第7章 发电机保护
第7章-风力发电机组用发电机-答案
第7章风力发电机组用发电机7.1 概述1、风力发电包含了由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程。
2、并网型风力发电机组常用的发电机有异步发电机、双馈异步发电机、永磁或电励磁同步发电机。
3、异步发电机按转子结构分有鼠笼式异步发电机和绕线式异步发电机。
4、鼠笼式发电机主要用于定桨距风电机组。
5、按正弦曲线规律变化的电流（或电势）就叫正弦交流电。
6、感应电势的频率决定于同步电机的转速和极对数，熟悉公式P176，额定功率因数公式、额定输出功率公式、同步转数计算公式。
7、什么是同步转数：我国规定，交流电的频率为50Hz，因此同步发电机的转速n和电网频率f之间具有严格的关系。
当电网频率一定时，同步发电机的转速为一恒定值。
为了保证发电机发出恒定频率的交流电，在原动机上都装有机械或电子调速器，实现转速稳定。
要使得发电机供给电网50Hz的电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。
例如，2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。
只有以同步转速运转，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称由来。
8、同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。
9、获得励磁电流的方法称为励磁方式。
分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源，另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。
10、发电机的主要参数额定容量SN (VA，kVA,MVA等)或额定功率PN(W,kW,MW等)－指电机输出功率的保证值。
额定功率PN－在额定运行条件下，发电机能发出的最大功率，单位kW。
额定电压UN－在额定运行条件下，电机定子三相线电压值，单位为V或kV。
额定电流IN－额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为A或kA。
功率因数－额定运行情况下，有功功率和视在功率的比值。
额定频率f－额定运行情况下输出交流电的频率。
额定转速nN－额定运行时转子的转速，单位为r/min。
第7章习题
第7章习题一、单选题1、（C ）的特点是能够使读图者对整个二次回路的构成以及动作过程，都有一个明确的整体概念。
A、安装接线图B、屏面布置图C、归总式原理图D、展开式原理图2、（ C）可以提高系统并列运行的稳定性、减少用户在低电压下的工作时间、减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。
A、可靠性B、选择性C、速动性D、灵敏性3、相对编号常用于（A ）中。
A、安装接线图B、屏面布置图C、归总式原理图D、展开式原理图4、（B ）是指当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现。
A、主保护B、远后备保护C、辅助保护D、近后备保护5、下列电缆编号属于35KV线路间隔的是（ B）。
A、1Y123B、1U123C、1E123D、1S1236、下列（ D）属于电气设备故障。
A、过负荷B、过电压C、频率降低D、单相断线7、小母线编号中，I段直流控制母线正极用（C ）表示。
A、＋KM2B、-KM2C、＋KM1D、-KM18、电压保护属于按（B ）分类。
A、被保护的对象B、保护原理C、保护所起作用D、保护所反映的故障类型9、下列（A ）表示110KV母线电流差动保护A相电流公共回路。
A、A310B、A320C、A330D、A34010、下列不属于微机保护装置人机接口主要功能的是（D ）。
A、调试B、定值调整C、人对机器工作状态的干预D、外部接点输入11、（ A）指正常情况下有明显断开的备用电源或备用设备或备用线路。
A、明备用B、冷备用C、暗备用D、热备用12、110KV及以下线路保护测控装置的线路电压报警为：当重合闸方式为（ C）时，并且线路有流而无压，则延时10秒报线路电压异常。
A、检无压B、检同期C、检无压或检同期D、不检13、继电保护的（ A）是指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作而在不该动作时，它能可靠不动。
A、可靠性B、选择性C、速动性D、灵敏性14、（A ）是以屏面布置图为基础，以原理图为依据而绘制成的接线图，是一种指导屏柜上配线工作的图纸。
电力系统继电保护及安全自动装置
2、消弧线圈的感性电流能起到补偿接地故障时的容性电流，使 接地故障电流减少。补偿有三种不同的运行方式：欠补偿、全 补偿、过补偿。 （1）欠补偿：补偿后电感电流小于电容电流；（当电网中因故 障或其他原因切除部分线路后，接地故障电容电流减小，导致 电感电流等于电容电流，从而形成全部长的运行方式而造成串 联谐振，出现很大的过电压。） （2）过补偿：补偿后电感电流大于电容电流； （3）全补偿：补偿后电感电流等于电容电流。（会发生串联谐 振从而使消弧线圈受到很高的电压。） \(^o^)/~消弧线圈一般采用过补偿方式
5、提高系统稳定性的主要措施 （1）减小线路电抗； （2）线路上装设串联电容； （3）装设中间补偿设备；（同步调相机、电容器） （4）采用直流输电。 二、中性点接地方式及消弧线圈的补偿方式 1、电力系统中性点接地方式： （1）中性点直接接地；（大接地电流系统：X0/X1≤4—5） ——用在110kV以上的系统中。 （2）中性点经消弧线圈接地；（小接地电流系统：X0/X1＞4— 5） ——用在3—35kV系统中。
通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性， 最大限度地保证向用户安全连续供电。
五、继电保护的基本原理
