发电机过电流及接地故障保护
發電機過電流及接地故障保謢
本章中,我們將探討一些發生於發電機系統之故障狀況及對應每一情況需使用何種電驛做保謢. 並說明每一電驛有關其在單一或多個電力構成系統中之用途. 對應各種不同情況,將有很多電驛可以做保謢使用. 其主要保謢使不造成發電機及其原動機損壞. 其同時並做外部電源系統及其供電設備之保謢.
我們必需衡量去加裝一專門電驛以保謢發電機不受損所增加之成本. 也許有人認為發電機損壞其並無啥麼大不了,因其僅佔設備投資中之一極小百分率. 唯,必需考慮到當無法維持運轉及負載供應時之衝擊影響. 要知道當無法持續運轉及生產時,其損失將比發電機組來得多. 對於百萬瓦額定之機組而言,其並無一決定之標準.
對稱成份
在討論主要話題之前,先說明幾個對於所有電驛回路均成立之基本觀念. 要分析三相電源系統中之電流對稱成份時,其牽涉到數學技術. 雖然我們不做細節討論,但了解其大概將會很有幫助,因為許多電驛都是設計去偵測對稱之相序成份.
於三相電源中,其由三個不同之成份組成; 即正序,負序,及零序. 於平衡之三相電源,其各相電流及電壓均相等並各相隔120度以及相序為123. 於此情況,其電流如圖1所示全部為正相序.
圖1: 平衡之三相系統
如為不平衡負載或發生故障時,其將含有負序,零序及正序電流. 其負序成份如圖2所示. 可看到其電流為等距間隔120度及大小相等但相序為321. 負序電流對於旋轉機械會造成損害. 於平衡之系統,正常不會出現這些電流,必須使用電驛去偵測這些不良之電流去採取適當措施.
圖2:負序電流成份
最後一個電流成份為零序電流. 於Y接系統中,我們常稱此電流成份為接地或中性點電流. 圖3表示零序電流成份,其彼此間為同相及大小均相等. 電驛使用接地保謢措施測量零序電流. 於平衡之系統,其電流全部為正序電流. 當系統有不平衡時,則全部三個相序電流成份均會存在.
圖3:零序電流
儀表變比器
大多數之保謢電驛其為偵測電力系統之電流,電壓之一或兩者. 通常會使用電位及電流變比器去隔離電力線路之高電壓及同時供應電驛一值其比例縮小於電路值以使電驛可以做成極小及減低成本. 標準之儀表變比器其有一相同之二次輸出,如此電驛可以做成標準. 大部份的美國保謢電驛其連續額定為接受5安培及120伏60周. 而歐洲版本則為額定1安培及120伏50周.
儀表變比器其重要性高於保謢電驛. 如儀表變比器未給予正確輸入,則電驛即不能正確檢出. 很不幸的,於故障發生時,其最困難點即為維持精確度去反映一次側之實際波形使提供精確的二次側信號給電驛. 故一個好的儀表變比器等級要比一個好的保謢電驛等級重要.
圖4舉一簡單變比器之圖形做說明. 圖中之變比器為使用黑點去表示變比器之極性. 即如輸入為交流信號,其黑點之意思為當變比器之一次電壓極性記號處為正極時,其二次極性記號處之電壓也將為正極.
圖4:簡單變比器
一電位變比器,有時或稱電壓變比器,為設計去將分電電路之一次電壓轉變降低成大小120伏左右之二次電壓,如此才可供應給電驛及電表回路使用. 其經常以PT及VT做代號.
每一變比器有其固定之轉換比. 例如,一分電回路之VT其為使用於一次額定7200伏及二次為120伏. 則其操作電壓名稱為"7200比120",或說成60比1. (60:1)表示其匝數比.
