大型发电机组保护技术讲座演示文稿
第六讲 发电机保护
3U0>
&
TV断线
t
出口
信号 中性点零序电压
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t
信号
出口
机端TV开口三角
> 3U 0
&
中性点零序电压
t
> 3U 0
&
10
TV断线信号
2)发电机三次谐波电压式定子接地保护
三次谐波电压式定子接地保护范围是:反映发电机中性点向机内20%左右定子 绕组或机端附近定子绕组单相接地故障,与零序基波电压式定子接地保护联合构成 100%的定子接地保护。 三次谐波电压式定子接地保护,按比较发电机中性点及机端三次谐波电压的大小和相 位构成。其交流接入回路如下。
保护的反时限特性曲线由三部分构成:上限短延时、反时限及 下限长延时。其特性曲线如下。
I
I up
t
K1 I2 K 2
IS I g1
0 t up
ts t
逻辑框图 发电机反时限对称过负荷保护的逻辑框图如下。 Ig1、t11—定时限动作电流、时间;Is、ts—下限电流、 长延时; Iup、tup—上限电流、时间
阻抗型失磁保护的逻辑框图如下:
信号
Uh< Ug < Z g<
& & &
1.5
t3
出口 信号 出口
t4
信号
TVg断线
+ & &
t1
t2
Vfd<
出口 信号 出口 信号
P>
t5
出口
失磁保护动作过程:
当发电机失磁导致机端低电压动作时,经延时t4发出信号并 作用于出口(如切换励磁或切换厂用电源等措施); 当发电机失磁导致机组功率超过整定值时,经延时t5发出信 号并作用于出口(如降出力); 当发电机失磁并导致系统低电压动作时,经延时t3发出信号 并作用于跳闸; 当发电机失磁阻抗元件满足,或同时转子低电压也满足时, 经t1延时或t2延时发出信号并作用于出口(如解列灭磁)。
发电机保护ppt课件
7.2发电机定子绕组短路故障的保护
反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路的保护--纵差动保护, 是发电机的主要保护。
Id I1 I2
传统纵差动保护整定方法
按照以下两个原则来整定:
(1) 在正常情况下,电流互感器二次回路断线时保护不应误动。
2)中性点经消弧线圈接地时: US3 7C f 2Cw UN3 9(C f 2Cw )
7.3.3 利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保 护
而在发电机内部定子接地时,按图7.13的等值电路推导,有:
结果曲线7.14所示。
US3 1 UN3
7.3.3 利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保 护
7.2.2 比率制动式差动保护
动作电流 Id I1 I2
制动电流
I res
I1 I2 2
动作方程:
当 Ires Ires.min
Id K (Ires Ires.min ) Id.min
当 Ires Ires.min , Id Id.min
动作区 制动区
Ires.min 拐点电流 Id.min 启动电流
7.1发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式
交流同步发电机原理 发电机的故障类型主要有: (1)定子绕组相间短路。 (2)定子一相绕组内的匝间短路。 (3)定子绕组单相接地。 (4)转子绕组一点接地或两点接地。 (5)转子励磁回路励磁电流异常下降
或完全消失。
7.1发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式
2、单元横差动保护的基本原理
如图7.6,其本质是把一半绕 组的三相电流之和去与另一 半绕组三相电流之和进行比 较。
这种接线方式没有由于互感
大型发电机组保护技术讲座演示文稿
失步保护的UD模型
失步保护UP程序的流程图
低频减载的UD模型
发电机频率异常保护的UD模型
•
•
发电机频率异常保护的机理分析 低频减载的机理分析
• 通常电力系统均具有热备用容量,
• 图中在系统频率的下降过程中,按照频
率数值的顺序安排了几个计算点。这些 计算点就是按频率自动减负荷装置的 “轮”。 按频率自动减负荷装置实际上是运用了 “逐次逼近”(Successive Approximation)的计算方法,迅速及时 地算出系统的功率缺额,并断开相应的 用户,以达到系统频率的稳定,使值班 人员可以从容处理的目的。