——利用短路故障时电气量的变化，便构成了各种原理的继电 保护。 （1）根据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护。 （2）根据短路故障时电压的降低，可构成电压保护。 （3）根据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率 方向保护。 （4）根据电压与电流比值的变化，可构成距离保护。 （5）根据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构 成差动保护。 （6）根据不对称故障时出现的电流、电压的相序分量，可构成 零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护。 \(^o^)/~此外，除了反应工频电气量的保护外，还有反应非工 频电气量的保护，如电力变压器的瓦斯保护及反应电动机绕组 温度升高的过负荷或过热保护等。
第七章 发电厂和变电所的防雷保护
2、35kV小容量变电站简化接线
变电站面积小，避雷器与变压器距离在10m以内。
四、旋转电机的防雷保护
（一）旋转电机防雷特点： 1）重要、昂贵、修复困难； 2）绝缘易老化（固体绝缘介质气隙多、易损伤，且运行
条件恶劣，受潮、振动、电动力作用）
3）冲击耐压低（仅为同电压等级变压器的1/2.5-1/4） 4）保护用的避雷器保护裕度低； 5）为降低纵绝缘压降需将来波陡度限制在a≤5kV/μs。 ∴不仅要把避雷器雷电流限制在3kA以下而且需将侵入波 陡度限制在5kV/μs以下。
避雷针
避雷针用于防止雷闪直接击中被 保护物，称为直击雷保护装置。 （一）保护原理 畸变电场 形成局部场强集中 影响先导发展路径 引雷作用 H: 定向高度 针： 线： h≤30m H≈20h H ≈10h h >30m H=600m H=300m
（二）避雷针结构 接闪器：Φ10－12mm长1－2m的镀锌或镀镍钢棒。 接地引下线： Φ6mm圆钢或截面积≮25mm的镀锌钢 绞线, 也可以利用钢筋或铁塔。 接地体：一组满足规定接地电阻值的管状或带状接地 电极。 注意各部分之间的连接（采用烧焊、线夹或螺栓）。 2.保护范围
故需采用避雷器作为变电站内侵入波的保护。 一、避雷器的保护动作过程 避雷器直接并在设备旁
避雷器动作前： ub=u(t) 动作后：
ub ib z1 2 u (t )
ub f (ib )
避雷器电压
（二）避雷器与变压器间的距离对过电压的影响
避雷器和被保护设备并在一起时，被保护设备上的过电压 就是避雷器上的电压，但实际工程中不可能在每台被保护 设备上并一台避雷器，也就是说避雷器与被保护设备存在 一定距离，距离对过电压有影响。
第七章 发电厂和变电所的 防雷保护
继电保护原理第 7 章 发电机继电保护讲解
短路环中的电流与短路匝数的关系曲线如图：
二、横差保护原理 正常： 匝间接地：
I1 I 2
.
I j ( I1 I 2 ) / nl 0
. . . " d " Id
.
.
.
I J ( I1 I 2 2 I ) / nl
nl
I dz
动作 保护不动
死区：（1） 同一分支：
" 0, I d 0.
" （2） 同相两分支间： 1 2, I d 0. 保护不动
三、单元件式横差保护 原理：保护用电流互感器装设于发电机两组星形中性点的连 线上。 它实质是将一组三相分支电流之和与另一组三相分支电流之 和进行比较。
保护装置的原理接线及其它有关问题
1、三次谐波滤过器：其作用是滤除三次谐波，即使三次谐波也 不会流到电流继电器线圈中。 2、励磁回路有两点接地时保护的动作行为：在一般。
7.4.2 负序定时限过电流保护
一、保护由两段式构成 ' I段 I2 act 0.5I e. f 经t1（3-5s）延时动作于跳闸 II段 I 2.dz 0.1I e. f 经t2（5-10s）延时动作于信号
二、保护动作行为分析
1、在ab段内，t1大于允许时间，对发电机不安全 2、在bc段内，t1小于允许时间，未充分利用发电机的承受负 序电流的能力； 3、在cd段内，发信号；而靠近C点时，由于运行人员处理的 时间已大于允许时间，对发电机安全来讲不利； 4、在de段内，保护根本不反应。
三、特点 简单可靠、可加装三次谐波滤过 器以提高灵敏度，适用于发电机变压器组。
7.4 发电机的负序过电流保护 7.4.1 负序过电流保护的作用 一、负序过电流的危害 在转子绕组、阻尼绕组以及转子铁芯等部件上感应100Hz的倍 频电流，该电流使得转子上电流密度很大的某些部位可能出 现局部的灼伤，甚至可能使互环受热松脱。 所产生的100Hz交变电磁转矩，将同时作用在转子大轴和定子 机座上，引起100Hz的振动。
七章电网的差动保护
电流互感器二次侧断线
三、纵联差动保护的整定计算
差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大
不平衡电流整定
I op
Krel Kerr
Kst Knp KTA
I dmax
为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按
躲开电流互感器二次断线整定
I op
K rel I Lmax KTA
灵敏度校验：
K sen
当区外故障时，被保护线路近短路点一 侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两 侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。
当区内故障时，线路两端的短路功率方 向为正，发信机不向线路发送高频波，保护 的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。
2KT 延时元件 1KT 记忆元件
正常运行时
内部故障时 外部故障时
I op KTA
（2）躲开单回线运行时的最大负荷电流
I opr
K rel K re KTA
I Lmax
四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围
优点：能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障， 实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。
缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区 时，切除故障的时间增加1倍。保护装置还存 在死区。需加装单回线运行时线路的主保护 和后备保护。
为什么要采用远方发信?
