七十六页二、横差动保护二、横差动保护保护匝间故障保护匝间故障1、匝间故障的类型、匝间故障的类型本讲稿第十六页,共七十六页很小 2、特点、特点 产生环流产生环流 两中性点之间差生环流两中性点之间差生环流产生产生3U0定子、转子回路产生高次谐波,定子、转子回路产生高次谐波,以二次或倍频为主以二次或倍频为主负序功率方向与其它各种不对称故障的负序功率方向与其它各种不对称故障的 负序功率方向相反负序功率
8、方向相反本讲稿第十七页,共七十六页3、接线方式、接线方式6CT,3继电器继电器 P193 图图7-5(b)1CT,1继电器继电器 图图7-6本讲稿第十八页,共七十六页发电机三次谐波同相位发电机三次谐波同相位误动误动防止方法:增加三次谐波滤器防止方法:增加三次谐波滤器转子回路两点接地转子回路两点接地磁通不平衡磁通不平衡环流环流误动误动4、整定:本讲稿第十九页,共七十六页 反应各种匝间故障反应各种匝间故障 转子两点接地故障转子两点接地故障 定子绕组分支开焊故障定子绕组分支开焊故障简单简单缺点:缺点:有死区,有死区,Klm不太理想不太理想一般用在较小容量的发电机一般用在较小容量的发电机大容量:大容量
9、:为提高为提高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负序功率方向闭锁的转子二次谐波电流保护5、评价、评价优点:优点:本讲稿第二十页,共七十六页第三节、发电机的单相接地保护第三节、发电机的单相接地保护规定:单相接地电容电流规定:单相接地电容电流5A跳闸跳闸 5A 发信号发信号本讲稿第二十一页,共七十六页一、发电机定子绕组单相接地的特点一、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表示中性点到故障点的绕组占全部绕组匝数的百分数 1本讲稿第二
10、十二页,共七十六页(1)(2)发电机外接元件越多发电机外接元件越多I0发电机出口有母线发电机出口有母线IC大大跳闸跳闸发发变组变组IC小小信号信号本讲稿第二十三页,共七十六页(3)I0的大小与方向的大小与方向 发电机内部单相接地时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。网络的对地电容电流。本讲稿第二十四页,共七十六页(3)I0的大小与方向的大小与方向发电机外部单相接地时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。的对地电容电
11、流。本讲稿第二十五页,共七十六页二、保护方式二、保护方式1、零序电流保护、零序电流保护 应用于发电机出口有母线的接线应用于发电机出口有母线的接线 作用于跳闸作用于跳闸(1)原理)原理 本讲稿第二十六页,共七十六页内部故障时:内部故障时:外部故障时: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并且内部故障与外部故障时零序电流相位相反 本讲稿第二十七页,共七十六页(2)整定原则)整定原则原则一:原则一:躲外部单相接地时,发电机本身电容电流躲外部单相接地时,发电机本身电容电流原则二:原则二:由由CT引起的不平衡电流(正常运行)引起的不平衡电流(正常运行)原则三:原则三:保护一次动作值小于保护
12、一次动作值小于P195 表表7-1 的值的值发电发电机机单单相接地相接地电电流允流允许值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)6.350410.550100313.815.75125200218203001本讲稿第二十八页,共七十六页(2)整定原则)整定原则原则四:原则四:为防止外部相间短路时的为防止外部相间短路时的IbP引起误动作应引起误动作应在相间保护动作时将接地保护闭锁。在相间保护动作时将接地保护闭锁。原则五:原则五:tdz=12S躲外部接地瞬间发电机暂态电躲外部接地瞬间发电机暂态电容电流容电流当当 0时有时有“死区死区”在保证选择性下,尽量在保证选择性下,
13、尽量Idz本讲稿第二十九页,共七十六页2、基波零序电压保护、基波零序电压保护 应用于发应用于发变组变组 IC小小 作用于发信号作用于发信号(1)原理)原理有有“死区死区”一般整定为:一般整定为:本讲稿第三十页,共七十六页(2)消除方法)消除方法 改为改为100%定子接地保护定子接地保护 中性点加固定的工频偏移电压(中性点加固定的工频偏移电压(1015%)Ue (通过增大接地电流来实现(通过增大接地电流来实现 一般增大值不超过一般增大值不超过1025A)附加直流附加直流or低频信号(低频信号(20HZ or 25HZ)(通过检测此附加电流的大小来实现)(通过检测此附加电流的大小来实现)利用三次谐
14、波电压构成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(利用中性点侧与机端侧三次谐波电压比值的变化来 实现)实现)本讲稿第三十一页,共七十六页3、利用三次谐波电压构成的、利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护定子接地保护(1)发电机三次谐波电压的分布特点)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绕组上感应出基波、高次谐波基波、高次谐波(如百分之几的三次谐波如百分之几的三次谐波)等效电路(简化)等效电路(简化)N中性点中性点 S机端机端 Cof发电机对
15、地电容发电机对地电容 Cos其它元件对地电容其它元件对地电容,如,如 Tr、线路等、线路等本讲稿第三十二页,共七十六页正常运行时正常运行时无消弧线时:无消弧线时:同样可证有消孤线圈时同样可证有消孤线圈时 本讲稿第三十三页,共七十六页则:则:发电机内部发生单相接地故障时发电机内部发生单相接地故障时本讲稿第三十四页,共七十六页当当 时,时,且单相接地故障的接地点越接近中性点则且单相接地故障的接地点越接近中性点则 越灵敏越灵敏本讲稿第三十五页,共七十六页动动作量作量制动量制动量 保护范围保护范围(2)、)、100%定子接地保护定子接地保护 零序地压保护零序地压保护 越大越大Klm利用三次谐波电压利用
16、三次谐波电压 越小越小Klm有重叠区有重叠区三次谐波保护三次谐波保护+零序电压保护零序电压保护本讲稿第三十六页,共七十六页第四节、发电机的负序过电流保护第四节、发电机的负序过电流保护负序过电流保护的作用负序过电流保护的作用负序定时限过流保护负序定时限过流保护负序反时限过流保护负序反时限过流保护本讲稿第三十七页,共七十六页一、负序过电流保护的作用一、负序过电流保护的作用 发电机主保护方式之一发电机主保护方式之一1.负序电流的危害负序电流的危害 负序电流负序电流 转子发热转子发热烧毁烧毁 负序电流负序电流 转子绕组、阻尼绕组、转子铁心转子绕组、阻尼绕组、转子铁心 100HZ电流电流 100HZ振动
17、振动 发电机允许负序电流发热常数发电机允许负序电流发热常数本讲稿第三十八页,共七十六页A值值参考表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100300MW汽轮发电机615本讲稿第三十九页,共七十六页二、负序定时限过电流保护二、负序定时限过电流保护1.原理接线原理接线保护原理保护原理动作过程动作过程本讲稿第四十页,共七十六页2.两段式负序电流保护时限特性两段式负序电流保护时限特性两段式负序电流保两段式负序电流保护的缺点护的缺点ab段段:bc段段:cd段段:de段段:本讲稿第四十一页,共七十六页三、负序反时限过电流保护三、负序反时限过电
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