项目的意义
• 机网协调问题关系到电网运行与发电厂涉
网设备的配合,由于大型发电机机组的运 行状况对电网影响甚大,在机组并网之前 需要对继电保护和安全自动装置的整定调 试进行计算和分析。而当前的这些涉网定 值的整定值主要是参考规程所推荐的整定 值,与实际电网之间的协调考虑较少。
项目的意义
• 为了提高厂网抵御扰动的能力,从电厂的角度出
发,应合理设置失磁保护和失步保护,尽可能减 小厂内故障对电网的影响,对于发电厂的频率异 常保护、电压异常保护也应该与电网的频率、电 压异常保护的整定值相互协调。 同时,发电公司要从涉网设备的配置、选型和参 数整定等方面全面做好机网协调工作,使涉网设 备在电网正常运行时和事故方式下均能对保证电 网安全稳定运行起到积极作用,这对发电厂本身 和对电网公司都是有利的,这也是本项目的意义 所在。
大型发电机组保护及 自动装置对机网协调 安全影响的研究
项目的意义
• 发电机与电网协调是厂网分开后需要更加
重视的问题。厂网分开后,由于电网和电 厂是不同的管理实体,如何做好机网协调 工作将成为电网公司面临的挑战性课题。 电网经营企业则主要承担电网安全的责任, 而发电厂从自身的经济利益出发,则以多 发稳发为经营目标。二者之间并不会存在 很大的冲突,发电厂多发稳发也是需要建 立在电网安全的基础上。
发电机保护详细讲解ppt
设备安装
严格按照设备说明书和相关规范进 行设备的安装和调试,确保设备的 正常运行。
设备维护
定期对设备进行维护和检修,确保 设备的稳定性和可靠性。
设备升级
根据需要和技术发展,及时对设备 进行升级改造,提高设备的性能和 可靠性。
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护装置动作。
过流保护
监测发电机定子电流,当电流超 过设定值时,保护装置动作。
欠压保护
监测发电机定子电压,当电压低于 设定值时,保护装置动作。
发电机的保护装置应用
大型发电机组
大型发电机组需要配置完善的保护装置,以确保电力系统的稳定 运行。
工业用电
工业用电需要保证电力质量,因此需要对发电机进行保护,防止 故障发生。
及对整个发电机保护系统的检查和测试。
03
维护周期
发电机的保护维护一般应定期进行,根据发电机的运行状况和实际需
要,可制定合理的维护计划,一般建议每季度进行一次全面的检查和
维护。
05
发电机保护故障诊断与排除
发电机的保护故障诊断
异常声音
发电机运行时出现异常声音,可能是由于轴承损 坏、转子不平衡、空气间隙不均匀等原因引起的 。此时,应立即停机检查,排除故障。
发电机的电气保护
短路保护
01
发电机短路可能导致设备损坏或火灾,因此需要快速切断电源
。
过载保护
02
发电机过载会导致设备过热,影响正常运行,严重时可能造成
火灾。
欠压保护
03
发电机欠压会导致输出功率不足,不能满足负荷需求,因此需
要采取保护措施。
发电机的热保护
温度监控
实时监测发电机的温度,发现 异常及时采取措施。
发电机保护讲稿
第一部分发变组保护第一节概述一、大型机组对继电保护的要求大型机组比中小型机组有着明显的经济效益,但也带来一些新的问题,主要是事故相对多了。
但是由于大型发电机组在整个国民经济活动中的重要地位,应该给予十分重视,其中一项必不可少的工作就是努力提高大型机组的继电保护水平。
这就要求在发展大型机组的同时,必须注意尽量减少机组的事故发生率,在发生事故后,必须有性能完善的继电保护装置,最大限度地减轻机组的损伤和保持系统的安全运行。
随着单机容量的增大,电气参数的变化主要表现在X d、X d′、X d″等电抗普遍增大,定子绕组和转子绕组的电阻相对减小,短路电流水平相对下降,要求继电保护更灵敏;由于X d的增大,使发电机的静稳储备系数减小,因此在系统受到扰动或发电机发生失磁故障时,很容易失去静态稳定,有关保护必需注意这种情况的发生,由于X d、X d′、X d″等参数的变大,使发电机的平均异步转矩大大降低,因此大型发电机失磁异步运行的滑差大,从系统吸收的无功多,允许异步运行的负载小,时间短,所以大型机组更需要性能完善的失磁保护;由于X d增大,是大型机组在满载突然甩负荷时,变压器过励现象比中小型机组更严重。
由于单机容量大,发电机保护的拒动或误动均将造成十分严重的后果,所以大型机组继电保护的技术指标要求更高。