考虑到当发生故障时，如果只采用本侧“发信”元件将发 信机投人工作，再由“停信”元件的动作状态来决定它是 否应该发信，实践证明这种“发信”方式是不可靠的。
远方启动高频闭锁方向保护的主要问题
双电源变单电源运行(如B侧有电源，C侧无电源)．
发生内部故障时
C侧发起元动件信机被B侧发讯机的高频禁止信号远发方信机启动后通道， 不能自行关闭，致使B侧保护一门 直收到C侧发讯机
发电厂电气部分第7章 配电装置1
中型配电装置 实物图
旁路母 线9
隔离开 关4 隔离开 关3
A B C
A
B
C
A
B C
隔离开 关7
断路器5
中央门型架
悬式绝缘子
☞分相中型配电装置：
所谓分相布置系指隔离开关是分相直接布置在母线的正下方。
采用硬圆管母线及伸缩式隔离开关，可减小母线相间距离，降 低构架高度，节约占地面积；断路器采用三列布置。 分相中型配电装置具有接线简单，清晰，占地面积小的特点。
2、屋内配电装置图
平面图 是按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的 平面布置轮廓，平面上的间隔只是为了确定间隔数
及排列，故可不表示所装电气设备。
断面图 是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空 间位置、安装和相互连接的结构图。 也应按比例绘制。
断面图举例
进线
旁路 母线
主母线
进 线
二、屋内配电装置的布置原则
线、母线隔离开关等较轻设备布置在第二层。
优点：与三层式相比，它的造价较低，运行维护和
检修较方便。 缺点：占地面积有所增加。 适用于出线有电抗器的情况。
☞单层式占地面积较大，通常采用成套开关柜，以
减少占地面积。
间隔的概念
在屋内配电装置中，通常将同一回路的电气设备和导
体布置在一个间隔内。 所谓间隔是指为了将电气设备故障的影响限制在最小 的范围内，以免波及相邻的电气回路，以及在检修电 气设备时，避免检修人员与邻近回路的电气设备接触， 而用砖或用石棉板等制成的墙体隔离的空间。
TM3
380/220V配电装置
4、对配电装置的基本要求 （1）运行可靠。
（2）便于操作、检修、和巡视。
（3）保证工作人员的安全。
第七章：继电保护及自动装置运行规程
第七章继电保护及自动装置运行规程7.1总则7.1.1继电保护自动装置的投入与解除1、继电保护装置对设备及系统的安全正常运行起着重要保护作用，因此值班人员应加强对运行中继电保护装置及二次回路的维护检查，并熟悉下列各项：（1）保护装置交直流二次回路的原理接线图及展开图。
（2）保护装置的动作原理及整定值。
（3）在各种运行方式下保护装置的使用及切换。
（4）保护装置的保险丝，试验部件压板及专用小刀闸等位置及作用。
2、值班人员应对所有的运行或备用设备的继电保护二次回路及自动装置进行外观检查，每班至少一次，检查内容如下：（1）继电器盖子应盖好，玻璃、密封完整、外壳清洁。
（2）掉牌无落下（3）所投的保护应与现实的运行方式相符，装置所属试验部件、压板及专用小断路器位置应正确可靠。
（4）交直流电源、开关合闸回路的信号灯应指示正确。
（5）电器应无强烈振动、过热及烧伤、水汽现象。
（6）继电器接点的开闭情况应正确，螺丝无松动。
3、值班人员在检查中或运行值班中发现保护装置有任何不正确情况如CT、PT回路开路、短路、继电器接点烧伤、强烈振动、接地等应立即采取消除措施，如出现保护误动作可能造成事故时应立即报告值长、运行班长，车间主任、试验室班长或保护负责人，并记入操作记录本内。
必要时(可能误动时)经值长批准方可将继电保护退除运行。
4、每班应对继电保护、自动装置盘面及其它电气设备外壳至少清扫一次，清扫时应防止使继电器受振动和防止使带电部分接地或短路，开式的电气设备，继电保护、自动装置盘及电气设备的背面接线侧，应由继电保护人员负责清扫。
5、直流系统接地由值班人员选择出故障支路，通知有关班组进行处理。
6、当发生事故或不正常情况时(如电流冲击、电压下降、开关自动闸等)值班人员应：(1)恢复音响信号。
(2)检查继电器并根据掉牌信号判断何种保护动作。
(3)报告值长和车间主任或运行班长。
(4)记录开关掉闸及音响信号动作时间和当时异常情况。
7、查明异常性质，并得到班长许可后，才能恢复掉牌，此工作应由两人进行。
电力系统分析第7章习题答案
第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么？答：短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有：短路电流很大，并会电气设备使发热急剧增加，导致设备因过热而损坏；导体产生很大的电动力，有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏；短路时系统电压大幅度下降，会影响电气设备的正常工作；发生不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰；短路情况严重时，会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性。