VT之銘板也註明其伏-安額定. 表示此VT可以接受而不會影響其精度之負載量或稱"負擔". 於檢測回路中之每一電表或電驛都會多少增加VT所需提供之負擔. 如VT提供過多之負擔時,則其電壓降低以及VT之熱積量都將超過所允許範圍.
電流變比器為用來將一次側之大電流值轉換成電驛及電表可使用之範圍. 電流變比器之標稱比值為其一次側電流和二次側電流之比值. 或稱其為CT之最大連續電流額定. 例如,標稱比值為1200:5表示其一次側有1200安培時,則其二次側將為5安培. 這也是該比流器之最大連續額定值.
電流變比器之等級為電驛工程師所面臨之最重要考慮之一. 如我們所知,於正常電流值時,CT 之性能將非常精確. 但,於大的故障電流值時,CT則會變成飽合使二次電流停於低值,造成電驛不會動作. 圖5為600:5多比值CT,等級C100之二次側激磁特性. CT等級為表示CT可工作之能力範圍. 如CT工作於曲線之"膝蓋點"左方時,其可維持精準度. 但如CT操作於膝蓋點之右方,則CT即會因其二次側激磁電流過大產生飽合,造成CT之精確度偏離很大. 於飽合之CT,其產生之二次側電流將總是較少於應有之值,及有時會低到造成電驛在系統異常時無法動作.
C100表示該CT於20倍之額定電流(100安培)時,產生100伏電壓內,其誤差可維持在10%以內.
C400則表示CT其於20倍額定電流(100安培)時,產生400伏電壓內,其誤差可在10%以內,等等. CT等級較高,則較不會產生飽合. 但較高等級之CT其較貴,所以不能老是選用最高等級之CT.
可以依計算去檢查CT等級是否足夠使用. 圖6為CT供應一單一電驛線圈之說明. 假設我們使用圖5之CT取其100:5比值. 則如一次電流為100安培時,其二次電流應為5安培. 此二次電流將流經都會有一小值電阻之電驛,導線,及CT. 當電流流過電阻時,其會造成壓降. 如電壓降大過CT之能力時,其將造成CT飽合及使CT無法產生所要之二次電流.
圖5: 於600:5多比值之等級E100比流器,其典型之激磁曲線
於二次電流5安培之CT,我們已知以下數據:
電驛負擔= 0.106歐姆
導線電阻= 0.40歐姆
CT二次電阻= 0.082歐姆
則CT二次側之總電阻= 0.588歐姆
則要驅動5安培之電流,其二次側之電壓需為5x0.588=2.94伏. 從圖5得知,此CT在到達飽合之前,可以產生12-15伏電壓,故表示於5安培之負載電流其性能將保持良好.
現在,我們計算當故障電流值為2500安培時之CT性能. 其二次電流將變成125安培. 即二次負擔為:
電驛負擔= 0.058歐姆
導線電阻= 0.40歐姆
CT二次電阻= 0.082歐姆
總電阻於CT二次側= 0.540歐姆
要使125安培電流通過電驛,其所需電壓將為125x0.54=67.5伏. 從圖5中,可看到此時之CT 將過份飽合. 如此對保謢電驛言,即將不能被接受.
此問題可以經由選擇另一不同比值之CT,或較高等級之CT,或降低CT之負擔來修正. 一般機電式電驛其負擔通常會較大,尤其在電流值較高時. 如電流回路中含有兩或三個電驛時,則要考慮之問題會更多. 選用固態靜止型電驛,因其負擔非常低,對於改善許多CT飽合之問題為一有效之方法.
圖6: 電驛接線圖
接地故障保謢
首先幾個例子為具有三個不同阻抗值之接地方式;低,中及高. 其阻抗值為依不同用途而有不同. 發電機中性點或變壓器之接地位置也會影響到保謢之方式. 後面我們會說明使用於小機器和大機器間之不同.