大型机组的励磁系统更复杂,故障几率大,因此发电机的过压或失磁故障和变压器的过激磁故障的可能性大了。
综上所述,发电机单机容量的增大要求大型机组的继电保护进一步完善化,即提高原有保护的性能、探索多功能保护的新原理,应用计算机技术,以致使保护与电力系统的安全监视和综合自动控制相结合。
二、大型机组的继电保护配置大型机组的造价高昂,结构复杂,一旦发生故障遭到破坏,其检修难度大,检修时间长,要造成很大的经济损失。
大机组在电力系统中占有重要地位,特别是单机容量占系统容量很大比例的情况下,大机组的突然切除,会给电力系统造成很大的扰动。
发电机保护原理讲义
发电机保护原理我厂发电机保护使用的是美国GE公司的G60保护我厂发电机保护及出口方式:一、发电机差动保护。
1、原理:差动保护为定子绕组及其引出线相间短路的主保护,采用比率制动原理。
所谓比率制动原理,即是根据发电机正常运行时的不平衡电流曲线,作出一条躲过不平衡电流的动作边界曲线,这条曲线叫做比率制动曲线,在短路电流小于起始制动电流时,保护装置处于无制动状态,其动作电流很小(小于额定电流),保护具有较高的灵敏度。
当外部短路电流增大时,保护的动作电流又自动提高,使其可靠不动作。
它反应了保护的比率制动特性,发电机差动方程即是以此为依据写出来的。
Ig Iz比率制动特性曲线动作方程:‖Id —Iq ‖≥Kz ‖Iz —Ig ‖式中I d ――动作电流(即差流),TN d I I I += I Z ――制动电流,2TN z I I I -=差流为两侧电流的差值(数值差),制动电流为两侧电流的和值的一半。
I T ——发电机机端TA 三相二次电流;I N ——发电机中性点TA 三相二次电流;我厂则使用了G60特有的双斜率制动特性曲线,在两个斜率的斜线之间有一条平滑过渡的变斜率曲线。
该曲线更负荷实际的不平衡电流曲线的变化,如图所示:2、国产保护与GE 保护逻辑框图原理比较 :以南瑞DGT801为例,保护采用比率制动原理,出口设置为循环闭锁方式。
因为发电机中性点一般不直接接地,当发电机差动区内发生相间短路故障时,有两相或三相差动同时动作出口跳闸;而当发电机发生一相在区内接地另一相在区外同时接地故障,只有一相差动动作,但同时有负序电压,保护也出口跳闸。
如果只有一相差动动作无负序电压,判断为TA 断线。
A12差动电流制动电流图:南瑞循环闭锁出口方式逻辑框图G60保护逻辑中不判TA断线图:GE保护差动逻辑框图结论:不判TA断线,是基于发电机TA断线后产生高电压对人身和设备带来威胁,有可能破坏一次绝缘,修复时间长的考虑。
所以南瑞保护的TA断线也通常选择不闭锁保护。
大机组保护讲义
大机组保护讲义大容量机组的发变组保护一.大容量机组的特点:1.参数方面:随着机组容量的增大,Xd(同步电抗)、X’d(暂态电抗)、X”d(次暂态电抗)增大,R减小,这样造成:(1)异步运行时的异步转矩变小,滑差加大,容易失步。
(2)短路电流水平降低,要求保护更加灵敏。
(3)Ta(定子回路时间常数)增大,使非周期电流分量衰减大大变慢,严重恶化了保护用电流互感器的各种特性。
2.结构方面:(1).材料利用率高,要求冷却条件好,后备保护完善。
(2).汽轮机轴向长度与直径比变大,振动加剧,容易发生匝间短路。
3.运行方面:(1).励磁复杂,容易失磁。
(2).保护误动或拒动都会带来很大危害,同时要求保护更快速,更灵敏。
(3).不应频繁起停机,更不可轻易紧急跳闸停机。
二.大容量机组的保护配置及原理:大容量机组根据自身特点及可能发生的故障和异常情况,一般应配置如下保护:1.发电机差动保护发电机差动保护。
它为定子绕组及其引出线相间短路的主保护,采用比率制动原理,动作逻辑为循环闭锁方式,保护范围是定子绕组及其引出线,一般0秒动作切除故障。
所谓比率制动原理,即是根据发电机正常运行时的不平衡电流曲线,作出一条躲过不平衡电流的动作边界曲线,这条曲线叫做比率制动曲线,在短路电流小于起始制动电流时,保护装置处于无制动状态,其动作电流很小(小于额定电流),保护具有较高的灵敏度。
当外部短路电流增大时,保护的动作电流又自动提高,使其可靠不动作。
它反应了保护的比率制动特性,发电机差动方程即是以此为依据写出来的。
Ig Iz比率制动特性曲线动作方程:‖Id—Iq‖≥Kz‖Iz—Ig‖所谓循环闭锁方式,即是当发电机内部发生相间短路时,二相或三相差动同时动作,或者是发生了一点在区内另外一点在区外的两点接地故障时,一相差动动作且同时有负序电压产生,那么保护均出口跳闸。