短路计算目的有：设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线；选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体；合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数；分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。
7-2 无限大功率电源的含义是什么？由无限大电源供电的系统三相短路时，短路电流包括几种分量？有什么特点？答：无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。
由无限大功率电源供电的系统三相短路时，短路电流包括周期分量和非周期分量。
其特点是在外电路发生短路时，电源电压基本上保持恒定，因此周期分量不随时间而变化。
7-3 什么叫短路冲击电流？它出现在短路后的哪一时刻？冲击系数的大小与什么有关？ 答：短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。
它出现在短路发生半个周期（0.01s ）时。
冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。
7-4 什么是短路功率？在三相短路计算中，对某一短路点，短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系？答：短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）。
短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。
7-5 什么是短路电流的最大有效值？与冲击系数有什么关系？答：短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。
它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算？分为几个方面的内容？答：电力系统三相短路的实用计算，主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时，三相短路电流周期分量的有效值。
(最终)第七章发电机保护出题
第七章发电机保护一、填空题1、发电机定子绕组中性点一般不直接接地，而是通过（消弧线圈接地、高阻接地或不接地）。
2、励磁回路两点接地保护可由（电桥）原理构成。
3、发电机正常运行时，励磁回路与地之间有一定的（绝缘电阻）和分布电容。
4、在发电机相电动势中，除基波之外，还含有一定分量的谐波，其中主要是3次谐波，3次谐波值一般不超过基波的（10％）。
5、（发电机的纵差保护）主要用来反映发电机定子绕组及其机端引出线的相间短路故障。
6、在容量较大的发电机中，每相绕组有两个并联支路，每个支路的匝间或支路之间的短路称为（匝间短路故障）。
7、发电机定子绕组为双星形接线，且中性点有6个引出线端子时，匝间短路保护一般采用（横联差动保护）。
8、横联差动保护的动作电流一般是发电机额定电流的（20%~30%）。
9、大容量的发电机中性点有3个引出线端子时，常常采用（纵向零序电压或转子二次谐波电流式）匝间短路保护。
10、纵向零序电压的匝间短路保护的专用电压互感器的（开口三角形侧）的电压反映了纵向零序电压。
二、判断题1、在中性点附近发生定子绕组单相接地时，保护装置不能动作。
（√）2、不对称状态下负序功率方向继电器将开放保护，匝间短路是则保护闭锁。
（×）3、正常情况下，机端3次谐波电压总是大于中性点3次谐波电压。
（×）4、发电机发生一点接地故障后，励磁回路对地电压将升高。
（√）5、励磁回路绝缘检查装置没有死区。
（×）6、横联差动保护装设了三次谐波滤过器，降低了动作电流，提高了保护的灵敏度。
（√）7、在发电机外部发生不对称故障时，发电机机端三相电压不平衡，会出现纵向基波零序电压，此时纵向零序电压的匝间短路保护会动作。
（×）8、在发电机的故障中，定子绕组的相间短路对发电机的危害是最大的。
（√）9、当系统的无功功率不足时，对电力系统没有什么大的影响。
（×）10、横联差动保护、纵向零序电压和转子二次谐波电流式匝间短路保护都在切除故障是没有死区。
高电压技术课件 第七章 第二篇 电力系统过电压及保护
2
z2
z1 电压反射系数，1
1
z1 z2
1
以上电压波的折射反射系数也适用于线路末
端接有不同集中负载的情况。
19
当z1
z
时，
2
2z2 1
z1 z2
z2 z1 0
z1 z2
即折射电压波大于 入射电压波，反射 电压波为正。
20
当z1
z
时，
2
2z2 1