接地故障於發電機繞組內之位置,及接地阻抗值,將決定此故障電流之值. 此值為比例於接地故障點之故障發生前之電壓,即圖7之Vfg. 假設其產生之電壓沿著繞線之各段均相同,其電流值為直接比例於其點至發電機中性點之距離. 於距中性點之10%故障時,其將產生當故障發生於發電機出口線端子之故障電流之10%. 於接近中性點時,其電流值也減小至趨近零,其絕緣之應力也減小,使得接近中性點處會發生故障之可能性變得很小.
圖7: 發電機繞組內之故障位置決定故障電流值
如圖8,使用差動電驛(87G)即足夠靈敏去偵測一做低阻抗接地之發電機繞組之接地故障. 如一情況,其發電機出口線端子完全接地故障時,其故障電流為超過額定電流之100%以上. 於BASLER之87G電驛,其差動電驛動作值之百分率可調設定範圍為從0.1-1.6A;建議動作值要設定較低時,其需選用較高品質之比流器(例如C400)以及CT的吻合度要很好(例如精度等級相同及其負擔相等). 於小的發電機一般之設定建議值為0.4A.
圖8: 接地故障電驛-使用於低阻抗接地之發電機系統
87G電驛之配置如圖8所示,其中之51N電驛為做87G及外部電驛之二道保謢. 如87G未裝上或於接地故障其不夠靈敏時,則51N可做為發電機之主要保謢. 87G的優點為其不需要有延遲去和外部電驛做保謢協調,而51N則需要做延遲.
中性點CT之選擇為於發電機出口線端子完全接地故障時,其需最少產生5A之二次電流,以使接近發電機中性點之故障能有足夠之電流產生. 例如,於出口線端子故障時,其發電機接地電流為1000A,則中性點CT之比值不能選超過1000/5者. 於距中性點10%處發生故障時,如CT 為1000/5A,其51N之電流將為0.5A.
圖9為一做高電阻接地之裝置直結系統(其發電機及昇壓變壓器為直接做連接而低壓側不附斷路器). 其電阻及電壓檢測電驛為連接於分電變壓器之二次側. 其分電變壓器之一次側電壓額定為相等於,或大於,發電機之額定相電壓,而其二次側額定為240V或120V. 而電阻則跨接於變壓器之二次側. 其經由變壓器反映至一次側時,於效果上形成一高電阻.
Rp = RsxN2
Rp=效果上之一次電阻值
Rs=實際之二次電阻值
N=分電變壓器之匝數比
圖9: 做高電阻接地之裝置直結系統
以分電變壓器及二次電阻做高阻抗接地時,其發生於發電機出口線端子之單相對地故障電流即可大大的降低. 典型上,其電阻器之值為選擇限制中性點故障電流為5-10A. 分電變壓器之作用為將保謢回路和系統隔離及降低電壓至可使用之值.
圖9為由59N過電壓電驛及一27-3N之三次諧波低電壓電驛組成之保謢回路配置. 於正常操作時,59N電驛對於三次諧波電壓不會產生反應(參圖10). 此59N元素可保謢至約發電機中性點之90%(參圖7),但於故障點接近至中性點時,因產生之故障電流減低,使其無法動作. 但於此故障時,故障發生前流經發電機接地之三次諧波會被中斷,使得27-3N變成復歸狀態. 27-3N 除了做接地故障之偵測功能外,其還做一很有價值之監視功能;即如系統之接地有短路或開路發生時,則27-3N會被復歸. 圖9之59過電壓電驛為管制27-3N電驛用,如此於發電機無運轉時,其86閉鎖電驛即可做復歸;否則無法供應磁場電源. 於磁場供電後,59電驛動作,27-3N 即開始做保謢. 59電驛應該設定為約額定電壓之90%. 或可使用於主斷路器之"a"輔助接點去取代59電驛做27-3N跳脫之管制. 即,於磁場供電到電壓達同步後(發電裝置可投入於電源線),59電驛才准許27-3N去提供保謢.
