发电机保护装置调整试验

发电机保护原理介绍及装置调整试验

第一节发电机保护的配置

一发电机的故障及不正常运行方式

1 发电机的故障

（1）定子绕组的故障

定子绕组的故障主要有：相间短路（二相短路、三相短路）

接地故障：单相接地、两相接地短路故障

匝间短路（同分支绕组匝间短路，同相不同分支绕组之间的

短路）。

（2）转子绕组的故障主要有：转子绕组一点接地及二点接地，部分转子绕组匝间短路。

2 发电机异常运行方式

发电机不正常运行方式主要有：定子绕组过负荷，转子绕组过负荷，发电机过电压；发电机过激磁，发电机误上电、逆功率、频率异常、失磁、发电机断水及非全相运行等。二发电机保护的配置

发电机定子绕组或输出端部发生相间短路故障或相间接地短路故障，将产生很大的短路电流，大电流产生的热、电动力或电弧可能烧坏发电机线圈、定子铁芯及破坏发电机结构。

转子绕组两点接地或匝间短路，将破坏气隙磁场的均匀性，引起发电机剧烈振动而损坏发电机；另外，还可能烧伤转子及损坏其他励磁装置。

发电机异常运行也很危险。发电机过电压、过电流及过激磁运行可能损坏定子绕组；大型发电机失磁运行除对发电机不利之外，还可能破坏电力系统的稳定性。其他异常工况下，长期运行也会危及发电机的安全。

为确保发电机安全经常运行，必需配置完善的保护系统。

1 短路故障的主保护

发电机内部短路故障的主保护有：纵差保护，横差保护（单元件横差及三元件横差保护），发电机定子绕组匝间保护（主要有单元件横差保护、纵向零序电压匝间保护及负序功率方向保护），转子两点接地保护，励磁变纵差保护。

2 短路故障的后备保护

发电机短路故障的后备保护主要有：复压闭锁过流保护，对称过流及过负荷保护，不对称过流及过负荷保护、负序过电流保护，转子过流及过负荷保护、转子两点接地保护、带记忆的低压过流保护。

3 其他故障保护

发电机单相接地保护，发电机失磁保护。

4 发电机异常运行保护

发电机异常运行保护有：发电机过电压保护，发电机过激磁保护、逆功率保护，转子一点接地保护，定子过负荷保护、非全相运行保护、大型发电机失步保护、频率异常保护等。

5 开关量保护

发电机断水保护等。

6 临时性保护

所谓临时性保护是指：发电机正常运行时应退出的保护。其中有发电机误上电保护及发电机启、停机保护等。

第二节发电机纵差保护

发电机纵差保护，是发电机相间故障的主保护。

一基本概念

1.保护输入回路

发电机纵差保护，按比较发电机中性点TA与机端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，图1为发电机完全纵差保护的交流接入回路示意图；

图1 发电机完全纵差保护交流接入回路示意图

2.动作方程

DGT801系列发电机差动保护装置，为提高区内故障时的动作灵敏度及确保区外故障时可靠不动作，一般采用具有二段折线式动作特性的差动元件。其动作方程为

⎩⎨

⎧〉+-≥≤≥zo z dz z z z d z z dz d I I I I I K I I I I I 0

00

0)(

式中：d I －差动电流，N

S d I I I += z I －制动电流， 2

N

S z I I I -=

，

z K －比率制动系数；

0z I －拐点电流，开始起制动作时的最小制动电流；

0dz I －初始动作电流； N

I 、S I －分别为中性点及机端差动TA 的二次电流；

3.动作特性

发电机纵差保护其动作特性一般为两段拆线式。根据其动作方程，可以划出如图2所示的动作特性。

图2 差动保护的动作特性

在图2中： I dz —动作电流； I zd —制动电流； I dzo —初始动作电流； I zdo —拐点电流； K z —比率制动系数。

由图2可以看出，纵差保护的动作特性由二部分组成：即无制动部分和有制动部分。

这种动作特性的优点是：在区内故障电流小时，它具有很高的动作灵敏度；在区外故障时，它具有较强的躲过暂态不平衡电流的能力。

4．动作逻辑框图

发电机纵差保护的出口方式，有两种设置：单相出口方式及循环闭锁出口方式。当采用循环闭锁出口方式时，为提高发电机内部及外部不同相同时故障时保护动作的可靠性，采用负序电压解除循环闭锁（即改成单相出口方式）。对于单相出口方式，设置专门的TA 断线判别，并当差电流大于解除TA断线闭锁电流倍数Ict时可解除TA断线判别功能。

两种出口方式的逻辑框图，分别如图3和图4所示。

图3 单相出口方式的发电机纵差保护逻辑框图

出口

图4 循环闭锁出口方式发电机纵差保护逻辑框图

二调整试验

1 两侧差动电流通道平衡状况的检查

若两侧差动电流通道调整不一致或特性相差较大，则在正常运行时就会产生较大的差流，甚至可能造成保护误动。另外，在长期运行之后，两侧构成通道的硬件系统的特性可能发生变化，形成不平衡。因此，为了提高纵差保护的动作可靠性，在保护出厂时，或投运前（出厂验收或安装后）校验或定期检验时，校验两侧通道的平衡状况是必要的。

⑴试验接线

检查差动保护两侧通道平衡状况的试验接线如图5所示。

图5 检查通道平衡试验接线在图5中：

I a 、I

b

、I

c

、I

N

—分别为机端差动TA二次三相电流接入端子；

I’

a 、I’

b

、I’

c

、I’

N

－分别为中性点差动TA二次三相电流接入端子。

⑵试验方法

操作触摸屏，调出差动保护实时参数的显示界面或显示有差动保护A相差流的界面。

操作测试仪，使其输出电流分别为I

e 及5I

e

（I

e

—差动保护TA二次标称额定电流，一

般等于5A）的工频电流，观察并记录屏幕显示的差电流。

再将试验仪I

A 端子上的输出线分别接到

b

I、'

b

I及

c

I、'

c

I端子上，重复上述试验观

察及记录。

要求屏幕显示电流值清晰、稳定，完全纵差保护，记录的各差流的最大值应不大于2%I

e （即小于0.1A）。

要求：计算值与实测值的最大误差不大于5%。否则，应对被试通道重新进行调整。

对于DGT801系列由软件调通道的保护装置，可修改某一侧的相位或幅值系数来调节平衡。

2 初始动作电流的校验

⑴试验接线

试验接线如图6所示。

图6 初始动作电流试验接线

在图6中：