z1 z2
z2 z1 0
Z1
U1q
A
Z1
Z1
折射系数=2/3，反射系数=－1/3
相当于线路末端接一波阻抗为“两分支”并联的线 路
28
二、集中参数等值电路（彼得逊法则）
把分布参数的电路用集中参数的电路表示， 这个计算折射波的等值电路法则称为彼得逊法则 。这个电路也称为彼得逊等值电路。
u2q
2Z 2 Z1 Z2
u1q
Z2 Z1 Z2
单根无损线
u
L0 dx
i t
u
u x
dx
i
C0 dx
u t
i
i x
dx
u x
L0
i t
i x
C0
u t
9
单根无损线
采用拉氏变换求解得：
u
uq
(t
x
)
u
f
(t
x
)
i
iq
(t
x
)
i
f
(t
x
)
简化表示为
iq
(tΒιβλιοθήκη x) v1 zuq
(t
x) v
u uq u f i iq i f uq ziq u f zi f
第7章发电机保护试题
第七章：发电机保护7•1 判断题7•1•1 发电机的比率制动式纵差保护对发电机匝间短路无保护作用。
( )答：对7•1•2 发变组纵差保护中的差动电流速断保护，动作电流一般可取6～8倍额定电流，目的是避越空载合闸时误动。
( )答：错7•1•3 带有制动线圈的发变组差动保护，制动线圈装于哪一侧都可以，只要起到制动作用就行。
( )答：错7•1•4 发电机不完全差动保护只对定子绕组相间短路有保护作用，而对绕组匝间短路不起作用。
( )答：错7•1•5 发电机匝间保护零序电压的接入应用两根线，不得利用两端接地线来代替其中一根线，以免两接地点之间存在着电位差，致使零序电压继电器误动。
( )答：对7•1•6 发电机过电流保护的电流继电器，应接在发电机中性点侧三相星形连接的电流互感器上。
( )答：对7•1•7 发电机低压过流保护的低电压元件是区别故障电流和正常过负荷电流，提高整套保护灵敏度的措施。
( )答：对1887•1•8 发电机反时限负序电流保护用于防止定子中的负序电流过大造成定子过热被灼伤。
( )答：错7•1•9 发电机反时限负序电流保护是发电机转子负序烧伤的唯一主保护，所以该保护的电流动作值和时限与系统后备保护无关。
( )答：对7•1•10 发电机机端定子绕组接地，对发电机的危害比其他位置接地危害要大，这是因为机端定子绕组接地流过接地点的故障电流及非故障相对地电压的升高比其他位置接地时均大。
( )答：对7•1•11 发电机内部或外部发生单相接地故障时，一次系统出现对地零序电压3U o，此时发电机中性点电位也会升高至U o。
( )答：对7•1•12 在发电机中性点附近不可能发生绝缘破坏，因为发电机运行时中性点对地电压近似为零。
( )答：错7•1•13 发电机中性点处发生单相接地时，机端零序电压为EA；机端发生单相接地时，零序电压为零。
( ) 答：错7•1•14 发电机定子绕组单相接地后，只要接地电流不超过5A，可以继续运行四个小时。
第七章第4节发电机解列和停机(程5.30)
1.>[BC]当大中型发电机发生定子回路接地时，要迅速检查故障点，经检查没有发现明显接地点则应立即转移负荷，解列停机，时间不超过( )。
A．0．5小时B．1小时C．2小时答案:A试题解析:关键字:2.>[JC]哪些情况下应紧急停机？答案:1 发电机内部有摩擦、撞击声2 发电机爆炸、冒烟、着火3 发电机内部故障，开关与保护拒动4 发电机外部发生长时间短路，定子电流指向最大，电压严重下降，发电机后备保护拒动5 发电机变压器无保护运行（直流系统瞬时接地和直流保险熔断、接触不良能立即恢复者除外）6 励磁回路接地，转子接地保护拒动7 失磁运行，且失磁保护拒动8 发电机变压器上发生危及人身安全的危急情况9 发电机电流互感器冒烟着火试题解析:关键字:3.>[JC]发电机升不起压时应检查哪些内容？答案:1、检查电压表是否正常、副励磁机出口电压是否正常，测量励磁机有无电压。
检查励磁开关进线电压是否正常，检查励磁机有无剩磁。
2、检查自动励磁调节器是否故障、励磁一次系统是否正常（MK开关接触是否良好，励磁回路有无断线等）。
3、检查发电机出口PT闸刀是否合好，一、二次熔丝是否正常，回路是否有断线或接触不良等4、检查励磁屏直流输出电压、交流输入电压是否正常试题解析:关键字:4.>[F A]发电机盘车后应做工作?答案:1 立即测量记录发电机定子绕组及全部励磁回路绝缘电阻，以备下次启动时对照；2 检查励磁回路和励磁装置上各连接点，如有发热或熔化的情形，则必须设法消除；3 检查发电机冷却通风系统。
试题解析:关键字:5.>[C A]汽轮发电机的转速低于转/分时，顶轴油泵自启，否则应立即。
答案:300;手动启动试题解析:关键字:6.>[C A]为了防止热不平衡导致转子变形，一旦汽轮发电机转速降低至规定的盘车装置转速时，则必须启动，并保持，直到缸温冷却到规定值。
答案: 盘车装置;不间断运行试题解析:关键字:7.>[A A]发电机的转速为90%的额定转速时,必须投入顶轴油供应。
第七章第4节发电机解列停机(一批)程5.30
