第7章发电机保护ppt课件.ppt

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1、机械工业出版社教材配套电子教案电力系统继电保护电力系统继电保护刘学军刘学军 编制编制第第7 7章章 发电机的保护发电机的保护机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么同步发电机是电力系统中最重要的设备，它的安全运行对保证同步发电机是电力系统中最重要的设备，它的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用。同时发电电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用。同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行

2、状态，装设性能完善的继电保护装置同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。7.1 7.1 发电机的故障、发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式不正常运行状态及其保护方式机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.1.1 7.1.1 发电机的故障、发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式不正常运行状态及其保护方式 发电机的故障类型主要有：发电机的故障类型主要有：（1）定子绕组相间短路定子绕组相间短路 定子绕组间的相间短路对发电机的危害最定子绕组间的相间短路对发电机的危害最大。产出很大的短路电

3、流使绕组过热，故障点的电弧将破坏绝缘，烧大。产出很大的短路电流使绕组过热，故障点的电弧将破坏绝缘，烧坏铁芯和绕组、甚至导致发电机着火坏铁芯和绕组、甚至导致发电机着火。（2）定子绕组匝间短路定子绕组匝间短路 定子绕组匝间短路时，被短路的部分绕组定子绕组匝间短路时，被短路的部分绕组内将产生大的环流，从而引起故障处温度升高，绝缘破坏，并有可能内将产生大的环流，从而引起故障处温度升高，绝缘破坏，并有可能转变成单相接地和相间短路。转变成单相接地和相间短路。（3）定子绕组单相接地定子绕组单相接地 发生这种故障时，发电机电压网络的电容发生这种故障时，发电机电压网络的电容电流将流过故障点，当电流较大时，会使铁

4、芯局部溶化，给修理工作电流将流过故障点，当电流较大时，会使铁芯局部溶化，给修理工作带来很大的困难。带来很大的困难。（4）励磁回路一点或两点接地励磁回路一点或两点接地 当励磁回路一点接地时，由于没当励磁回路一点接地时，由于没有构成接地电流通路，因此对发电机没有直接的危害。如果再发生另有构成接地电流通路，因此对发电机没有直接的危害。如果再发生另一点接地，就会造成励磁回路两点接地短路，可能烧坏励磁绕组和铁一点接地，就会造成励磁回路两点接地短路，可能烧坏励磁绕组和铁芯。此外，由于转子磁通的对称性破坏，还会引起机组的强烈震动。芯。此外，由于转子磁通的对称性破坏，还会引起机组的强烈震动。机械工业出版社机械

5、工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.1.1 发电机的故障、发电机的故障、不正常运行状态不正常运行状态发电机的不正常运行状态主要有：发电机的不正常运行状态主要有：（1 1）励磁电流急剧下降或消失励磁电流急剧下降或消失 发电机励磁系统故障发电机励磁系统故障或自动灭磁开关误跳闸，引起励磁电流急剧下降或消或自动灭磁开关误跳闸，引起励磁电流急剧下降或消失。在此情况下，发电机由同步转入异步运行状态，失。在此情况下，发电机由同步转入异步运行状态，并从系统吸收无功功率。系统无功不足时，将引起电并从系统吸收无功功率。系统无功不足时

6、，将引起电压下降，甚至使系统崩溃。同时，引起定子电流增加压下降，甚至使系统崩溃。同时，引起定子电流增加和转子过热，威胁发电机安全。和转子过热，威胁发电机安全。（2 2）外部短路引起定子绕组过电流外部短路引起定子绕组过电流（3 3）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（以上（2 2）（）（3 3）两种不正常运行状态都将引起发）两种不正常运行状态都将引起发电机定子绕组温度升高，加速绝缘老化，缩短机组寿电机定子绕组温度升高，加速绝缘老化，缩短机组寿命，也可能发展成为发电机内部故障。命，也可能发展成为发电机内部故障。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随