圖10: 於接近發電機中性點發生接地故障,其流經發電機系統接地之三次諧波
電流將減低,使得27-3N成為復歸狀態.
如有Y-Y變壓器連接於機器之接線端子,其二次側之VT中性點不可做接地,以免於其二次側有接地故障時,59N會動作. 反而,必需在其三相導線中之一做接地. 如此才可避免其發生二次側接地故障時,59N電驛會跨有電壓.
Basler之59N電驛同時包含有過電壓(59N)及低電壓(27-3N)檢測. 其連續額定為360V及具有濾波器可去除至少40分貝(100:1)於過電壓元素之第三諧波. 此濾波器防止於發電機及其相接公共電源及變壓器之對地電容之三次諧波流動造成電驛跳脫. 第三諧波元素(27-3N)為保謢於發電機定子繞組接近中性點末端之故障. 此元素之基本波頻率摒除為最少40分貝(100:1).
圖9之51GN電驛為檢測定子接地故障之第二個方法. 如定子有接地故障而沒有發覺時,其將造成很大災害,最後會造成多相短路之高故障電流流動,所以多追加一個保謢是合理的. 51GN 為一延時過電流電驛,其動作值設定需在其正常諧波電流以上. 其設定值約為1安培.
圖11為供給電源線和發電機公共電源線連接之情形. 其需加強措施去保謢這個接地電阻低於裝置直結系統很多之系統. 其需選擇較低之電阻接地以減小於電弧故障時所產生之瞬間過電壓.
圖11:中電阻接地時之87N接地差動保謢電驛
圖11中之接地電阻為選擇使在發電機出口線端發生接地故障時之電流最少為額定電流之5%以上. 其標識為87N保謢,但實際使用Basler之67N電驛. 於發電機內部故障時,發電機之中性點電流供應為電驛之"極化"電流及使電驛動作. 如為外部故障時,由於相CT之飽合度不相同會使電驛產生一些操作電流. 於此情況下,如至故障點間之導線阻抗均相等則60HZ發電機之中性點電流將為零,使得67N電驛因為無"極化"電流而不會去動作.
於小型發電機,其偵測接地故障最簡單及最靈敏之方法為圖12所示之接地檢測方式. 其接地檢測為使發電機之相導線通過窗口型比流器. 此接地檢測CT為於同一時間測量所有三相之電流及將其合成後輸出為CT不平衡或稱中性點電流. 此檢測方式之優點為其成本低及不會有因CT不同產生不相同飽合特性之情形. 其主要受限於可通過CT窗口之物理尺寸. 其發電機之接地線不可通過CT窗口因如此會抵消相導線之不平衡. 其中之50/51GS電驛為一般之延時及瞬時過電流電驛.
圖12:窗口型CT使用於金屬遮蔽導體做接地故障保謢時之典型應用
如發電機對接地檢測CT而言過大時,則需如圖13所示使用分開之相CT. 其接地過電流電驛為位於三相電流變比器之回程路徑側. 此殘餘接線為將三相電流加總使僅有接地電流通過電驛. 此檢測方式因其使用不相同之比流器故其不如接地檢測CT方式來得靈敏及精確. 於故障發生時,CT將於不同點產生飽合,造成有不要之電流流經電驛. 要改進此狀況可使用較高等級之CT,或可提高50/51電驛之設定值去解決此問題.
圖13: 分開CT之方式
圖14表示有追加相過電流電驛時之相同接線. 如有使用相過電流電驛時,我們可以利用相同之CT去同時做接地故障保謢. 其使用條件為和圖13相同.
圖14: 過電流電驛
發電機之過電流保謢
圖14之過電流電驛(51A,51B,51C)主要做為小型發電機之相故障保謢. 於大型發電機,他們被當做為二道保謢. 此電驛為延時過電流電驛,其需連接至發電機中性點側之CT. 如將此延時過電流電驛裝於發電機之高電位端時,則可能無法偵測到於機器內靠近中性點末端之繞線發生之相短路故障.
