第六讲发电机保护

下图为发电机纵差动保护的单相原理图，两组CT特性、变比一致
IDZ.J
I1
I2 I2 -I2
I1
I2
D2
Wg
Wzh
Wzh
IDZ.min
IDZ.J=f (Izh)
Ibp=f (ID.max)
Izh.o
Izh.e
ID.max
I1 I2
I2 I2+
Wzh
I1 DI22
Wg
Wzh
三、定子绕组匝间短路保护
1、定子绕组匝间短路类型 定子绕组接线方式有两种：双星形接线和单星形接线
机端TV 开口三角电压
3U0>
信号
&
t
出口
TV断线
中性点零序电压
3U0>
Hale Waihona Puke 信号t出口
机端TV开口三角
3U 0 >
中性点零序电压 3 U 0>
信号
&
t
&
10
TV断线信号
2）发电机三次谐波电压式定子接地保护
定子绕组匝间短路类型主要有：同相同分支；同相不同分支；不同相间；定子 开焊。
2、单元件式横差电流保护
1）基本原理 ：发生匝间短路故障时，由于双Y接线绕组的中性点连线上有电 流出现，因此，取用中性点连线上的电流可以构成定子绕组的匝间短路保护。
该保护构成简单，灵敏度高，不仅可反应定子绕组的匝间短路故障和分 支绕组的开焊故障，而且还能反应定子绕组的相间短路故障，故可作为发电 机内部短路故障的保护；但保护存在死区，只适用于每相定子绕组为多分支， 且有两个或两个以上中性点引出的发电机。
第六讲 发电机保护
一、发电机故障及异常状态和保护配置
1、发电机故障：主要分为定子绕组故障和转子绕组故障。 定子绕组故障包括：定子绕组的相间、匝间、接地短路。 转子绕组故障包括：转子一点接地、转子二点接地。
2、发电机异常状态：主要有失磁（也可当成故障）、过流、过负荷、过电压、 逆功率、过励磁、低频、失步等。
为防止专用TV一次断线时保护误动，引入TV断线闭锁；另外，为防止区外故障或其他 原因（例如，专用TV回路有问题）产生的纵向零序电压使保护误动，引入负序功率方 向闭锁。负序功率方向判据采用开放式（即允许式）闭锁。保护的逻辑框图如下：
3U0 ＞3U0h
信号
& 出口
3U0＞3U0l (3U0 3U0l ) ＞ Kz (U0.3 U0.3n )
3、保护配置：以上各种状况均有相应的保护给于反应。
二、发电机纵联差动保护
作为反应发电机内部定子绕组及其引出线相间短路的主保 护 。目前大容量发电机组都是采用比率制动特性的纵联差动 保护。所谓比率制动特性就是指继电器的动作电流随外部短路 电流的增大而自动增大，而且动作电流的增大比不平衡电流的 增大还要快。这样就可避免由于外部短路电流的增大而造成继 电器误动作，同时对于内部短路故障又有较高的灵敏度。
专用TV断线
P 2＞0
信号
&
t0
出口
四、定子绕组接地短路保护
1、发电机定子绕组单相接地的特点
由于发电机中性点不直接接地，因此它具有一般不接地系统单 相短路的特点。不同之处在于故障点的零序电压将随定子绕组 接地点的位置而改变。如下图所示。
2、定子绕组接地短路保护
1）基波零序电压型定子接地保护
当发电机定子绕组单相接地时，利用零序电压随接地点而变 化的特点，可以构成基波零序电压保护 。零序电压保护的测量 信号是发电机的零序电压。发电机零序电压可从发电机出口端三 相电压互感器的开口三角形绕组上取得，也可从接地变压器的二 次侧绕组上取得，两种测量方法对同一种接地方式来讲所测得的 零序电压是相同的。而当定子绕组中性点附近接地时，零序电压 数值很小。保护不能起动，因此存在一定的死区。
2）微机发电机横差保护
交流输入回路
发电机单元件横差保护的输入电流，为发电机两个中性点连线上的TA二次电流。以定 子绕组每相两分支的发电机为例，其交流输入回路示意图如下：
发电机定子绕组
A
B C
装置交流模件
逻辑框图
横差保护是发电机内部故障的主保护，动作应无延时。但考虑到在发电机转子 绕组两点接地短路时发电机气隙磁场畸变可能致使保护误动，故在转子一点接 地后，使横差保护带一短延时动作。其逻辑框图如下：
3）微机发电机定子接地保护
（1）基波零序电压式定子接地保护
保护范围为由机端至机内90%左右的定子绕组单相接地故障。保护接入3U0电压， 取自发电机机端TV开口三角绕组两端，或取自发电机中性点单相TV的二次。其交流 输入回路如图下。
装置交流模件
3U0
装置 交流 模件
逻辑框图
当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。可采用的保护逻辑框图如下。
2）发电机100%定子接地保护
随着发电机组容量的不断增大 ，要求定子接地保护应有 100%保护区，不允许存在死区。目前国产发电机基本上都采 用反应基波零序电压和3次谐波电压，以实现定子100%保护区 的接地保护。
该保护装置由两段构成，一段（简称基波部分）保护定子绕 组从机端到中性点的5%～100%，采用基波零序电压原理构成。 另一段（简称3次谐波部分）保护定子绕组从中性点到机端的 0～20%，利用发电机机端3次谐波电压作为动作量，而发电机 中性点的3次谐波电压作为制动量。两段共同构成发电机定子 100%接地保护。当发电机定子绕组的任一点（即100%范围内） 发生接地时，该保护装置按整定的时限动作于信号。
2）微机保护原理
构成原理：该保护反映的是发电机纵向零序电压的基波分量，并用其三次谐波增量 作为制动量。纵向零序电压取自机端专用TV的开口三角输出端。TV应全绝缘,其一 次中性点不允许接地，而是通过高压电缆与发电机中性点联接起来。保护的交流接 入回路如下：
定子绕组
A B
C
装置交流模件
专用TV
3U0
逻辑框图
I hz ＞Ig
转子一点 接地保护动作
&
&
t1
信号
+
出口
3、发电机纵向零序电压式匝间保护
1）基本原理：发电机纵向零序电压式匝间保护，是发电机同相 同分支匝间短路及同相不同分支之间匝间短路的主保护。
定子绕组发生匝间短路时，定子侧有纵向零序电压，这时可采 用反应纵向零序电压的匝间短路保护。其原理接线如下。该保 护原理简单，具有较高的灵敏度，适用于中性点只有三个引出 端子的多分支绕组的发电机上。但须设专用电压互感器，因其 中性点不直接接地，故不能用来测量相对地电压和用于接地保 护。