7、处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.1.1 发电机的故障、发电机的故障、及不正常运行状态及不正常运行状态（4 4）转子表层过热转子表层过热 电力系统发生不对称短路或发电机三电力系统发生不对称短路或发电机三相负荷不对称时，将有负序电流流过定子绕组，在发电机相负荷不对称时，将有负序电流流过定子绕组，在发电机中产生对转子的两倍同步转速旋转的磁场，从而在转子中中产生对转子的两倍同步转速旋转的磁场，从而在转子中感应出倍频电流。此电流可能造成转子局部灼伤，严重时感应出倍频电流。此电流可能造成转子局部灼伤，严重时会使保护环受热松脱。特别是大型机组，这种

8、威胁更加突会使保护环受热松脱。特别是大型机组，这种威胁更加突出。出。（5 5）定子绕组过电压定子绕组过电压 调速系统惯性较大的发电机（如水调速系统惯性较大的发电机（如水轮发电机）因突然甩负荷，转速急剧上升，发电机电压迅轮发电机）因突然甩负荷，转速急剧上升，发电机电压迅速升高，造成定子绕组绝缘击穿。速升高，造成定子绕组绝缘击穿。此外，发电机异常运行状态还有发电机失步、发电机此外，发电机异常运行状态还有发电机失步、发电机逆功率、非全相运行以及励磁回路故障或强励磁时间过长逆功率、非全相运行以及励磁回路故障或强励磁时间过长而引起的转子绕组过负荷等。而引起的转子绕组过负荷等。机械工业出版社机械工业出版社

9、在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.1.27.1.2发电机的保护措施发电机的保护措施1）发电机定子绕组）发电机定子绕组相间短路相间短路定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机。应装设纵联差动保护。2）发电机定子绕组发电机定子绕组匝间短路匝间短路匝间短路将出匝间短路将出现很大的环流，现很大的环流，使绝缘老化，使绝缘老化，甚至击穿绝缘甚至击穿绝缘发展为单相接发展为单相接地或相间短路，地或相间短路，扩大发电机扩大发电机损坏范围损坏范围。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未

10、意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3 3）发电机定子绕组单相接地）发电机定子绕组单相接地 定子绕组单相接地是易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。因此，应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的100%定子绕组单相接地保护。7.1.2发电机的保护措施发电机的保护措施机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么4 4）发电机转子绕组一点接地两点接地）发电机转子绕组一点接地两点接地 转子绕组一点接地，由于没有构成通路，对发电机

11、没有直接危害。再发生另一点接地，则转子绕组一部分被短接，会烧毁转子绕组，由于部分绕组短接，破坏磁磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。应装设转子绕组一点接地保护和两点接地保护。7.1.2发电机的保护措施发电机的保护措施机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么5 5）发电机失磁）发电机失磁造成危害：失磁原因转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等。不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。装设失磁保护。7.1.2发电机的保护措施发电机的保护措施机械工业出版社机械工

12、业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.1.2发电机的的保护措施发电机的的保护措施不正常工作状态负荷超过发电机额定值、负序电流超过发电机长期允许值外部短路、非周期合闸以及系统振荡等。发电机突然甩负荷主汽门突然关闭而发电机断路器未断开过电流保护过负荷保护过电压保护逆功率保护机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么过电流保护过电流保护过负荷保护过负荷保护作为外部短路和内部短路的后作为外部短路和内部短路的后备保护。备保护。50MW及以

13、上的发电及以上的发电电机，应装设电机，应装设负序过电流保护负序过电流保护。对称过负荷，应装设只接于一对称过负荷，应装设只接于一相的过负荷保护。不对称过负相的过负荷保护。不对称过负荷，一般在荷，一般在50MW及以上发电及以上发电电机应装设电机应装设负序过负荷保护负序过负荷保护。7.1.2发电机的的保护措施发电机的的保护措施机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么过电压保护过电压保护逆功率保护逆功率保护特别是水轮发电机，在突然甩负荷时，转速急剧上升从而引起过电压。在水轮发电机和大型汽轮发电机上应装设。主汽门