若后一种情况仅一相差动动作而无负序电压时则认为是CT断线,负序电压常时间存在而同时无差电流时,则为PT断线。
发电厂继电保护讲解ppt课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2)定子对称过流。当外部发生对称三相短路时,会引 起发电机定子过热,因此应有反应对称过流的保护。
(3)过负荷。当发电机过负荷时,应及时报警。
(十七)误上电保护(24XB)
装设误上电保护,是为了防止发电机启停 机期间的误操作。当发电机盘车或转子静 止时发生误合闸操作时,定子电流气隙产 生的旋转磁场能在转子本体中感应工频或 接近工频的电流,会引起转子过热而损伤。
(十八)闭锁热工保护(123XB)
在机组启动过程中,机组各个参数与额定 运行参数相差很多,如果此时热工保护投 入,则会不停的发跳闸信号,使设备不能 正常启动,因此在机组启动时投入闭锁热 工保护,使热工保护暂时停运。机组启动 后将闭锁热工保护退出。
发电机差动保护用以反应发电机定子绕组 及引出线的相间短路。
该保护按比较发电机定子绕组两侧电流大 小及相位的原理构成。
(二)定子接地保护(2XB)
采用3 U 0 零序电压保护和三次谐波定子接 地保护,可构成100%定子接地保护,也可 用外加电源方式构成。
1.发电机3U 0 定子接地保护
接线引入发电机机端TV开口三角处的零 序电压3或者引入发电机中性点处配电变压 器二次侧3 U 0 电压。3 U 0 电压来自机端时 应考虑TV断线闭锁环节。
(十五)发电机失磁保护(20XB、21XB、22XB、23XB)
发电机失磁是指发电机励磁电流下降或全部消失。 造成失磁的原因有:励磁绕组开路或短路、励磁 系统故障、灭磁开关误跳闸、自动调节励磁装置 故障及误操作等。
发电机保护精品PPT课件
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。
2、发电机的不正常工作状态及其相应的保护
外部短路、非周期合闸
不
正
以及系统振荡等。
过过电负流荷保保护护
常
工
负荷超过发电机额定值、负
作
序电流超过发电机长期允许值
状
态
发电机突然甩负荷
过电压保护
主汽门突然关闭而发 电机断路器未断开
Iop K I rel unb.max Krel Kaper K ss fer I k.max
两条件取较大值为整定值。
灵敏度:
K sen
I
(2) k . min
I op
2
I (2) k. min
:发电机出口短路时,流经保护最小的
周期性短路电流。
3、比率制动式发电机纵差保护
基本原理:基于保护的动作电流随着外部故障 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 的更快,使在任何情况下的外部故障时,保护 不会误动作。
逆功率保护
过电流保护
作为外部短路和内部短路的后 备保护。50MW及以上的发电 电机,应装设负序过电流保护。
过负荷保护
对称过负荷,应装设只接于一 相的过负荷保护。不对称过负 荷,一般在50MW及以上发电 电机应装设负序过负荷保护。
过电压保护
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。
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。
发电机保护详细讲解
X S3 j
2 3 (C f 2C w )
7C f 2C w U S3 X S3 U N 3 X N 3 9(C f 2C w )
(中性点)
(机端) U N3
E3
U S3
E3
0
20
40
60
80
100 (%)
| U S 3 / U N 3 |
其中 为整定比值。需要指出,发电机中 性点不接地或经消弧线圈接地与发电机经配电 变压器高阻接地时,两者的比值整定值是有区 别的。 | U S 3 K pU N 3 | | U N 3 |
TV断线信号
利用零序电压和三次谐波电压构成的100%定子单相接地保护
