第7章 发电机保护讲解

一般为15~30V
四、发电机100%定子绕组单相接地保护
Id K (Ires Ires.min ) Id.min
Id Id.min
Id
C
I d.max
Ires Ires.min Ires Ires.min
Id.min A 0
Bα
I res.min
Ik.max
Ires
二、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度
1.纵差动保护的整定
Id
I d.max
第七章 发电机保护
主要内容
7.1 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 7.2 发电机定子绕组短路故障的保护 7.3 发电机定子绕组单相接地保护 7.4 发电机负序电流保护 7.5 发电机的失磁保护
7.1 发电机的故障、不正常运行 状态及其保护方式
1.发电机的故障
定子绕组
• 定子绕组及引出线上的相间短路 • 定子绕组的匝间短路 • 定子绕组的单相接地故障
2.发电机纵差动保护的灵敏性
K sen

I k .min Id
要求Ksen≥1.5
计算条件：
①发电机与系统并列运行以前，其出口发生 两相短路；
②发电机采用自同期并列时，在系统最小运 行方式下，其出口发生两相短路。
三、发电机横差动保护
1.发电机裂相横差动保护基本原理
2 Id
nTA
. .
. .
I d.r

2Id nTA
Iset
动作
Id
α
利用因电势差而在各绕
组间产生的环流来实现
α≈0时，环流较小，保护有死区
同一分支绕组内部匝间短路
1.发电机裂相横差动保护基本原理
. .
2
2 Id nTA
.
.
Id
Id
1
I d.r

2Id nTA
Iset
动作
利用两个分支绕组短路 点存在电势差而产生的 环流来实现
7.2 发电机定子绕组短路故障 的保护
一、比率制动式纵差动保护
..
I1
I1
I2 . . I2
正常运行或区外故障时：
Id
Id I1 I2 0
内部故障时： Id I1 I2 0
Id I1 I2 动作方程：
Ires

I1 I2 2
有关；
内部发生单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为外接元件电容电流，方向由 发电机流向母线；
发生外部单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为发电机本身的电容电流，方 向由外部流向发电机。
二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护
① 零序电流互感器装在
CW
发电机出口；
I0
U 0

1 3
(U AD
U BD
U CD)


E A
TA 0
Ik0
U k0
I0f Cf
I0w Cw
3I0f j3 E A Cf
3I0w j3 E A Cw
3Ik0 j3 E A (Cf Cw )
特点
有零序电压出现，其大小与α成正比； 接地点通过容性零序电流，大小与α及Cf、Cw
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
按躲区外不对称短路时的最大不平衡电压整定 一般取2.5~3V。需性能良好的三次谐波滤过器
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
防止TVN1一次熔断器熔断而引起保护误动作
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
防止区外故障时匝间短路保护误动作
α1≈α2时，环流较小，保护有死区
同相不同分支绕组匝间短路
2.单元件横差动保护基本原理
A
B
C
需具有性能良好的 三次谐波滤过器
Id.r (0.2 ~ 0.路保护
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
利用匝间短路时破坏了三相对中性点的对称， 而产生对中性点的零序电压来实现
转子绕组
• 一点接地或两点接地 • 转子励磁回路励磁电流消失
2.发电机的不正常运行状态
定子绕组过电流 对称过负荷 负序过电流 定子绕组过电压 转子绕组过负荷 逆功率等
3.发电机应装设的保护
（1）纵联差动保护； （2）定子绕组接地保护； （3）定子绕组匝间短路保护； （4）发电机外部相间短路保护； （5）负序过电流保护； （6）定子绕组过负荷保护； （7）定子绕组过电压保护；
② 采用具有交流助磁的
TA0
零序电流互感器；
CLX
③ 当相间保护动作时将
Cf
接地保护退出。
中性点附近有死区
三、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护
CT
U>
1
CLX
Cf
中性点附近有死区
整定值：躲正常运 行时的不平衡电压 （包括三次谐波电 压），以及变压器 高压侧接地时在发 电机端所产生的零 序电压。
Id.min A 0
Bα
I res.min
(1)启动电流的整定
C
Id.min Krel (Ier1 Ier2 )
式中 Krel 1.5 ~ 2
Ik.max
Ires
Ier1 0.06Ign
Ier2 0.1Ign
Id.min (0.24 ~ 0.32)Ign 通常取0.3Ign
Id
3.发电机应装设的保护
（8）励磁绕组一点及两点接地保护； （9）失磁保护； （10）励磁绕组过负荷保护； （11）逆功率保护； （12）过励磁保护； （13）失步保护；
3.发电机应装设的保护
（14）大容量发电机还应考虑配置低频 保护、过频保护、起停机保护、误 上电保护、断口闪络保护等；
（15）发电机的非电量保护，如采用水 冷却的发电机应配置断水保护。
I d.max
Id.min A 0
Bα
I res.min
C
(2)拐点电流的整定
Ik.max
Ires.min (0.5 ~ 1.0)Ign
Ires
(3)制动特性的斜率的整定
K Id.max Id.min I I k.max res.min
K 0.2 ~ 0.4
式中 Id.max K I rel unb.max
7.3 发电机定子绕组单相接地 保护
一、发电机定子绕组单相接地时电气量的特征
TA0 C B A
E A
U AD k
α
U CD
U 0 U BD
Cf
机端
U AD (1 )E A U BD E B E A U CD E C E A
Cw E C
E B