14、突然关闭而发电机断路器未断，发电机变为从系统吸收无功，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。发电机保护动作跳开发电机发电机保护动作跳开发电机断路器断路器的同时，还应的同时，还应断开发电机励磁电流断开发电机励磁电流。7.1.2发电机的保护措施发电机的保护措施机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 7.2 7.2 发电机的纵差保护发电机的纵差保护 发电机纵差保护是发电机定子绕组及其引出线相间短路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，它应能快速而灵敏地切除内部所发生的故障。同的主保

15、护，它应能快速而灵敏地切除内部所发生的故障。同时，在正常运行及外部故障时，又应保证其动作的选择性和时，在正常运行及外部故障时，又应保证其动作的选择性和工作的可靠性。在保护范围内发生相间短路时，应瞬间断开工作的可靠性。在保护范围内发生相间短路时，应瞬间断开发电机断路器和自动灭磁开关。一般中、小型机组的纵差保发电机断路器和自动灭磁开关。一般中、小型机组的纵差保护采用带速饱和变流器的电磁型差动继电器护采用带速饱和变流器的电磁型差动继电器BCH-2BCH-2构成，大构成，大容量的发电机采用带比率制动特性的差动继电器容量的发电机采用带比率制动特性的差动继电器BCH-1BCH-1 构成。构成。用用BCH-

16、2BCH-2（BCH-1BCH-1）型继电器构成的发电机纵差保护）型继电器构成的发电机纵差保护机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.2.1用用DCD-2型继电器构成的发电机型继电器构成的发电机纵联差动保护纵联差动保护 发电机的纵差保护是利用比较发电机中性点侧和引出线侧发电机的纵差保护是利用比较发电机中性点侧和引出线侧电流幅值和相位的原理构成的，因此在发电机中性点侧和引出电流幅值和相位的原理构成的，因此在发电机中性点侧和引出线侧装设特性和变比完全相同的电流互感器来实现纵差保护。线侧装设特性和变比完全

17、相同的电流互感器来实现纵差保护。两组电流互感器之间为纵差保护的保护范围。电流互感器二次两组电流互感器之间为纵差保护的保护范围。电流互感器二次按照循环电流法接线，即如果两组电流互感器一次侧的极性分按照循环电流法接线，即如果两组电流互感器一次侧的极性分别以中性点侧和母线侧为正极性，则二次侧同极性相连接。差别以中性点侧和母线侧为正极性，则二次侧同极性相连接。差动继电器和两侧电流互感器的二次绕组并联。保护的单相原理动继电器和两侧电流互感器的二次绕组并联。保护的单相原理接线图如图接线图如图7 71 1所示所示 7.2 7.2 发电机的纵差保护发电机的纵差保护机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处

18、都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么1、发电机的纵差保护原理及接线、发电机的纵差保护原理及接线 图图 11-1 11-1 发电机纵差保护单相原理接线图发电机纵差保护单相原理接线图（a a）内部故障情况；）内部故障情况；（b b）正常运行及外部故障情况）正常运行及外部故障情况机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么1、正常运行及外部故障时、正常运行及外部故障时：理想情况：理想情况：实际情况：实际情况：1、差动保护原理及接线、差动保护原理及接线机械工业出版社

19、机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么保护区内故障：保护区内故障：单侧电源单侧电源：双侧电源：双侧电源：1、差动保护原理及接线、差动保护原理及接线机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 2）具有断线监视装置的发电机纵差保护的原理接线具有断线监视装置的发电机纵差保护的原理接线如图如图72所示。所示。保护装置采用三相式接线（保护装置采用三相式接线（1 13KD3KD为差动继电器），在差动回路的中线上接有断为差动继电器），在差

