发电机保护.ppt
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章 发电机保护
7.1 发电机的故障、不正常工作状态及保护方式
发电机保护是保护发电机免受短路故障损坏的重要自动 装置。当发电机内部短路故障时，继电保护装置在很短的 时间内发出动作命令，保护发电机免受短路电流的损坏。
发电机的故障类型：
a、发电机定子绕组相间短路（d1故障）； b、发电机定子绕组匝间短路
（2）负序电流产生的定子合成磁场切割转子，会在转子本 体和各部件（如阻尼条）上感应两倍工频的涡流。
（3）由于转子本体和各部件的自阻抗很小，涡流很大，导 致转子过热，甚至烧坏转子本体表面及阻尼条。
（4）使发电机转子产生100HZ的交变振动
发电机承受负序电流的能力：发电机定子绕组流过一定负序 电流时，不使转子损坏的可以经受该负序电流存在的时间。
U op是动作电压门槛值。
单相接地基波零序电压保护只能 保护定子绕组靠近机端的85%左 右。
发电机定子绕组接地保护
100%保护区的定子单相接保护： 由两种保护共同组成 （1）基波零序过电压保护 （2）三次谐波零序电压保护
基波零序过电压保护负责定子绕组靠近机端85 的部分； 三次谐波零序电压保护负责定子绕组靠近中性点的15 部分。
7.4 发电机负序电流保护
对于容量为5万kW以上的发电机，需配置负序电流保护。 不对称负荷或故障引起的定子绕组负序电流的危害：在转子 本体和各部件上感应电流，导致转子过热，甚至烧伤转子。
负序电流危害产生的原因：
（1）定子绕组负序电流产生的定子合成磁场与正序电流产生 的磁场转向相反，即逆转子旋转方向的旋转。相对于转子来 说以2倍同步转速相对旋转。
定子负序电流越大，发电机可以承受的时间越短；定子负序 电流越小，发电机可以承受的时间越长。
发电机转子发热所容许的负序电流 I2 （标么值）和时间t 之
间的关系可以表示为：
t
A
I
2 2
防止定子负序电流危害 的措施是配置负序电流 保护。
（1）负序定时限过电流保护，分为两段。 （2）负序反时限过电流保护
7.5 发电机的失磁保护
单元件横差动电流： I r 动作条件是：Ir Iset ，其中 I set 是动作整定值
单元件横联差动保护可以反应相间短路和匝间短路故障。
发电机的匝间短路保护 三、反应零序电压的匝间短路保护（纵向零序过电压保护）
当发电机内部发生匝间短路 或发生对中性点不对称的各 种相间短路时，TV输出纵向 基波零序电压，纵向零序电 压保护正确动作。
（1）绕组同相同分支匝间短路（d2故障） ； （2）绕组同相不同分支匝间短路（d3故障） ； c、发电机定子绕组单相接地短路； d、发电机转子励磁回路一点或两点接地（d4故障） ； e、失磁（低励）故障。
发电机的不正常工作状态：
a、定子绕组过电流和定子过负荷； b、定子绕组负序过电流和负序过负荷；
发电机失磁是指发电机的励磁电流突然全部消失或部分消失。
发电机失磁故障的危害： （1）从系统中吸收大量无功功率，使系统电压降低，可能导致 系统不稳定； （2）发电机失磁进入异步运行状态，转子表面感应差频电流， 引起转子过热； （3）定子过电流； （4）异步运行后，发电机转矩、有功功率剧烈波动。
发电机失磁阻抗判据的工作原理： 根据发电机失磁后机端测量阻抗Z的变化轨迹来识别失磁故障。
动作判据：3U0 UZ
7.3 发电机定子绕组单相接地保护
反应基波零序电压的发电机接地保护（横向零序过电压保护）
正常情况下,发电机三相电压中的 基波零序电压3Uo很小；当定子 绕组单相接地故障时,就出现3Uo。 利用基波零序电压构成定子绕组 单相接地保护，采用过电压继电 器，其动作电压为 ：
3U0 Uop
A相横差动电流：Ir.A Ia1 Ia2 ，如果 Ir.A Iset，认为故障。 B相横差动电流：Ir.B Ib1 Ib2，如果 Ir.B Iset，认为故障。 C相横差动电流：Ir.C Ic1 Ic2，如果 Ir.C Iset，认为故障。
发电机的匝间短路保护 二、单元件横联差动保护
7.2 发电机定子绕组短路故障的保护 发动机定子绕组短路包括（1）相间短路；（2）匝间短路
把纵联电流差动保护原理应用于发动机就构成了发电机纵差 动保护。
A相差动电流：Ir Ia IA ，当Ir Iset 时，认为内部短路。
发电机差动保护只能反映发电机内部相间短路故障。
发电机的匝间短路保护 一、横差动保护，可以反应定子绕组的相间短路和匝间短路。
由于外部不对称短路和不对称负荷引起。 c、发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压； d、由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率 ； e、由于励磁回路故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷； f、 发电机频率上升或下降。
针对发电机故障和不正常运行状态，应该配置的发电机保护：
a、纵联差动保护，反应发电机定子绕组及引出线相间短路； b、定子绕组匝间短路； c、定子单相接地保护； d、过电流保护 ； e、对称过负荷保护； f、 励磁回路接地保护 g、失磁保护 h、 失步保护 I、转子过负荷保护 j、逆功率保护 k、定子绕组过电压保护 L、发电机过励磁保护
