发电机常用保护教学教材.ppt
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1、发电机常用保护发电机常用保护 发电机常见故障及保护:发电机常见故障及保护: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 发电机的不正常运行及保护发电机的不正常运行及保护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保护出口方式保护出口方式n停机
2、: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。n解列灭磁:解列灭磁:断开发电机断路器,灭磁,汽轮机断开发电机断路器,灭磁,汽轮机甩负荷。甩负荷。n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。n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。n程序跳闸:程序跳闸:首先关闭主汽门,待逆功率继电器首先关闭主汽门,待逆功率继电器动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。G60保护单相接线示意图G60G60保护功能保护功能设备编号设备编号 功能功能2121P P 后备阻抗保护后备阻抗保护24 24
3、 过激磁(过激磁(V/HzV/Hz)25 25 同期同期2727P P 相低电压相低电压2727TN TN 中性点三次谐波低电压中性点三次谐波低电压2727X X 辅助低电压辅助低电压32 32 灵敏性功率方向灵敏性功率方向40 40 失磁失磁46 46 发电机不平衡(负序反时限)发电机不平衡(负序反时限)5050G G 接地速断过流接地速断过流5050N N 零序速断过流零序速断过流5050P P 相速断过流相速断过流50/27 50/27 意外激磁意外激磁设备编号设备编号 功能功能5151G G 接地延时过流接地延时过流5151P P 相延时过流相延时过流5959N N 零序过电压零序过电
4、压5959P P 相过电压相过电压5959X X 辅助过电压辅助过电压59_2 59_2 负序过电压负序过电压6464TN TN 定子定子100%100%接地接地6767N N 零序方向过电流零序方向过电流6767P P 相方向过电流相方向过电流68/78 68/78 失步失步8181O O 超频率超频率8181U U 低频率低频率8787S S 发电机差动发电机差动l l发电机纵差动保护(发电机纵差动保护(G60G60)n作用作用:作为保护区内即发电机定子绕组:作为保护区内即发电机定子绕组相间短路的主保护相间短路的主保护n构成:构成:差动元件、差动元件、CTCT饱和探测元件饱和探测元件n保护
5、区:保护区:电流取自发电机中性点电流取自发电机中性点CTCT、机机端端CTCT,保护范围为两保护范围为两CTCT之间的范围之间的范围n出口方式:出口方式:全停,同时启动断路器失灵全停,同时启动断路器失灵保护保护。比率制动差动元件比率制动差动元件动作特性动作特性各值的整定原则各值的整定原则比率差动启动值比率差动启动值:按躲过正常运行情况下可能产生的差电:按躲过正常运行情况下可能产生的差电流整定,推荐设置范围是流整定,推荐设置范围是0.1 0.30.1 0.3pupu(发电机额定电流)发电机额定电流)比率差动制动斜率比率差动制动斜率1 1:按照保证发电机在最大负荷电流情按照保证发电机在最大负荷电流
6、情况下,差动元件不动作整定况下,差动元件不动作整定比率制动拐点比率制动拐点1 1:大于发电机的最大负荷电流大于发电机的最大负荷电流比率制动拐点比率制动拐点2 2:按按CTCT开始饱和的电流值整定开始饱和的电流值整定。比率差动制动斜率比率差动制动斜率2 2:按照确保在区外严重故障,由于按照确保在区外严重故障,由于CTCT饱和而导致差电流很大时,元件不能误动。饱和而导致差电流很大时,元件不能误动。穿越区穿越区是继电器自动计算,使曲线在制动斜率是继电器自动计算,使曲线在制动斜率1 1(SLOPE SLOPE 1 1)和斜率和斜率2 2(SLOPE 2SLOPE 2)之间光滑拟合的区域。之间光滑拟合的