20、动回路的中线上接有断线监视的电流继电器线监视的电流继电器KAKA，当任何一相电流互感器回路断线时，它都能动作，经过时间，当任何一相电流互感器回路断线时，它都能动作，经过时间继电器继电器KTKT延时发出信号。另外，为了使差动保护的范围能包括发电机引出线（或电缆）延时发出信号。另外，为了使差动保护的范围能包括发电机引出线（或电缆）在内，所使用的电流互感器应装在靠近断路器的地方。在内，所使用的电流互感器应装在靠近断路器的地方。图图 7-2 7-2 具有断线监视装置的发电机纵差保护原理接线图具有断线监视装置的发电机纵差保护原理接线图机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象

21、。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2、差动保护整定计算、差动保护整定计算1、按电流互感器二次断线条件：、按电流互感器二次断线条件：2、按最大不平衡电流条件按最大不平衡电流条件：两条件取两条件取较大值为整定值较大值为整定值。差动继电器动作电流差动继电器动作电流：3、断线监视继电器启动电流断线监视继电器启动电流:对于汽轮发动机对于汽轮发动机IK.max=8IN，继电器启动电流为：，继电器启动电流为：对于水轮发电机，水轮发电机，IK.max=5IN,Iop.r=(0.3-0.4)IN/KTA(7-1)(7-2)机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费

22、粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么灵敏度灵敏度：发电机出口短路时，流经保护最小的发电机出口短路时，流经保护最小的周期性短路电流。周期性短路电流。断线监视动作电流一般按断线监视动作电流一般按20%额定电流额定电流整定，为了防止断线监视装置误发信号，整定，为了防止断线监视装置误发信号，KV动作后应延时发出信号动作后应延时发出信号。3）差动保护整定计算）差动保护整定计算(7-3)机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么结结论论1）当过渡电阻为零时，三相短路当过渡电阻为零时

23、，三相短路电流随电流随 的减小而增大，如图的减小而增大，如图曲线曲线1 1所示只要发电机出口短路时所示只要发电机出口短路时灵敏度满足要求，则内部金属性灵敏度满足要求，则内部金属性短路时保护灵敏度必然满足要求。短路时保护灵敏度必然满足要求。2 2）当过渡电阻不为零时，在靠）当过渡电阻不为零时，在靠近中性点附近短路时，短路电流近中性点附近短路时，短路电流很小，如图曲线很小，如图曲线2 2。当短路电流。当短路电流小于动作电流（图曲线小于动作电流（图曲线3 3）时，）时，保护不能动作，出现动作死区。保护不能动作，出现动作死区。死区的大小与保护的动作电流大死区的大小与保护的动作电流大小有关。小有关。3）

24、差动保护整定计算）差动保护整定计算图图7-37-3发电机内部三相短路电发电机内部三相短路电流与短路位置流与短路位置 的关系的关系机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2、差动保护整定计算、差动保护整定计算 纵差保护虽然是发电机内部相间短路最灵敏的纵差保护虽然是发电机内部相间短路最灵敏的保护，但是在中性点附近经过渡电阻相间短路时，保护，但是在中性点附近经过渡电阻相间短路时，仍存在一定的死区。由于定子绕组的电动势和匝仍存在一定的死区。由于定子绕组的电动势和匝数成正比，靠近中性点短路时，定子电动势随定数成正

25、比，靠近中性点短路时，定子电动势随定子绕组匝数的减少而减少，虽然定子绕组的电抗子绕组匝数的减少而减少，虽然定子绕组的电抗和匝数平方成正比，比定子电动势减少得更快，和匝数平方成正比，比定子电动势减少得更快，但是当经过渡电阻短路时，短路电流可能很小，但是当经过渡电阻短路时，短路电流可能很小，使保护不能动作。使保护不能动作。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.2.2具有比率制动特性的具有比率制动特性的差动保护差动保护基本原理基本原理：是基于保护的动作电流随着外部故障：是基于保护的动作电流随着外部故障的

26、短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而按的短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而按比例的线性增大，且比最大不平衡电流增大的更比例的线性增大，且比最大不平衡电流增大的更快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误动作。动作。制动电流制动电流：将外部故障的短路电流作为制动电流。：将外部故障的短路电流作为制动电流。差动电流差动电流：把流入差动回路的电流作为动作电流。：把流入差动回路的电流作为动作电流。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.2.2比率制动式发电机纵差