由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁磁饱和的影响,在 定子绕组中感应的电势除基波分量外,还含有高次谐波分量。 其中三次谐波分量是零序性质的分量,它虽然在线电势中被消 除,但是在相电势中依然存在。 如果把发电机的对地电容等效地看作集中在发电机的中性点 N 和机端S,且每相的电容大小都是0.5Cf,并将发电机端引出线、 升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电 容也等效在机端Cw,并设三次谐波电势为 E3,那么当发电机中 性点不接地时,其等值电路如图所示。这时中性点及机端的三 次谐波电压分别为
外加20Hz 电源
滤波
Usef 接地变压器 a
R2 分压 R1负载
叠加20Hz低频电源方
b
G
Isef
式的100%定子单相接地 保护原理图
电流互感器
a
b
中性点变压器
反时限负序电流保护
当电力系统中发生不对称短路或在正常运行情况下三相负荷 不平衡时,在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两倍的同 步转速,因此将在转子绕组、阻尼绕组以及转子铁心等部件 上感应于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(如转子端部、护环内表面等),可能出现局 部灼伤,甚至可能使护环受热松脱,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及正序气隙旋转 磁场与定子负序电流之间所产生的 100Hz交变电磁转矩,将 同时作用在转子大轴和定子机座上,从而引起100Hz的振动。
经典的600MW发电机电气继电保护学习ppt课件
平衡
电流整定,本厂取 2 A
K brk 按躲区外三相短路最大 不平 衡电流整定取 0.4
I brk .0按躲外部故障切除后的
暂态
过程中产生的最大不平 衡电流 ,
本厂取 3 A
差动速断保护动作方程
Id Is
I s为差动速断保护整定值
,
取 6 倍的变压器额定电流
按照躲区外三相短路流
过
保护的最大不平衡电流
6号发电机变压器组保护 发电机匝间短路保护
发电机纵向零序电压式匝间短路 保护基本原理
反映发电机机端对中性点的基波零序电 压大小。
定子绕组匝间短路时,发电机机端对中 性点会出现基波零序电压,大于保护动 作值,保护就动作。
在发电机正常运行或定子绕组接地时, 发电机机端对中性点不会出现基波零序 电压〔理论上讲),所以保护不动作。
和
躲变压器空载投入的励
磁
涌流整定
励磁涌流判别
利用某相差电流中二次谐波分量电流占 基波分量电流的百分比大小来判断是否 为变压器空载投入。
判别方程:本I厂 20.2I1
主变差动保护
保护区:发电机出口6LH1、主变高压侧9LH、厂用分 支3LH之间的范围
作用:作为变压器绕组及引出线和厂用分支相间短路 的主保护
TA断线判别元件不动作,则发变组差动保护动作。 出口方式:全停〔跳发变组出口开关2206、2206A、
火力发电机组RB专题讲座ppt课件
(三)两台及以上对称布置的同类辅机设备,可选取其中一台辅机进行RB 动态试验。两 次试验不宜选择同一侧设备进行试验。
(四)RB 动态试验时联锁、保护正常投入,ห้องสมุดไป่ตู้关自动调节系统及机组协调控制系统投入 运行。
(五)RB 动态试验前,机组负荷应高于90%额定负荷,并保持稳定运行一段时间:亚临 界机组1 小时以上为宜;超临界、超超临界机组2 小时以上为宜。
.
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▪ 五、RB功能存在的普遍问题及应对措施
▪ 2.硬件方面的问题: ▪ a 执行机构动作不匹配 ▪ b备用容量设备调节速率达不到要求。 ▪ c系统阀门质量不合格,关闭不严密或者开启不到位 ▪ d风机喘振。
高负荷运行时,发生高加解列,机组负荷快速上升到机组超负荷保护定 值,会发生机组跳事件,为实现在机组高负荷运行高加解列快速限制负 荷超限,部分机组设置了高加解列快速降负荷的逻辑。逻辑控制策略类 似RB功能,目前在业界定义高加RB。
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一、RB的类型及功能要求
2 RB的功能要求 ★空气预热器RB:一台空气预热器主电机跳闸,辅电机未成功联启,联跳相应数
量磨煤机。机组控制方式切至TF方式,负荷自动减至剩余空气预热器带负荷能 力所对应的负荷目标值。 ★引风机RB:一台引风机跳闸,联跳相应数量的磨煤机,机组切至TF方式,送、 引风机带负荷能力所对应的负荷目标值。 ★送风机RB:一台送风机跳闸,联跳相应数量的磨煤机,机组切至TF方式,送、引 风机带负荷能力所对应的负荷目标值。