7、区域。CTCT饱和探测元件饱和探测元件作用作用:防止发电机附近的区外故障和升:防止发电机附近的区外故障和升压变压器空载投入时引起保护误动作。压变压器空载投入时引起保护误动作。CTCT饱和探测元件工作原理饱和探测元件工作原理:通过计算来:通过计算来判断判断CTCT是否饱和,若是否饱和,若CTCT饱和,还需要去饱和,还需要去判断是否为保护区内故障,即通过两侧判断是否为保护区内故障,即通过两侧电流的方向探测来实现,若区内故障,电流的方向探测来实现,若区内故障,则允许差动保护动作跳闸,否则闭锁保则允许差动保护动作跳闸,否则闭锁保护。护。差动元件逻辑图差动元件逻辑图差动元件工作情况(以差动元件工作情况(
8、以A A相为例)相为例)A A相差动元件启动、相差动元件启动、CTCT未饱和,则未饱和,则A A相差相差动元件出口跳闸动元件出口跳闸A A相差动元件启动、相差动元件启动、CTCT饱和,并判断为区饱和,并判断为区内故障,则内故障,则A A相差动元件出口跳闸相差动元件出口跳闸A A相差动元件启动、相差动元件启动、CTCT饱和,并判断为区饱和,并判断为区外故障,则外故障,则A A相差动元件不出口跳闸相差动元件不出口跳闸发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护作用作用: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原理原理:保护是按照反应发电机机端对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
9、中性点零序电压原理构成的 出口逻辑关系出口逻辑关系:零序电压元件动作、零序电压元件动作、负序功率方向元件不动作,负序功率方向元件不动作,TVTV断线判别断线判别元件不动作,则保护动作。元件不动作,则保护动作。出口方式出口方式:全停、启动快切、启动断路全停、启动快切、启动断路器失灵器失灵 动作值整定动作值整定按保证正常运行不动作考虑按保证正常运行不动作考虑,所以躲所以躲过发电机正常运行时过发电机正常运行时TVTV的不平衡零的不平衡零序电压序电压保护工作情况保护工作情况发电机定子绕组匝间短路发电机定子绕组匝间短路:当零当零序电压大于动作值时,并且该保序电压大于动作值时,并且该保护专用护专用TVTV
10、没断线,负序功率方向没断线,负序功率方向元件不动作,则保护动作。元件不动作,则保护动作。发电机外部发生两相短路时发电机外部发生两相短路时,负,负序功率方向元件动作,把保护闭序功率方向元件动作,把保护闭锁。锁。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 二、三次谐波式定子绕组单相接地保护二、三次谐波式定子绕组单相接地保护三、发电机三、发电机100%100%定子接地保护定子接地保护 定子单相接地故障的零序电流、电压定子单相接地故障的零序电流、电压 机端零序电流特点及对相应保机端零序电流特点及对相应保护的影响护的影响机端流过
11、的零序电流:机端流过的零序电流:中中性性点点(机机端端)对对地地的的零零序序电电压压机端(中性点)零序电压的特点及机端(中性点)零序电压的特点及对相应保护的影响对相应保护的影响零序电压电压大小与接地点位置有关,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。越靠近中性点,零序电压越小。反映基波零序电压的定子绕组接地保护反映基波零序电压的定子绕组接地保护存在动作死区。存在动作死区。2 2反应基波零序电压的接地保护反应基波零序电压的接地保护 反应机端基波零序电压的发电机定反应机端基波零序电压的发电机定子绕组接地保护(子绕组接地保护(85%85%接地保护)接地保护)作用作用:作为发电机