27、保护比率制动式发电机纵差保护图图 7-4 7-4 比率制动差动继电器纵差保护单相原理接线图及特性曲线比率制动差动继电器纵差保护单相原理接线图及特性曲线（a a）原理接线图；（）原理接线图；（b b）制动特性；（）制动特性；（c c）比较电路图）比较电路图机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么制动电流制动电流：差动电流：差动电流：7.2.2比率制动式发电机纵差保护比率制动式发电机纵差保护GI1I2IOPNres1Nres2NOP图图7-4比例差动继电器纵差保护原理接线图比例差动继电器纵差保护原理接线图机

28、械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么1）正常运行时正常运行时制动电流制动电流2）外部短路时外部短路时 制动电流为外部短路电流数值大、差动电流数值小，保护不动作制动电流为外部短路电流数值大、差动电流数值小，保护不动作。差动差动电流电流制动电流制动电流7.2.2比率制动式发电机比率制动式发电机纵差保护纵差保护差动电流差动电流差动电流小于制动电流，保护不动作差动电流小于制动电流，保护不动作。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

29、点点算不了什么3）内部故障时内部故障时制动电流为两侧电流之制动电流为两侧电流之差，其值较小：差，其值较小：内部短路电流内部短路电流。差动电流为内部短路电流，差动电流为内部短路电流，差动电流大大于制动电流，差动电流大大于制动电流，故保护动作：故保护动作：发电机未并列时发电机未并列时制动电流为：制动电流为：差动电流为：差动电流为：7.2.2比率制动式发电机纵差保护比率制动式发电机纵差保护机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么继电器制动特性继电器制动特性 继电器制动特性用图继电器制动特性用图7-47-4（b

30、 b）中折线）中折线PQSPQS表示。表示。OPOP表示制动电流为零时表示制动电流为零时 继电器最小动作电流为：继电器最小动作电流为：，此后，此后，随制动电流增大，动作电流增大。在随制动电流增大，动作电流增大。在外部最大短路电流外部最大短路电流 下，最大为：下，最大为：由于由于TATA饱和出现不平衡电流用饱和出现不平衡电流用KTKT表示。表示。OTOT表示在不同制动电流时的不平衡电流。表示在不同制动电流时的不平衡电流。OTOT低于制动特性低于制动特性PQSPQS保证在穿越性短路保证在穿越性短路时继电器不误动。时继电器不误动。定义制动系数为：定义制动系数为：NPQTS0K继电器制动特性继电器制动

31、特性机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.2.2比率差动保护的整定计算比率差动保护的整定计算1、确定比例制动特性、确定比例制动特性PQS（1）最小动作电流按大于最大负荷时的不平衡电流确定）最小动作电流按大于最大负荷时的不平衡电流确定 （2）比率制动特性拐点）比率制动特性拐点Q。一般取发电机的额定电流即。一般取发电机的额定电流即 。（3）制动特性的最高点）制动特性的最高点S。S点由最大外部短路电流的最大不平衡电流点由最大外部短路电流的最大不平衡电流决定。一般决定。一般：P、Q、S三点确定之后，连三点

32、确定之后，连QS直线，其斜率即为制动系数直线，其斜率即为制动系数机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(4)保护灵敏系数校验。保护的灵敏系数为保护灵敏系数校验。保护的灵敏系数为 式中式中 单机孤立运行时的机端两相金属性短路周期分量短路单机孤立运行时的机端两相金属性短路周期分量短路电流有效值，一般要求灵敏系数大于电流有效值，一般要求灵敏系数大于2.07.2.2比率差动保护的整定计算比率差动保护的整定计算 P、Q、S三点确定之后，连三点确定之后，连QS直线，其斜率即为制动系直线，其斜率即为制动系数，其值为

