逆功率

3.7 发电机逆功率与程跳逆功率保护 3.7.1逆功率保护
3.7.1.1保护原理
逆功率保护是作为汽轮机突然停机的保护。

当由于各种原因使汽轮发电机的主汽门突然关闭时，如果出口断路器没有跳闸，则发电机将逐渐过渡到电动机运行状态，此时，发电机由向系统送出有功变为从系统吸收有功。

逆功率运行对机组的主要危害是汽轮机尾部长叶片的过热。

长时间的逆功率运行，残留在汽机尾部的蒸汽与叶片摩擦，使叶片温度达到材料所不允许的温度，一般规定逆功率运行的时间不得超过3分钟。

对于燃气轮机、柴油发电机也有装设逆功率保护的需要，目的在于防止未燃尽物质有爆炸和着火的危险。

逆功率保护的电压取自发电机机端TV ，电流取自发电机中性点（或机端）TA 。

其它
【许继：WFB-100微机型发变组成套保护装置技术说明书】
逆功率保护作为汽轮发电机出现有功功率倒送，发电机变为电动机运行异常工况的保护。

同时，利用这一原理，逆功率保护也可用于程序跳闸的启动元件
逆功率保护反应发电机从系统吸收有功功率的大小，电压取自发电机机端TV ；电流取自发电机机端（或中性点）TA 。

保护按00接线，介入U ac 和I a ，I c ，有功功率为：
ϕcos **ca ca I U P =
φ为电压ca U 超前电流ca I 的角度，动作判据为：
set P P > set P 为逆功率保护当作整定值
保护设有2段延时，短延时t 1（1~5s ）用于发信号，长延时t 2（10~600s ）可用于跳闸 保护动作特性见图5.29.1，保护逻辑见图
5.29.2
P
图1. 保护动作特性
信号
跳闸
图2.发电机逆功率保护逻辑图
技术数据：
a. 最大灵敏度φsen ：1800±50
b. 动作区：1750±50
c. 动作电流：在最大灵敏度下，施加U=Un ，最小动作电流可在一定范围那调整，最灵敏时
动作电流不大于30mA
d. 动作延时整定范围：1段为1~20s ，2段为10~600s
e. 潜动试验：
f. 电流潜动：U ＝0，I ＝10In 不误动
电压潜动：U ＝Un ，I ＝0不误动 定值整定 定值整定计算
a. 动作功率Pset 的计算 )(21P P K P rel set +=
式中：Krel －可靠系数，取0.5～0.8
P 1－汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的2％~4％ P 2－发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取P 2＝（1－η）P gn 其中：η－发电机效率
P gn －发电机额定功率
b. 动作时限
经主汽门接点时，延时1.0~1.5s 。

布景主汽门接点时，延时15s 动作于信号 根据汽轮机允许的逆功率运行时间，动作于解列，一般取2~3min
c. 用于程序跳闸的逆功率继电器作为闭锁元件，其定值一般整定为（1~3）％Pgn
保护定值整定须通过单元管理机，定值清单见下表
工程应用
逆功率保护实际上是在无功功率大范围变动的条件下，检测极小的有功功率，它是高灵敏的有功功率继电器，其硬件部分的电流变换回路和采样通道都是专用的，不能和其它保护公用。

【许继：WFB-100微机型发变组成套保护装置技术说明书】
【NARI-SIMENS 微机发电机成套保护系统】 逆功率保护（ANSI 32）
逆功率保护监视功率方向，当机械能减少，电机从系统吸能是，保护作出反应。

它不仅可以切除发电机还可以保护蒸气机免受损伤。

逆功率是由正序电压、电流来计算，不对该网络故障不会影响测量的精确度，事故跳闸阀门的位置可作二进制输入从而切除命令延时 技术数据：
【NARI RCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书－2001】 逆功率保护
由于各种原因导致失去原动力，发电机变为电动机运行，此时，为防止汽轮机叶片、燃气轮机齿轮损坏，需配置逆功率保护
发电机功率用三相电压、三相电流计算得到，保护动作判据：
zd RP P
逆功率保护需用两段时限，可通过控制字投退。

I 段发信号，固定延时为10s ，II 段时限定值可整定，延时动作于停机出口
逆功率保护定值范围0.5%～10% n p ，n p 为发电机有功额定功率，延时范围0.1～600s 装置还设有一段功率保护，经控制字整定可选择低功率保护或过功率保护，动作于跳闸 保护逻辑
图：逆功率保护逻辑框图
程序逆功率保护
发电机在过负荷、过励磁、失磁等各种异常运行保护动作后，需要程序跳闸时。

保护先关闭主汽门，由程序逆功率保护经主汽门接点闭锁和发电机断路器位置接点闭锁，延时动作于跳闸。

程序逆功率保护定值0.5%～10% n p ，n p 为发电机有功额定功率 保护逻辑
图：逆功率保护逻辑框图
【NARI RCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书－2001】
【IEEE STD C37.102-1995：交流发电机保护的IEEE 标准】
逆功率继电器
从系统角度，发电机的电动机运行方式可定义为像电动机一样从系统吸收有功。