(六)机组经满负荷运行工况验证,各项参数稳定正常,设备无主要缺
(七)已成立试验组织机构(工作小组),职责分工明确。
(八)试验方案按照程序审批完成,已做好风险评估及安全技术措施。
发电机保护1122页PPT
1955年出现第一台200MW机组
1965年出现第一台1000MW机组 1973年出现第一台1300MW机组
随着容量增大,相对造价降低不再明显,大容量发电 机故障对系统的冲击大。
1.1.1 大型发电机组的特点
2.大机组的特点 (4)运行方面 4) 采用发变组单元接线。
保护将其作为整体切除;
振荡时,振荡中心处于机 端附近,威胁厂用电安全。
1.1.2 主设备保护的发展
1.保护装置的发展 电磁式保护:50、60年代广泛应用,目前仍有应用; 晶体管保护:70年代末基本成熟; 微机保护、集成电路保护: 80年代初到90年代是研制及应用的过程,集成 电路保护由于调试困难90年代初退出,微机保护得 到广泛的应用。
1.发电机单机容量的发展
1.1.1 大型发电机组的特点
1.发电机单机容量的发展
1.1.1 大型发电机组的特点
2.大机组的特点 (1)有效材料利用率提高
1)热容量与铜损铁损的比值下降,允许过热能力 下降,要求更完善的后备保护;
2)惯性时间常数T J 下降,更易发生失步。
1.1.1 大型发电机组的特点
逆功率保护、过电压保护、过负荷保护、频率 异常保护、误上电保护、启停机保护、非全相 保护、断口闪络保护 10. 非电量保护
1.1.5发电机保护的动作行为
1.停机:跳闸、灭磁、关闭主汽门 2.解列灭磁:跳闸、灭磁、原动机甩负荷 3.解列:跳闸、原动机甩负荷 4.增减出力:增加、减小原动机出力 5.缩小故障影响范围:跳母联断路器 6.程序跳闸:首先关主汽门、跳闸、灭磁 7.信号
08年9月20日青海省拉西瓦电站首台水轮发电机转子 吊装成功,21对磁极,直径12.528米;
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•
项目的意义
• 通过合理设置涉网定值的方式来减少发电
厂内部故障对电网的影响,减少电网故障 对发电厂的影响,这无论是对发电厂还是 对电网公司都会有很重要的意义。
主要内容
• 1.安徽电网数据的建立 • 2.涉网定值的机理分析 • 3.涉网定值的建模 • 4.对涉网定值动作特性的分析 • 5.对涉网定值关于机网协调的计算及分析 • 6.对涉网定值的结论及建议
析 • 发电机过励磁和过电压保护的机理分析 • 励磁系统的相关分析
发电机保护的总体分析
• 由于大型发电机组在整个国民经济活动中的重要地位,因
此,在考虑大机组继电保护的总体配置时,强调最大限度 地保证机组安全和最大限度地缩小故障破坏范围,尽可能 避免不必要的突然停机,对某些异常工况采用自动处理装 置,特别要避免保护装置误动作和拒绝动作。这样,不仅 要求有可靠性、灵敏件、选择性和快速性好的保护继电器, 还要求在继电保护的总体配置上尽量做到完善、合理,避 免繁琐、复杂。在系统或机组发生故障时,必须有性能完 善的继电保护装置,最大限度地减轻机组的损伤和保持系 统的安全运行。 大型发电机组为了针对发电机低励、失磁故障,配置了失 磁保护;针对定子绕组过电压的危害,装设过电压保护; 针对发电机失步,配置了失步保护;针对低频运行对汽机 叶片的危害,配置了低频保护等等。以下将会这上述的这 些保护配置的机理分别进行阐述。
3.涉网定值的建模
• 发电机失磁保护的建模 • 发电机失步保护的建模 • 低频减载及发电机频率异常保护的建模 • 发电机过励磁和过电压保护的建模
原理:逆无功式失磁保护出口逻辑
逆无功式失磁保护的原理分析
• 当发电机无功倒流同时又定子过流时,过负荷元件、过电流元件和逆