33、：数，其值为：（7-6）（7-7）机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么发电机标积制动式纵差保护由上述保护所知比率制动式纵差保护的判据为由上述保护所知比率制动式纵差保护的判据为其中其中 为制动量，为制动量，为动作量。为动作量。式（式（11-1011-10）中制动系数）中制动系数KresKres取小于取小于0.50.5。将式两边平方整理得。将式两边平方整理得称为标积制动系数。式（称为标积制动系数。式（10-1110-11）称为标积制动）称为标积制动判据。等号左侧为动作量，右侧两电流幅值与判据。等号左侧为

34、动作量，右侧两电流幅值与夹角余弦乘积成为夹角余弦乘积成为“标积标积”。是制动量。是制动量。（10-10）（10-11）外部故障时，外部故障时，所以制动量很大，可靠制动。所以制动量很大，可靠制动。内部故障时，内部故障时，所以制动量为负，而动作量所以制动量为负，而动作量 很大，所以差动保护灵敏动作。很大，所以差动保护灵敏动作。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3 7.3 发电机定子绕组匝间短路发电机定子绕组匝间短路保护保护n发电机定子绕组匝间短路保护按定子双星形接线时可以采发电机定子绕组匝间短路保

35、护按定子双星形接线时可以采用用横差保护横差保护，否则应采用其它匝间保护。如利用，否则应采用其它匝间保护。如利用负序功率负序功率闭锁的转子二次谐波电流原理构成的匝间短路保护；定子闭锁的转子二次谐波电流原理构成的匝间短路保护；定子绕组零序电压原理构成的匝间短路保护；负序功率方向闭绕组零序电压原理构成的匝间短路保护；负序功率方向闭锁的零序电压匝间短路保护。锁的零序电压匝间短路保护。n横差保护灵敏性较高，但有死区；负序功率闭锁的转子二横差保护灵敏性较高，但有死区；负序功率闭锁的转子二次谐波电流原理构成的匝间短路保护结构简单、灵敏性高，次谐波电流原理构成的匝间短路保护结构简单、灵敏性高，一般可用于大型发

36、电机组，大型发电机组也可以采用一般可用于大型发电机组，大型发电机组也可以采用 负序功率方向闭锁的零序电压匝间短路保护；定子绕组负序功率方向闭锁的零序电压匝间短路保护；定子绕组零序电压原理构成的匝间短路保护装置由零序电压、负序零序电压原理构成的匝间短路保护装置由零序电压、负序功率方向和电压断线闭锁三部分组成，装置复杂，灵敏性功率方向和电压断线闭锁三部分组成，装置复杂，灵敏性不高，因此，只在不能采用单元件横差保护的情况下采用。不高，因此，只在不能采用单元件横差保护的情况下采用。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点

37、算不了什么7.3 7.3 发电机定子绕组匝间短发电机定子绕组匝间短路保护路保护同步发电机定子绕组的匝间短路，包括同一分支匝间和同一相同步发电机定子绕组的匝间短路，包括同一分支匝间和同一相不同分支匝间的短路。发生匝间短路时，短路环中的电流可不同分支匝间的短路。发生匝间短路时，短路环中的电流可能很大，若不及时处理，故障处的温度升高，使绝缘损坏，能很大，若不及时处理，故障处的温度升高，使绝缘损坏，很可能导致定子绕组单相接地或发展成相间短路。对于这种很可能导致定子绕组单相接地或发展成相间短路。对于这种故障，纵差保护不能反映。因此，在发电机（尤其是大型机故障，纵差保护不能反映。因此，在发电机（尤其是大型

38、机组）应该装设匝间短路保护。保护动作后，断开发电机断路组）应该装设匝间短路保护。保护动作后，断开发电机断路器和自动灭磁开关。横差保护只装设在定子绕组为双星形接器和自动灭磁开关。横差保护只装设在定子绕组为双星形接线的发电机上。线的发电机上。双星形接线的定子绕组匝间短路双星形接线的定子绕组匝间短路有两种情况有两种情况1 1）同一绕组内部发生匝间短路：）同一绕组内部发生匝间短路：此时由于两个分支绕组的电动势此时由于两个分支绕组的电动势不等，将有环流不等，将有环流 产生。短路的产生。短路的匝数越多环流越大，短路匝数越匝数越多环流越大，短路匝数越少，环流越小；少，环流越小；KD机械工业出版社机械工业出版