當接近發電機之出口線端發生多相故障時,其端電壓會降低. 其衰減速率為根據機器之衰減特性及其電壓調整器之反應. 其電流輸出將如圖15所示,很自然的,直接跟著電壓降低. 如延時過電流電驛(元件51)要有用,則其必需在電流衰變到電驛動作值以下之前即需動作. 不幸的,其定子可能會有因端電壓不足,而致其故障電流在發電機滿載能力以下之情形. 要解決此問題,可以於延時過電流電驛中加入一電壓元素. 此電壓元素並可分為電壓限制或電壓控制型兩種. 此元件於Basler之電驛編碼為51/27C(電壓控制)及51/27R(電壓限制).
圖15:典型之發電機遞減曲線
電壓控制過電流電驛(51/27C),其電壓元素會產生一電壓抑制信號去阻止電驛動作,直到其檢測之電壓低到預設極限值以下時,如圖16所示. 有電壓控制之過電流電驛為於預計故障電流會低於滿載電流值並且發電機之電壓會低於電壓監視回路之電壓抑制設定值以下時,使用去提供靈敏之保謢.
圖16: 電壓控制之動作
於單機之發電機系統應用中,其常會有如圖17所示之馬達起動時之偶然電壓下沉情形. 此時其電壓抑制調整需設定足夠低以避免電驛於電壓下沉可恢復時被動作及設定足夠高去准許電驛在電流跌落至電驛動作點以下之前去動作.
圖17: 馬達起動時之電壓下沉情形
電壓抑制型延時過電流電驛(51/27R)其依檢測電壓值去調整電流之動作點. 如圖18所示,當監視之電壓跌至正常值以下時,其延時過電流之動作值即依比例下降. 由降低電壓之抑制值去使電流動作值下降,於效果上即為增加"電流動作值之倍數". 如此會往標準延時特性曲線之右側轉移,即為減小跳脫前之延時計時. 對於接近高電流之故障,其經常會於延時過電流電驛加裝瞬間過電流元素以提供追加之保謢.
圖18:延時過電流電驛具有電壓抑制時之電壓/電流關係
可調整百分率之差動電驛
差動電驛為最常選擇之方式去保謢交流電力系統之個體或區域之故障. 已有各種不同動作之差動電驛及電驛系統,各具有其差動原理之優點. 差動電驛之動作選擇力是依據電驛其分辨內部故障(在保謢區之內)及外部故障(在保謢區之外)之能力. 圖19為差動電驛之AC接線. 如於發電機之內或於兩個CT之間任何位置有故障發生時,電驛即會動作. 如故障為發生在區域外時,則電驛將不會動作. 於外部故障時,其電流進入保謢區仍然相等於電流流出保謢區,故對於其平衡之影響很小. 因此,於比較保謢區兩邊之電流及偵測到電流有不相等時,差動電驛即動作去將個體或區域從系統中隔離.
圖19: 單相之差動保謢
於區域內發生重故障,其將有大的故障電流會流經差動回路之兩CT. 因為每個CT均會有些微不同之飽合特性,故會有些微之電流不平衡產生. 百分率差動電驛其必需於此高電流狀況時,減小其靈敏度如此其才不會去誤動作.
圖20為兩種基本型式百分率差動電驛之特性說明. 一為固定百分率電驛(其一有10%斜度,及另一為25%). Basler之87G電驛則具有比各種百分率都好之特性,可增強其靈敏度及安全性.
圖20: 固定百分率及變動百分率
於固定之百分率電驛,其需要去使電驛動作之電流為流動於抑制線圈之百分率電流. 如提高百分率斜度,則電驛之靈敏度即降低. 如和Basler之87G比較,其特性為根據抑制電流(Ir)之值,將總操作範圍定義成兩個區域. 當抑制電流在5安培以下時,如其差動電流超過電驛之設定(Is)值,則電驛做跳脫.但如抑制電流大於5安培時,則其總靈敏度為由面板之設定值及抑制電流值來決定. 如此於較低電流值時,可使電驛較靈敏,例如於機器發生匝對匝故障時,但如於高電流會使CT產生飽合時,則將電驛轉為較不靈敏.