1.>[BA]发电机的非同期振荡与( )有关。
A．过负荷B．失磁C．甩负荷D．转子一点接地答案:B试题解析:关键字:2.>[AC]当系统频率降低到危急厂用电安全时，可自行按现场规程的规定将厂用电(全部或部分)与系统解列。
( )答案:√试题解析:关键字:3.>[FC]发电机并、解列前为什么必须投主变压器中性点接地隔离开关？答案:因为主变压器高压侧断路器一般是分相操作的，而分相操作的断路器在合、分操作时，易产生三相不同期或某相合不上、拉不开的情况，可能在高压侧产生零序过电压，传递给低压侧后，引起低压绕组绝缘损坏。
如果在操作前合上接地隔离开关，可有效地限制过电压，保护绝缘。
试题解析:关键字:4.>[FA]当出现哪些现象时，值班人员应不待值长命令，紧急停机？答案:答：1.发电机内部有摩擦、撞击声，振动突然增加5丝或超过10丝。
2.发电机爆炸、冒烟、着火。
3.发电机内部故障，开关与保护拒动。
4.发电机外部发生长时间短路，定子电流指向最大，电压严重下降，发电机后备保护拒动。
5.发电机变压器无保护运行（直流系统瞬时接地和直流保险熔断、接触不良能立即恢复者除外）。
6.励磁回路两点接地，保护拒动。
7.失磁运行超过15分钟（带50%负荷）而励磁无法恢复时。
8.发电机变压器上发生危及人身安全的危急情况。
9.发电机电流互感器、电压互感器冒烟着火。
试题解析:关键字:5.>[BA]一批电厂发电机内部有摩擦、撞击声，振动突然增加（）丝应紧急停机Ａ、2Ｂ、3Ｃ、5Ｄ、10答案: Ｃ试题解析:关键字:6.>[CC] 励磁回路两点接地，保护拒动时应。
答案: 紧急停机试题解析:关键字:7.>[CC] 当发电机正常停运解列后应先待发电机定子电压降至零后再拉开灭磁开关。
答案: 逆变灭磁试题解析:关键字:8.>[CC] 发电机解列后应将发电机出口开关由“工作”位置摇至位置。
答案: 试验试题解析:关键字:9.>[CC] 发电机点逆变灭磁后，应检查发电机，再拉开灭磁开关。
发电厂电气部分第七章
在10kV小容量装置中： 母线水平布置时，约为250~350mm； 垂直布置时，约为700~800mm；
35kV母线水平布置时， 约为500mm。
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49
母线隔离开关，通常设在母线的下方。在双母线布置 的屋内配电装置中，母线与母线隔离开关之间宜装设耐 火隔板。两层以上的配电装置中，母线隔离开关宜单独 布置在一个小室内。
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5
屋外型：
1）土建工程量和费用较小，建设周期短；
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2）扩建比较方便；
3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业；
4）占地面积大；
5）受外界空气影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；
6）外界气象变化时对设备维修和操作有影响。
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6
2、按组装方式可分：
1）装配式：在现场将各个电气设备逐件地安装在配电装
置中。
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27
内部过电压——操作过电压：作用时间在0.001-0.1s 谐振过电压：作用时间在0.5-1s
220kV及以下配电装置，大气过电压起主要作用，330kV 及以上配电装置，内部过电压起主要作用。
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28
2）确定方法 ①可以通过计算确定【参考高电压、电力工程设计手 册】； ②查电力工程设计手册或教科书 ➢A1值：带电部分对接地之间的空间最小安全净距 ➢A2值：不同相带电部分之间的空间最小安全净距。
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7章 水口电站增容及现代化改造初设
7、电气工程7.1 水口电站与电力系统的连接7.1.1 水口电站位于炎陵县水口镇自源村，属河漠水上游下村河，距县城32km，水口电站装机15600kw，5台机，现在水口电站变电设备担负着水城线、水筷线、水深线的枢纽中转任务，升压站输入、输出电路电压等级分别为35kv、110kv，主变额定容量20000kva，相关电气设备（断路器、隔离开关、母线等）容量基本根据主变容量匹配，目前县城电网运行经水口电站主变中转的负荷如下：（1）水城35kv线路（经过水口电站402DL）、木湾电站3×800kw，视在工率3000kva；坝头变电站二台容量为3150kva变压器；城关变电站二台容量为4000kva变压器，该线路属于既要向系统输送工率，又要从系统倒送功率，是有可逆工作特点的回路，其送、倒时间年内计算基本相当，从系统倒供容量一般在4200kva左右，通过主变上110kv电网，接县城电网规划，木湾电站将从35kv线路上网，到时将减少从水口402倒供压力。