无功元件同时动作,此时若负序电压元件动作,则说明逆无功和过电 流不是由于失磁引起的,将“与 1”和“与 2”闭锁,保护不动作。若 负序电压元件不动作 说明发电机已经失磁, • 此时装置应发什么指令,还要由其它条件决定: a) 若系统电压降到 整定值以下,表明失磁影响系统运行的稳定性,此时“与 5”开放,经 延时发切机命令。 b) 若发电机机端电压降到整定值以下,表明失磁 影响厂用电,此时“与4”开放,经延时发切换厂用电命令。 c) 在发 电机失磁,定子电流达到过负荷值时,先进行减有功。为了消除由于 定子电流摆动而延缓减有功的速度,当 t1 动作之后,立刻反馈一信 号给“或 1”使得减有功连续进行,直到有功减到定值以下为止。 d) 当发电机空载或在很小的负载下失磁,发电机的定子电流可能小于定 值,但无功一定进相,此时装置只发“进相”信号。 • PSASP用户自定义的开发主要有UD建模的方式和UP编程的方式。逆 无功式失磁保护将需要利用这两种方式来进行建模。根据保护的出口 逻辑,建立了UD模型。由于UD模型的一些局限性,不能完全实现计 算过程中所需要的所有功能,在这里主要是缺少实现失磁保护减出力 过程,我们需要利用UP程序来实现这个功能。
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发电机频率异常保护的机理分析 低频减载的机理分析
• 通常电力系统均降过程中,按照频
率数值的顺序安排了几个计算点。这些 计算点就是按频率自动减负荷装置的 “轮”。 按频率自动减负荷装置实际上是运用了 “逐次逼近”(Successive Approximation)的计算方法,迅速及时 地算出系统的功率缺额,并断开相应的 用户,以达到系统频率的稳定,使值班 人员可以从容处理的目的。
发电机失磁保护的功角特性分析
• 1)、失磁到临界失步阶段: • 2)、不稳定异步运行阶段: • 3)、稳定异步运行阶段:
发电机失步保护的机理分析
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失步时,电流、电压以及有功和无功功率都有大幅度的波动。电压的波动严重地影响 用户,尤其是振荡中心在发变组内使机端的电压波动最大,它会导致厂用电辅机的工 作破坏。例如给煤或给油的电动机速度下降,使供应燃料减少,将导致锅炉灭火,等 电动机速度再恢复后,向热炉内投入燃料,可能导致炉镗爆炸。失步过程中,发电机 电势与系统电势夹角增到时,电流有效值接近机端三相短路电流值,虽比后者略小, 但振荡电流是重复性的,所以也同样严重。重复出现的振荡电流一方面使定子绕组端 部受到很大的应力作用,可能造成机械损伤;另一方面,电流的发热作用,如果持续 时间较长,也会使定子及转子绕组造成损坏。 失步情况,通常是先发生短路,紧接着跳闸,随后导致失步,这些都会对轴产生冲 击.例如发电机近处发生三相短路时,发电机输出有功突然降低,透平机组力矩的突 然不平衡产生了轴的扭转振荡,故障切除后,发电机与系统电压差造成很大的定子电 流,又要产生很大的制动力距,它叠加在上述扭转振荡力矩上因而可能使大轴造成严 重损伤。 发电机失步保护应能满足如下要求: 1)可恢复的振荡时不动作跳闸。通常发电机与系统电势间相角摆开最大不超过时便是 稳定振荡,即为可恢复的振荡,而不致于失步。 2)在检出失步而跳闸瞬时,发电机与系统电势间相角差不应太大。如此角等于,则在 断路器断开时,恢复电压理论上可达四倍额定相电压值(考虑到断口间并联电容的作用), 将不利于遮断电流。 3)能区别短路与失步,短路时则不应动作。
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发电机失磁保护的机理分析
• 发电机失磁及部分失磁是发电机常见故障之一。对电力系统来说,发电机发
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生低励和失磁后所产生的危险,主要表现在以下几个方面: 其一,失磁的发电机,从电力系统中吸收无功功率,引起电力系统的电压下 降,如果电力系统中无功功率储备不足,将使电力系统中邻近的某些点的电 压低于允许值,破坏了负荷与各电源间的稳定运行,使电力系统因电压崩溃 而瓦解。 其二,当—台发电机发生失磁后,由于电压下降,电力系统中的其他发电机, 在自动调整励磁装置的作用下,将增加其无功输出,从而使某些发电机、变 压器或线路过电流,其后备保护可能因过电流而动作,使故障的波及范围扩 大。 其三,一台发电机失磁后,由于该发电机有功功率的摆动,以及系统电压的 下降,将可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间,或电力系统的各部分 之间失步,使系统产生振荡,甩掉大量负荷。 发电机的额定容量越大,在失磁时,引起的无功功率缺额越大。电力系统的 容量越小,则补偿这一无功功率缺额的能力越小。出此,发电机的单机容量 与电力系统总容量之比越大时,对电力系统的不利影响就越严重。