39、社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么双星形接线的定子绕组匝间短路有双星形接线的定子绕组匝间短路有两种情况两种情况2）同相的两个分支绕组间发生同相的两个分支绕组间发生匝间短路：当两绕组在不同的匝间短路：当两绕组在不同的电位点发生短路时，由于短路电位点发生短路时，由于短路形成的两个回路中都存在电动形成的两个回路中都存在电动势差，因此两个回路将分别出势差，因此两个回路将分别出现环流。电动势差越大，环流现环流。电动势差越大，环流越大。两绕组的等电位点短路越大。两绕组的等电位点短路时，就没有环流时，就没有环流。KD机械工业出版社机械工

40、业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3.1单继电器式横差保护单继电器式横差保护 在在两两组组星星形形接接线线的的中中性性点点连连线线上上装装一一个个电电流流互互感感器器，将将一一组组星星形形接接线线绕绕组组的的三三相相电电流流之之和和与与另另一一组组星星形形接接线线绕绕组组的的三三相相电电流流之之和和进进行行比比较较。这这种种方方式式由由于于只只用用一一个个电电流流互互感感器器，不不存存在在两两个个电电流流互互感感器器的的误误差差不不同同所所引引起起的的不不平平衡衡电电流流问问题题，因因而而启启动动电电流流小小，灵

41、灵敏敏高高，加加上上接接线线简简单单，故故得得到广泛的采用。到广泛的采用。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么一、单继电器式横差保护一、单继电器式横差保护图图 7-7单继电器式横差保护的原理接线图单继电器式横差保护的原理接线图机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么一、单继电器式横差保护一、单继电器式横差保护n正常运行时：由于每相的两个分支绕组感应电动势相等，正常运行时：由于每相的两个分支绕组感应电动势相等，

42、各供应相电流的一半，故两组星形绕组里的三相电流对各供应相电流的一半，故两组星形绕组里的三相电流对称且平衡，两个中性点电位相等，故装在中性点连线上称且平衡，两个中性点电位相等，故装在中性点连线上的电流互感器的电流互感器TATA中没有电流流过，电流继电器中没有电流流过，电流继电器KAKA不会动不会动作。作。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么n一个绕组发生匝间短路，或者在同相的两个绕组一个绕组发生匝间短路，或者在同相的两个绕组间发生匝间短路时：该相的两个分支绕组间就有间发生匝间短路时：该相的两个分支绕组

43、间就有环流流过，从而电流互感器环流流过，从而电流互感器TATA一次侧有电流流过，一次侧有电流流过，接于接于TATA二次侧的电流继电器二次侧的电流继电器KAKA在电流超过其动作在电流超过其动作电流值时就会动作，中间继电器电流值时就会动作，中间继电器KMKM因而启动，使因而启动，使发电机断路器和励磁开关跳闸，并进行事故停机。发电机断路器和励磁开关跳闸，并进行事故停机。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么一、单继电器式横差保护一、单继电器式横差保护n由由于于三三次次谐谐波波电电压压三三相相同同电电位位，三

44、三相相电电压压之之和和不不为为零零，故故当当发发电电机机存存在在三三次次谐谐波波电电动动势势时时，双双星星形形接接线线的的两两个个中中性性点点上上都都会会出出现现三三次次谐谐波波电电压压。如如果果两两个个中中性性点点上上的的三三次次谐谐波波电电压压不不相相等等，中中性性点点连连线线上上就就会会出出现现三三次次谐谐波波电电流流，横横差差保保护护就就有有可可能能误误动动作作，因因此此必必须须加加装装三三次次谐谐波波电电流流滤滤过过器，用以滤除三次谐波电流。器，用以滤除三次谐波电流。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