（2）水筷线35kv线路（经过水口电站406DL)输入筷子篓电站3×1000kw，视在功率3570kva，桐车电站3×125kw，视在功率468.74kva，判官岭电站3×400kw，视在功率1500kva，白石墩电站3×630kw，视在功率2362.5kva，中坪电站3×500kva，故从水口406DL 输入总负荷11156.25kva（平乐电站未考虑在内）。
（3）水口电站分别从6.2kv倒输入：1＃发电机3600kw，2＃发电机300kw，3＃发电机3000kw，三台共计容量12000kva，从420DL 经35kv母线输入；4＃、5＃发电机2×3000kw，视在工率为7500kva，五台机总容量19500kva。
（4）水深线110kv线路至深坑变电站，中途与桃源变110kv母线“T”接，以上所有负荷均要在110kv线路送出。
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——横差保护 ，纵向零序电压式 3、定子绕组单相接地； ——零序电压保护和其它 4、转子绕组一点接地或两点接地
——励磁回路接地保护
5、转子励磁回路励磁电流消失 ——失磁保护
发电机的不正常工作状态： 1、定子绕组过电流和定子过负荷； 2、定子绕组负序过电流和负序过负荷；
由于外部不对称短路和不对称负荷引起。
注意：滤除三次谐波环流引起的不平衡电流。
三、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护
1、基本原理
发电机定子绕组在其同一分支匝间或同相不同 分支间短路故障，均会出现纵向不对称，从而产生 纵向零序电压。
当测量到纵向零序电压超过定值时，保护动作。
2、纵向零序电压的整定
U 0.set KrelU 0.max
3、负序功率方向元件
防止区外故障时匝间短路保护误动作
7.3
发电机定子绕组单相接地保护
7.3.1 定子绕组单相接地时电气量特征
发电机定子绕组中性点一般不直接接地 中性点不接地的发电机内部发生单相接地故 障时，接地电容电流应在规定的允许值之内； 大型发电机由于容量增加使得其接地故障电 流随着增加，为防止故障电流烧坏铁芯，有的装设 了消弧线圈，把定子绕组单相接地电容电流限制在 在规定的允许值之内； 发电机中性点采用高阻接地的方式的主要目 的是限制发电机单相接地时的暂态过电压，防止定 子绕组绝缘损坏。但也人为增大了故障电流。
7.4
发电机负序电流保护
7.4.1 负序电流保护的作用 电力系统发生不对称短路或三相负荷不平 衡时，发电机定子绕组中将出现负序电流。 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2倍的同步转速，因此将在转 子绕组、阻尼绕组以及转子铁芯等部件上感应 出100Hz的倍频电流。
可能导致某些部位局部过热， 100Hz交变电磁转矩将同时作用在 甚至可能使护环受热松脱， 大轴和定子机座上，从而引起 从而导致重大事故 100Hz的振动，威胁发电机安全
100%定子接地保护一般由两部分组成
零序电压保护+其他原理的保护
7.3.3 利用三次谐波电压构成的定子绕组单相接地保护
（中性点） （机端）
E3
US3
UN3
E3
0
动作条件：
0. 5
1.0
U S .3 U N .3
可以反应距中性点约50%范围内的接地故障
7.3.4 利用零序电压和叠加电源构成100%定子绕组 单相接地短路 叠加低频电源，频率主要是12.5Hz和 20Hz,由发电机中性点变压器或发电机端TV开 口三角绕组处注入一次发电机定子绕组。 可独立检测接地故障，与发电机运行方 式无关，各种状态下均可检测，且对定子绕组 各处故障检测灵敏度相同。
7.4.2 定时限负序过电流保护 大都采用两段式定时限负序过电流保护
KA2-防止转子过热和后备保护-动作于跳闸 KA3-反应不对称过负荷-动作于信号
7.4.3 反时限负序过电流保护
t
t1
tup
A t 2 I2 K2
I 2ms I 2m
I 2up
I2
7.5
发电机的失磁保护
7.5.1 发电机失磁运行及后果
励磁电流I d
小于原动机转矩 大于静稳极限角 超过同步转速后
感应电动势Ed
电磁转矩
转子加速 发电机失步
发电机功角
吸收感性无功功率
转子回路感应出频率为f g f s的电流
与原动机转矩平衡
产生异步转矩
稳定的异步运行
汽轮机异步功率较大，原则上允许在 重负荷下失磁进入异步 引起电压下降，可 差频电流使转子过 很小转差下异步运行一段时间；水轮机一般 引起机组振动， 能因电压崩溃使 热 定子端部漏磁增加，使 运行后，将因过电流 不允许在失磁以后继续运行。 威胁机组安全 端部和边段铁芯过热 使定子过热 系统瓦解