即Io=Is 當Ir低於5安培時,
及Io=Is+0.5(Ir-5) 當Ir大於5安培時
可變百分率差動電驛為正常使用於高電壓及較大型機組時,因為其需要6個高吻合等級比流
器及三相電驛,成本較高之原故. 新型之固態電驛其需要極低之負擔,故可准許CT做共用,因此使用此具選擇力之電驛可減輕所增加之成本.
自我平衡差動保謢
自我平衡差動保謢如圖21所示,其具有百分率差動系統之許多優點,但比較簡單及成本較低. 此型電驛其使用相同於早些於接地電驛保謢所提之"窗口型"CT. 將發電機之公共電源側及中性點側之導線經過每一相CT之"窗口". 於正常時,這些電流為相等及流動方向不同. 其由CT 所看到之合成電流將為零. 如在發電機內產生故障,則兩個電流將無法加總為零及將使過電流電驛動作.
圖21: 自我平衡差動保謢
此保謢方式一般常見於較小型機組,因其發電機之出口線一定可以通過CT. 此配置可除去存在於百分率差動接線之CT飽合問題. 以及其過電流電驛可以設定為非常靈敏及快速.
失磁保謢電驛
發電機之另一狀況為部份或完全失磁時之保謢. 雖然失磁不屬於過電流故障狀況,但失磁可以造成發電機發熱,失去同步,或甚至嚴重損壞機器. 許多新的激磁系統其裝有最小激磁限制器以防止發生欠激,但是,此保謢電驛仍需提供去做所謂自動控制之二道保謢.
圖22為發電機之能力限制特性,其稱為能力曲線. 其實際以三個曲線去規範使用範圍,如發電機操作於範圍內則將不會有損害. 其曲線為衍自三個各別時間函數關係之加熱效應,即定子鐵心末端,定子繞組,及轉子繞組之溫度超過延時特性. 這些曲線為畫在以實功當水平軸及虛功當垂直軸之電力向量平面上. 此種能力曲線為由發電機製造廠所提供.
圖22: 典型之發電機能力曲線
除能力曲線外,其尚有另一限制. 圖23為此另一之穩態穩定度限制(SSSL). 如超過SSSL時則
會造成發電機脫離同步. 圖24為指出發電機在所有四個極限內之適當操作範圍.
圖23: 穩態穩定度
圖24: 發電機之正常操作範圍
其有二個方法去做失磁檢出. 姆歐型之電驛,其為使用一能夠測量阻抗及具有如圖25所示之圓型特性之電驛. 其正常為使用兩個測量元素,並平行偏移原點,其較小圓之時間延遲設定很小或無時間延遲而較大之圓則做一些延時,以幫助電驛躲過瞬間狀況. 其圓圈大小之設定則為吻合發電機之能力曲線.
圖25:姆歐型電驛
第二方法則為使用Basler之BE1-40Q電驛,其特性說明於圖26. 此型之電驛為做成一特性為和水平成8度角之一直線之乏檢出電驛. 此電驛之動作值為剛好設定在能力曲線和垂直軸交點之最大限制極限點之上. 如在特性直線之下範圍操作時,即會使電驛跳脫.
