发电机保护原理 ppt课件

保护构成原理，按比较发电机中性点TA与极端TA二次 同名相电流的大小及相位构成。以一相差动为例，并 设两侧电流的正方向指向发电机内部。
比率制动方程
这种动作特性的优点是：在区内故障电流较小时，它 具有较高的动作灵敏度；而区外故障时，它具有较强 的躲过暂态不平衡差流的能力。
保护采用比率制动原理，出口设置为循环闭锁方式， 保护逻辑见图一。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；而当发电机収生一相在区 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。这是应为 发电机中性点不直接接地，内部相间短路时一般都会 二相差动或三相差动同时动作。
第二部分是利用发电机三次谐波电动势构成的定子接地保护
由于发电机气隙磁通密度的非正旋分布和受铁芯饱和 的影响，其定子中的感应电动势除基波外，还含有三、 五、七次等高次谐波。因为三次谐波具有零序分量的 性质，在线电动势中它们虽然不存在，但在相电动势 中亦然存在。
3、单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地保护。
4、励磁回路接地保护：为励磁回路的接地故障保护。
5、低励、失磁保护：为防止大型发电机低励(励磁电 流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁 电流为零)后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产 生不利影响，100MW及以上容量的发电机都装设这种 保护。
发电机保护原理
发电机保护主要内容
对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应根 据发电机的容量有选择地装设以下保护。
1、纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间短路 保护。
2、横联差动保护：为定子绕组一相匝间短路保护。只 有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个 或三个中性点引出端时，才装设该种保护。
对于水轮发电机，由于调速系统惯性较大，使制动过 程缓慢，因此在突然失去负荷时，转速将超过额定值， 这时发电机输出端电压有可能高达额定值得1.8-2倍， 为了防止发电机的绝缘受到损坏，在水轮发电机上一 般应装设过电压保护。
四、发电机3U0定子接地保护
保护采用基波零序电压式，范围为由机端至机内90％ 左右的定子绕组单相接地故障。可作小机组的定子接 地保护，也可与三次谐波保护合用，组成大中型发电 机的100％定子接地保护。
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信号
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出口
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三、发电机过电压保护
用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水 轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护。
当运行中的发电机突然甩掉负荷或者带时限切除距发 电机较近的外部故障时，由于转子旋转速度的增加以 及强行励磁装置动作等原因，发电机的机端电压将升 高。
发电机定子绕组的单相接地是发电机最常见的一种故 障，并且是相间或匝间短路的先兆。因此定子接地保
护是大型机组保护中重要的保护，它对预防定子绕组 严重短路故障具有重要意义。
基波零序电压的发电机单相接地 保护的特点
（1）简单、可靠。 （2）设有三次谐波滤过器以降低 不平衡电压。 （3）由于与发电机有电联系的元件少， 接地电流不大，适用于发电机－变压器组。 其不足之 处是不能作为100定子接地保护，有死区，但一般不小 于15%。
6、过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时 作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷 保护；大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组 过负荷保护。
7、定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发 生短路，而短路元件的保护或断路器拒绝动作，这种 保护作为外部短路的后备，也兼作纵差保护的后备保 护。
保护接入的3Uo电压，取自发电机机端电压互感器开口三角绕 组两端和发电机中性点电压互感器的二次侧
零序电压式定子接地保护的输入电压取自机端TV开口 三角形绕组时，为确保TV一次断线时保护不误动，需 引入TV断线闭锁。
机端TV开口三角
3U 0 >
中性点零序电压 3 U 0>
信号
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10
TV断线信号
10、失步保护：反应大型发电机与系统振荡过程的失 步保护。
11、逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保 护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时，从 电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故，故大型机 组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护，用于保 护汽轮机。
比例制动式差动保护
8、定子绕组过电压保护：用于防止突然甩去全部负荷 后引起定子绕组过电压，水轮发电机和大型汽轮发电 机都装设过电压保护，中小型汽轮发电机通常不装设 过电压保护。
9、负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三 相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重 太大)时，会使转子端部、护环内表面等电流密度很大 的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设负序 电流保护。
二、发电机低压过流（记忆）保 护
保护反应发电机电压和电流大小，电流最好取自中性 点侧，主要作为发电机相间短路的后备保护。当发电 机为自并励方式时，过流元件应有电流记忆功能。
记忆过流指在当发电机采用自并励系统时，由于 励磁变接在发电机出口，当外部故障而主保护拒 动时，正常后备保护应动作，可由于发电机出口 电压降低，会造成转子电流减少，进而使定子电 流减少使保护返回。为此设计了记忆过流保护， 记忆故障初的电流而忽略以后的电流。记忆过流 保护应为微机保护作为发电机内部短路故障和区 外短路故障的后备保护.
发电机中性点附近是否可能首先发生接地 故障，过去曾有两种观点
发电机能实现100％定子接地保护，采用了基波零序电
压式定子接地保护和三次谐波电压构成的定子接地保 护。，前者可反应发电机的机端向机内不少于85％定 子绕组单相接地故障（85％～95％），后者反应发电 机中性点向机端20％左右定子绕组单相接地故障 （0～50％）。通过这两种保护的相互配合，达到了 大容量机组100％定子接地保护的要求。