定子绕组接地保护动作于跳闸
7.3.2 利用零序电压构成的定子绕组单相接地保护
常用于发电机-变压器组的接地保护。 保护定子绕组85%以上
3U 0
100 50 0 0. 5 1.0
影响不平衡零序电压3U0的主要因素有：
发电机三次谐波电势； 机端三相各相间TV变比误差； 发电机电压系统三相对地绝缘不一致； 主变高压侧发生接地故障时由变压器高压侧传 递到发电机系统的零序电压。
I d I d .min , I res I res. g I d K ( I res I res.min ) I d .min , I res I res.min
K 2 制动线斜 拐点电流 启动电流 差动电流 率制动电流 或动作 电流
Id
I d .min
7.5.2 发电机失磁后的机端测量阻抗
Ed
Xd
XS
EdU S P sin X
•
EdU S U Q cos X X
• •
2 s
Zg
Ug
•
Us j I X s
•
•
Us
•
jX s
I
I
I
正常运行时：
90
稳定运行极限： =90 发电机失步：
90
失磁到失步前阻抗变化轨迹
•
Zg
Ug
•
Us j I X s
•
•
•
•
Us
•
等有功阻抗圆
jX s
jX
Zm
I
2 s
I
2 s
I
U U j 2 jX s e 2Ps 2Ps
U 圆心： ，X S 2 Ps
2 s
jX s
0
jX d
2 US 2P
R
U s2 半径为 2 Ps
I set K rel set( I res,) I f .min
I res I res. g
I set .max I set .min K I res.max I res. g
' 设Id I1' I 2 , I res
' I1' I 2
2
, 动作方程为：
定义：发电机失磁故障是指发电机的励磁突然全部消失 或部分消失。 原因：转子绕组故障、 励磁机故障、自动灭磁开关误跳、 半导体励磁系统中某些元件损坏或回路发生故障 以及误操作等。 故障形式：励磁绕组直接短路或经励磁电机电枢绕组闭 路而引起的失磁；；励磁绕组开路引起的失 磁；励磁绕组经灭磁电阻短接而失磁；励磁 绕组经整流器闭路失磁
第七章 发电机保护
一、发电机的故障、不正常运行状态及保护方式 二、发电机定子绕组短路故障的保护 三、发电机定子绕组单相接地的保护
四、发电机负序电流保护
五、发电机的失磁保护
六、发电机的失步保护
七、发电机励磁回路接地保护
7.1 发电机的故障、不正常运行状态及保护方式
发电机的故障类型主要有： 1、定子绕组相间短路； ——纵差动保护，横差保护 2、定子绕组一相绕组内匝间短路；
f g , s
Zg.min jX d'
0
ad
2
s
异步电机等效图
jX
jX d
0 '
R
jX d
异步边界 圆
jX
P 0.5
P 0.85
jX s
0 jX d
P 0.8
R
jX d
7.5.3 失磁保护主要判据
1、转子低电压判据 根据失磁后uf初期下降（以至到负）的特 点来判别失磁故障。 整定：
u fset 0.8u f 0
发电机空载 励磁电压
目前的微机保护判据多采用变励磁电压判 据，即在发电机带有功P的工况下，根据静稳 极限所需的最低励磁电压，来判别是否已失 磁。
2、机端低阻抗判据 一般情况下阻抗整定边界为静稳边界圆，故 也称为静稳边界判据，但也可为其他形状。 3、系统低电压判据 反映系统三相同时低电压。本判据主要防止发 电机失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃。 仅用于系统容量较小且电厂与系统联系薄弱的 情况下。 三种判据分别反映了转子侧、定子侧和系统 侧的电气量。
I d .r
2Id nTA
α越大，环流越大，继
电器的电流越大；
α越小，环流越小，继电
器的电流越小, 有死区。
（2）同相两绕组间发生匝间短路 α1≠α2时， 产生两个环流
α1＝α2时，
无环流,
保护出现死区。
2、单元件横差保护基本原理
单元件横差动保护适用于具有多分支的定子绕组且有两
个以上中性点引出端子的发电机。
7.2
发电机定子绕组短路故障的保护
一、纵差保护：发电机相间短路的主保护 整定：
1）正常运行情况下，CT 断线不能误动 2）躲开外部故障的最大不平衡电流 3）容量＞100MW的发电机，应采用比率制动式差动保护
校验：
K sen
I k .min 2 I set
图7-1 纵差保护原理示意图
nTA1
3、调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷引起的过 电压； 4、由于励磁回路故障或强行励磁时间过长引起的转子 过负荷； 5、由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率 ；
6、 发电机频率上升或下降
发电机应装设的继电保护装置
纵差动保护、 定子接地保护、横差保护、
过电流保护、负序过电流保护、 过负荷保护、