发,应合理设置失磁保护和失步保护,尽可能减 小厂内故障对电网的影响,对于发电厂的频率异 常保护、电压异常保护也应该与电网的频率、电 压异常保护的整定值相互协调。 同时,发电公司要从涉网设备的配置、选型和参 数整定等方面全面做好机网协调工作,使涉网设 备在电网正常运行时和事故方式下均能对保证电 网安全稳定运行起到积极作用,这对发电厂本身 和对电网公司都是有利的,这也是本项目的意义 所在。
项目的意义
• 机网协调问题关系到电网运行与发电厂涉
网设备的配合,由于大型发电机机组的运 行状况对电网影响甚大,在机组并网之前 需要对继电保护和安全自动装置的整定调 试进行计算和分析。而当前的这些涉网定 值的整定值主要是参考规程所推荐的整定 值,与实际电网之间的协调考虑较少。
项目的意义
• 为了提高厂网抵御扰动的能力,从电厂的角度出
1.安徽电网数据的建立
• 将BPA数据进行转化为PSASP数据,对部分
参数进行辨识
• 得出各种涉网定值的数学模型及其参数 • 对省内10台大机组建立了详细的PSASP励磁
系统模型
2.涉网定值的机理分析
• 发电机保护的总体分析 • 发电机失磁保护的机理分析 • 发电机失步保护的机理分析 • 低频减载和发电机频率异常保护的机理分
过励磁保护的机理分析
• 由于发电机或变压器发生过励磁故障时并非每次都造成设
备的明显破坏,往往容易被人忽视,但是多次反复过励磁, 将因过热而使绝缘老化,降低设备的使用寿命。我国继电 保护规程规定,500kv变压器对频率降低和电压升高引起 的铁芯工作磁密过高和300 Mw及以上发电机应装设过励 磁保护。 发电机和变压器都由铁心绕组组成,设绕组外加电压为U (V),匝数为W,铁芯截面为S(m2),磁密为B(T),则有 U=4.44FWBS,式中f为电压频率。因为W、S均为定数, 故可写成B=KU/f。式中,K=1/4.44WS对每一特定的变压 器,是为定数。
正常运行时,如系统产生正常的有 功缺额,可以通过对有功功率的调 节来保持系统频率在额定值附近。 • 但是在事故情况下,系统有可能产 生严重的有功缺额,因而导致系统 频率大幅度下降。这是因为所缺功 率已经大大超过系统热备用容量, 系统中已无可调出力以资利用,因 此只能在系统频率降到定值以下时, 采取切除相应用户的办法来减少系 统中的有功缺额,使系统频率保持 在事故允许的限额之内。这种办法 称为按频率自动减负荷。
失步保护的UD模型
失步保护UP程序的流程图
低频减载的UD模型
发电机频率异常保护的UD模型
大型发电机组保护及 自动装置对机网协调 安全影响的研究
项目的意义
• 发电机与电网协调是厂网分开后需要更加
重视的问题。厂网分开后,由于电网和电 厂是不同的管理实体,如何做好机网协调 工作将成为电网公司面临的挑战性课题。 电网经营企业则主要承担电网安全的责任, 而发电厂从自身的经济利益出发,则以多 发稳发为经营目标。二者之间并不会存在 很大的冲突,发电厂多发稳发也是需要建 立在电网安全的基础上。
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励磁系统的相关分析
• 在现代化的电力系统中,提高和维持同步发电机运行的稳定性,是保
证电力系统安全、经济运行的基本条件之一。在众多改善同步发电机 稳定运行的措施中,运用现代控制理论、提高励磁系统的控制性能是 公认的经济而有效的手段之—。 励磁系统向发电机提供励磁功率, 起着调节电压、保持发电机端电压或枢纽点电压恒定的作用,并可控 制并列运行发电机的无功功率分配。它对发电机的动态行为有很大影 响,可以帮助提高电力系统的稳定极限。特别是现代电力电子技术的 发展,使快速响应、高放大倍数的励磁系统得以实现,这极大地改善 了电力系统的暂态稳定性。 • 主要作用有: 1) 正常运行时供给发电机励磁电流,并根据发电机负载的变化作相应 调整,以维持发电机端电压或电网中某一点电压在给定水平上。当发 电机突然甩负荷时,实行强行减磁以限制其端电压,使其不会过度升 高。此外,当几台发电机并联运行时,通过励磁系统的作用可使无功 功率在机组间得到稳定和合理的分配。 2) 通过灵敏而又快速的励磁调节,提高电力系统运行的静态稳定和输 电线路的传输能力。当电力系统发生短路或因其它原因使系统电压严 重下降时,对发电机实行强行励磁,以提高电力系统的动态稳定。如 果发电机内部发生短路故障则对发电机实行自动灭磁,以降低故障的 损坏程度。