45、点点算不了什么n 电容电容C C的作用是滤过三次谐波，由于容抗大小与的作用是滤过三次谐波，由于容抗大小与频率成反比，通过三次谐波电流时容抗比通过基波电频率成反比，通过三次谐波电流时容抗比通过基波电流要小，因此，当电流继电器和电容并联时，三次谐流要小，因此，当电流继电器和电容并联时，三次谐波电流会被电容支路分流掉，从而起到三次谐波滤过波电流会被电容支路分流掉，从而起到三次谐波滤过器作用。电容量用满足三倍工频器作用。电容量用满足三倍工频150Hz150Hz时继电器动作时继电器动作电流比电流比50Hz50Hz时动作电流大时动作电流大1010倍。倍。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以

46、看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么横差保护的动作电流，根据运行经验可以整横差保护的动作电流，根据运行经验可以整定为定为20203030发电机额定电流。发电机额定电流。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3.2反应转子回路二次谐波反应转子回路二次谐波电流原理匝间短路保护电流原理匝间短路保护一、发电机定子绕组匝间短路时，将在转子回路感应二次谐波电流。发发电机定子绕组匝间短路时，将在转子回路感应二次谐波电流。发电机正常对称运行时，转子电流无二次谐波成分。因

47、此，可以利用转电机正常对称运行时，转子电流无二次谐波成分。因此，可以利用转子二次谐波电流构成匝间短路保护。子二次谐波电流构成匝间短路保护。图图7-87-8二次谐波式匝间保护原理图二次谐波式匝间保护原理图机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3.2反应转子回路二次谐波电流反应转子回路二次谐波电流原理匝间短路保护原理匝间短路保护二、工作原理分析二、工作原理分析1 1、定子绕组匝间电短路后，转子二次谐波电流大于保护动作、定子绕组匝间电短路后，转子二次谐波电流大于保护动作电流。电流。负序功率由发电机流向系

48、统，故负序功率方向继电器负序功率由发电机流向系统，故负序功率方向继电器KWHKWH不动不动作，作，KWHKWH不发出闭锁信号，从而保护无延时送出跳闸脉冲。不发出闭锁信号，从而保护无延时送出跳闸脉冲。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3.2反应转子回路二次谐波电流反应转子回路二次谐波电流原理匝间短路保护原理匝间短路保护2 2、由于负序电流取自机端电流互感器，因此，在、由于负序电流取自机端电流互感器，因此，在发电机内部两相短路时，匝间短路保护也会动作，发电机内部两相短路时，匝间短路保护也会动作，K

49、WHKWH不发闭锁信号。此时，匝间短路保护可兼作内不发闭锁信号。此时，匝间短路保护可兼作内部两相短路保护，负序电流取自中性点侧的电流部两相短路保护，负序电流取自中性点侧的电流互感器互感器机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3.2反应转子回路二次谐波电流反应转子回路二次谐波电流原理匝间短路保护原理匝间短路保护3 3、当发电机外部不对称短路时，转子回路也会出现二次谐波、当发电机外部不对称短路时，转子回路也会出现二次谐波电流，匝间保护继电器也可能误动，此时，负序功率由外电流，匝间保护继电器也可能误动，

50、此时，负序功率由外部流入发电机，部流入发电机，KWHKWH动作，发出闭锁信号，使保护闭锁。动作，发出闭锁信号，使保护闭锁。机械工业出版社机械工业出版社在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么7.3.3定子绕组零序电压原理的匝间定子绕组零序电压原理的匝间短路保护短路保护当当发发电电机机定定子子绕绕组组发发生生匝匝间间短短路路时时，机机端端三三相相电电压对发电机中性点不对称，出现零序电压。压对发电机中性点不对称，出现零序电压。图图7-9 7-9 由负序功率闭锁的纵向零序电压匝间短路保护由负序功率闭锁的纵向零序电压匝间短路保护原理示意图