励磁绕组中有励磁电流，发电机仍然和系统保持同步并且如同一个同步电动机。

如果灭磁开关跳开，发电机如同一个感应电机，因此在大多数机组中使用一个监视流入发电机功率的继电器。

这个继电器的灵敏性和整定值决定于原动机类型，因为电动机功率是负荷和原动机空载损耗的函数。

例如，对于汽轮机，这个大的压缩机负荷需要从系统吸收很大的功率，超过机组额定容量的50％，此时逆功率继电器的灵敏度不是很重要。

一个没有圆柱型点火装置的柴油机吸收功率超过额定值的25％，因此，也不存在特别的灵敏度问题。

对于水轮机，当叶片低于机尾痕迹水平时，电动机功率很高。

而在叶片高于机尾痕迹水平时，吸收功率很低，在0.2-2.0％额定功率之间，此时需要一个灵敏的逆功率继电器。

汽轮机运行在完全真空和零输入蒸汽时需要大约0.5-3.0％的额定功率。

一个灵敏的逆功率继电器可以反应出来。

可能存在逆功率继电器检测不到但对原动机有害的运行情况。

特别指出，在很低的功率因素和功率水平下，一些逆功率继电器可能得不到精确的测量。

发电机无功功率的减少可以降低对高精度测量的需要。

这可以通过励磁系统的控制装置或者运行人员干预来完成。

亦可使用其它保护方法或运行报警方式。

逆功率继电器通常带有时延，系统振荡或者并网过程产生功率摇摆时，采用一个60s （通常是30s ）的延时来防止误动。

时延选择应该与发电机的电动机运行方式的允许时间相配合。

【IEEE STD C37.102-1995：交流发电机保护的IEEE 标准】
3.7.1.2逻辑框图
逆功率保护包括一段两时限保护，其中第一时限动作后作用于信号，第二时限动作后作用于跳闸。

其逻辑框图如图3-16-1所示。

图3-7-1 逆功率保护逻辑框图
3.7.1.3整定内容
（1）逆功率定值1n P
（2）逆功率一时限时间定值1t （3）逆功率二时限时间定值2t
3.7.1.4保护的整定计算
保护的动作功率1n P 和延时元件1t 、2t 参考导则和机组实际情况整定。

3.7.2程跳逆功率保护：
3.7.2.1保护原理
我国大型汽轮发电机的运行情况说明超速对汽轮发电机是最危险的事故之一，严重超速可能彻底毁坏汽轮发电机组，增设“程序跳闸方式”可为运行带来安全保障。

程序跳闸是一项措施，可以有效地避免汽轮发电机组在停机过程中可能产生地超速或飞车。

按程序跳闸方式，当手动停机、连锁停机、或某些继电保护动作后，不是首先跳发变组断路器，而是首先关主汽门，以避免主汽门或导水翼机构卡滞或关闭不严情况下的发电机停机。

当主汽门完全关闭后，经过一定时间，发电机从发电状态转变为电动机运行状态，整定值很小的逆功率继电器动作，再跳开发电机或发变组开关。

设置2套逆功率保护，其中一套（小定值）用于程序跳闸，该逆功率保护接点与主汽门关闭接点串接，经压板构成出口回路，
跳闸
用户可以根据实际情况选择“程序跳闸方式”的投切
程跳，对于汽轮发电机，首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁；对于水轮发电机，首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器并灭磁。

用于程序跳闸的逆功率继电器作为闭锁元件，其定值一般整定为()e P %3~1（发电机额定功率），且程跳逆功率的整定时间一般小于逆功率的时间。

3.7.2.2逻辑框图
逻辑框图如下：
图3-7-2 程跳逆功率保护逻辑框图
3.7.2.3整定内容
（1） 程跳逆功率保护定值2n P ：整定输入为正，实为逆功率，单位（W ） （2） 程跳逆功率保护的延时时间t1：单位（s ）
3.7.2.4保护的整定计算
保护的动作功率2n P 和延时元件1t 参考导则和机组实际情况整定。

附录
【300MW机组发变组保护配置分析（内有程跳逆功率），龚宇红，电力自动化设备，1999.2】
据1991年新保护规程规定，出口方式中增加了“程序跳闸”一项。

程序跳闸是一项措施，可以有效地避免汽轮发电机组在停机过程中可能产生地超速或飞车。

按程序跳闸方式，当手动停机、连锁停机、或某些继电保护动作后，不是首先跳发变组断路器，而是首先关主汽门，以避免主汽门或导水翼机构卡滞或关闭不严情况下的发电机停机。

当主汽门完全关闭后，经过一定时间，发电机从发电状态转变为电动机运行状态，整定值很小的逆功率继电器动作，再跳开发电机或发变组开关。

引进美国的平圩1＃机、引进法国设备的元宝山2＃机，设计都考虑了“程序跳闸方式”。

我国大型汽轮发电机的运行情况说明超速对汽轮发电机是最危险的事故之一，严重超速可能彻底毁坏汽轮发电机组，增设“程序跳闸方式”可为运行带来安全保障。

所以在阳二过程设计中也考虑用“程序跳闸方式”，设置有2套逆功率保护，其中一套（小定值）用于程序跳闸，该逆功率保护接点与主汽门关闭接点串接，经压板构成出口回路，用户可以根据实际情况选择“程序跳闸方式”的投切
【300MW机组发变组保护配置分析（内有程跳逆功率），龚宇红，电力自动化设备，1999.2】。