发电机失磁保护的逻辑原理图
7.1 发电机的故障、不正常工作状态及保护方式
发电机保护是保护发电机免受短路故障损坏的重要自动 装置。当发电机内部短路故障时，继电保护装置在很短的 时间内发出动作命令，保护发电机免受短路电流的损坏。
发电机的故障类型：
a、发电机定子绕组相间短路（d1故障）； b、发电机定子绕组匝间短路
（2）负序电流产生的定子合成磁场切割转子，会在转子本 体和各部件（如阻尼条）上感应两倍工频的涡流。
（3）由于转子本体和各部件的自阻抗很小，涡流很大，导 致转子过热，甚至烧坏转子本体表面及阻尼条。
（4）使发电机转子产生100HZ的交变振动
发电机承受负序电流的能力：发电机定子绕组流过一定负序 电流时，不使转子损坏的可以经受该负序电流存在的时间。
U op是动作电压门槛值。
单相接地基波零序电压保护只能 保护定子绕组靠近机端的85%左 右。
发电机定子绕组接地保护
100%保护区的定子单相接保护： 由两种保护共同组成 （1）基波零序过电压保护 （2）三次谐波零序电压保护
基波零序过电压保护负责定子绕组靠近机端85 的部分； 三次谐波零序电压保护负责定子绕组靠近中性点的15 部分。
7.4 发电机负序电流保护
对于容量为5万kW以上的发电机，需配置负序电流保护。 不对称负荷或故障引起的定子绕组负序电流的危害：在转子 本体和各部件上感应电流，导致转子过热，甚至烧伤转子。
负序电流危害产生的原因：
（1）定子绕组负序电流产生的定子合成磁场与正序电流产生 的磁场转向相反，即逆转子旋转方向的旋转。相对于转子来 说以2倍同步转速相对旋转。
定子负序电流越大，发电机可以承受的时间越短；定子负序 电流越小，发电机可以承受的时间越长。
发电机转子发热所容许的负序电流 I2 （标么值）和时间t 之
间的关系可以表示为：
t
A
I
2 2
防止定子负序电流危害 的措施是配置负序电流 保护。
（1）负序定时限过电流保护，分为两段。 （2）负序反时限过电流保护
7.5 发电机的失磁保护
单元件横差动电流： I r 动作条件是：Ir Iset ，其中 I set 是动作整定值
单元件横联差动保护可以反应相间短路和匝间短路故障。
发电机的匝间短路保护 三、反应零序电压的匝间短路保护（纵向零序过电压保护）
当发电机内部发生匝间短路 或发生对中性点不对称的各 种相间短路时，TV输出纵向 基波零序电压，纵向零序电 压保护正确动作。
（1）绕组同相同分支匝间短路（d2故障） ； （2）绕组同相不同分支匝间短路（d3故障） ； c、发电机定子绕组单相接地短路； d、发电机转子励磁回路一点或两点接地（d4故障） ； e、失磁（低励）故障。
发电机的不正常工作状态：
a、定子绕组过电流和定子过负荷； b、定子绕组负序过电流和负序过负荷；
发电机失磁是指发电机的励磁电流突然全部消失或部分消失。
发电机失磁故障的危害： （1）从系统中吸收大量无功功率，使系统电压降低，可能导致 系统不稳定； （2）发电机失磁进入异步运行状态，转子表面感应差频电流， 引起转子过热； （3）定子过电流； （4）异步运行后，发电机转矩、有功功率剧烈波动。
发电机失磁阻抗判据的工作原理： 根据发电机失磁后机端测量阻抗Z的变化轨迹来识别失磁故障。
动作判据：3U0 UZ
7.3 发电机定子绕组单相接地保护
反应基波零序电压的发电机接地保护（横向零序过电压保护）
正常情况下,发电机三相电压中的 基波零序电压3Uo很小；当定子 绕组单相接地故障时,就出现3Uo。 利用基波零序电压构成定子绕组 单相接地保护，采用过电压继电 器，其动作电压为 ：
3U0 Uop
A相横差动电流：Ir.A Ia1 Ia2 ，如果 Ir.A Iset，认为故障。 B相横差动电流：Ir.B Ib1 Ib2，如果 Ir.B Iset，认为故障。 C相横差动电流：Ir.C Ic1 Ic2，如果 Ir.C Iset，认为故障。
发电机的匝间短路保护 二、单元件横联差动保护
7.2 发电机定子绕组短路故障的保护 发动机定子绕组短路包括（1）相间短路；（2）匝间短路
把纵联电流差动保护原理应用于发动机就构成了发电机纵差 动保护。
A相差动电流：Ir Ia IA ，当Ir Iset 时，认为内部短路。
发电机差动保护只能反映发电机内部相间短路故障。
发电机的匝间短路保护 一、横差动保护，可以反应定子绕组的相间短路和匝间短路。
由于外部不对称短路和不对称负荷引起。 c、发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压； d、由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率 ； e、由于励磁回路故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷； f、 发电机频率上升或下降。
针对发电机故障和不正常运行状态，应该配置的发电机保护：
a、纵联差动保护，反应发电机定子绕组及引出线相间短路； b、定子绕组匝间短路； c、定子单相接地保护； d、过电流保护 ； e、对称过负荷保护； f、 励磁回路接地保护 g、失磁保护 h、 失步保护 I、转子过负荷保护 j、逆功率保护 k、定子绕组过电压保护 L、发电机过励磁保护
发电机失磁保护的逻辑原理图