12、定子绕组接地:作为发电机定子绕组接地短路的保护,保护区为机端到中性短路的保护,保护区为机端到中性点的点的85-9585-95区域(从发电机中区域(从发电机中性点取基波零序电压);性点取基波零序电压);出口方式出口方式:零序电压元件动作,:零序电压元件动作,经短延时发信号;长延时解列灭磁、经短延时发信号;长延时解列灭磁、启动快切、启动断路器失灵。启动快切、启动断路器失灵。1 1定子单相接地时三次谐波电压的特点定子单相接地时三次谐波电压的特点 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 作用作用:作为发电机定子绕组接地短路的保:作为发电机定子绕组接地短路的保护,保护区为中性点到机端
13、的护,保护区为中性点到机端的5 5区域区域(从机端和发电机中性点零序电压中抽取(从机端和发电机中性点零序电压中抽取三次谐波电压);三次谐波电压);构成原理构成原理:比较机端与中性点处三次谐波比较机端与中性点处三次谐波电压的大小电压的大小;出口逻辑关系:出口逻辑关系:零序电压元件动作,零序电压元件动作,TVTV没断线没断线,经延时发信号经延时发信号.发电机发电机100%100%定子接地保护由反定子接地保护由反应基波零序电压元件和反应三次应基波零序电压元件和反应三次谐波电压元件两部分组成。第一谐波电压元件两部分组成。第一部分可保护定子绕组的部分可保护定子绕组的90%-95%90%-95%,而第二部
14、分是用以消除基波零序而第二部分是用以消除基波零序电压元件保护的死区。电压元件保护的死区。发电机的失磁保机的失磁保护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、需要从电网中吸收很大的无功功、需要从电网中吸收很大的无功功率(所需无功功率的大小主要取决率(所需无功功率的大小主要取决于发电机的参数以及实际运行的转于发电机的参数以及实际运行的转差率)以建立发电机的磁场,因此差率)以建立发电机的磁场,因此容易引起定子绕组的过电流。容易引起定子绕组的过电流。、由于从电力系统中吸收无功功率将、由于从电力系统中吸收无功功率将可能引起电力系统电压下降,如果电力可能引起电力系统电压下降,如果
15、电力系统的容量较小或无功功率的储备不足,系统的容量较小或无功功率的储备不足,可能使失磁发电机的机端电压、升压变可能使失磁发电机的机端电压、升压变压器高压侧的母线电压或其它邻近点的压器高压侧的母线电压或其它邻近点的电压低于允许值,从而破坏了负荷与各电压低于允许值,从而破坏了负荷与各电源间的稳定运行,甚至可能因电压崩电源间的稳定运行,甚至可能因电压崩溃而使系统瓦解。溃而使系统瓦解。、失磁后发电机变成异步机运行,会引失磁后发电机变成异步机运行,会引起发电机振动,凸极机振动厉害,隐极机起发电机振动,凸极机振动厉害,隐极机差之。差之。4、失磁后发电机的转速超过同步转速,失磁后发电机的转速超过同步转速,因
16、此,在转子励磁回路中将产生差频电因此,在转子励磁回路中将产生差频电流,因而形成附加损耗,使发电机转子流,因而形成附加损耗,使发电机转子和励磁回路过热。显然,当转差率越大和励磁回路过热。显然,当转差率越大时,所引起的过热也越严重。时,所引起的过热也越严重。一、发一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗电机失磁过程中的机端测量阻抗从失磁到稳定异步从失磁到稳定异步运行过程运行过程 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失磁到失步前失磁到失步前失磁到失步前阻抗变化轨迹失磁到失步前阻抗变化轨迹等有功阻抗圆临界失步点阻抗变化轨迹临界失步点阻抗变化轨迹等无功阻抗圆失步后的
17、异步运行失步后的异步运行异步阻抗圆 机端测量阻抗末端轨迹沿机端测量阻抗末端轨迹沿等有功圆由第等有功圆由第象限进入第象限进入第象限,机端测量阻抗进入第象限,机端测量阻抗进入第象限后,进一步将越过静稳阻象限后,进一步将越过静稳阻抗边界阻抗圆,最后进入异步抗边界阻抗圆,最后进入异步阻抗圆,表明发电机已进入异阻抗圆,表明发电机已进入异步运行状态。步运行状态。1 1、失磁保护的主要判据和辅助判据、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
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