圖26: BE1-40Q之操作特性
小电流接地系统接地故障的原因分析及对策参考文本
小电流接地系统接地故障的原因分析及对策参考文 本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
小电流接地系统接地故障的原因分析及 对策参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1.问题提出 目前，小电流接地系统特别是35KV及以下的小接地 系统，由于其线路分支多，走向复杂，电压等级较低，在 设计施工中线路质量不易保证，运行中发生接地故障的几 率是很高的。从我市地方电网历年来的运行统计资料来 看，在小电流接地系统的接地故障中，35KV电网占 8.2%，10KV电网占91.8%。本文通过笔者在实践中对电 网运行工况的了解以及运行经验的总结，分析了小电流接 地系统在实际运行中易引起误判的几类接地故障，在给出 其原因分析的基础上着重阐述了接地故障的判别方法、处 理措施及对策。相信对同行有一定的借鉴作用。
2.易引起误判的几类接地故障及其原因分析 为了便于展开下文，我们有必要首先对电网发生接地的原因作一个简单的分析。如图1,当中性点电压Uo不为0且Uo大于绝缘监察系统定值时，便有接地信号发出，而Uo反映的是零序电压，其计算公式为： Uo=（ùa ùb ùc）/3 从上式可以看出，当电网各相电压ùa、ùb、ùc不平衡时，便有中性点电压Uo产生，而电网电压的不平衡度是接地信号发生与否的关键，本文下面的论述将紧紧围绕接地故障发生的原因作具体分析。根据兴义市地方电网历年来的运行资料，我们统计了如下几类经常发生接地的情况： 2.1系统发生单相接地或两相不完全接地 此时，系统各相对地电压ùa、ùb、ùc不平衡，其相量和不为零，产生中性点位移
发电机保护现象、处理
发电机保护1对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。
省电力公司发电机保护整定计算课件
第一节概述 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。 1故障类型及不正常运行状态： 1．1 故障类型 1)定子绕组相间短路：危害最大； 2)定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路； 3)定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化； 4)转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时， 因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损； 5)转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失，即发电机低励或失磁：从电 力系统吸收无功功率，从而引起系统电压下降，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近失磁发电机的某些电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可使系统因电压崩溃而瓦解。 6)发电机与系统失步：会出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振 荡，这种持续的振荡对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响；7)发电机过励磁故障：并非每次都造成设备明显破坏，但多次反复过励 磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命。 1．2 不正常运行状态 1)由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化；
2)由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷，温度升 高，绝缘老化； 3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过 负荷：在转子中感应出100hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，从而导致发电机重大事故。此外还会引起发电机100Hz的振动； 4)由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压：调速系统惯性较大，在突 然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿； 5)由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷； 6）由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率：当机炉保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时，发电机将从系统吸收有功功率，即逆功率。危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。 2 汽轮发电机保护类型 1）发电机差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护； 2）匝间保护：定子绕组一相匝间短路或开焊故障的保护； 3）单相接地保护：对发电机定子绕组单相接地短路的保护； 4）发电机的失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失； 5）过电流保护：反应外部短路引起的过电流，同时兼作纵差动保护的后备保护； 6）阻抗保护：反应外部短路，同时兼作纵差动保护的后备保护； 7）转子表层负序电流保护：反应不对称短路或三相负荷不对称时发电机定子绕组中出现的负序电流；
配置发电机相间短路的后备保护
配置发电机相间短路的后备保护 2010-02-14 21:18:36 作者：loveg来源：电机维修网浏览次数：35 网友评论 0 条（1）发电机内部故障，而纵联差动保护或其他主要保护拒动时。 （1）发电机内部故障，而纵联差动保护或其他主要保护拒动时。 （2）发电机、发电机－变压器组的母线故障，而该母线没有母线差动保护或保护拒动时。 （3）当连接在母线上的电气元件（如变压器、线路）故障而相应的保护或断路器拒动时。发电机的后备保护方式有：低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流以及单元件低压过电流保护和阻抗保护。 1）低电压启动的过电流保护。发电机低压启动的过流保护的电流继电器，接在发电机中性点侧三相星形连接的电流互感器上，电压继电器接在发电机出口端电压互感器的相间电压上，在发电机投入前发生故障时，保护也能动作。低电压元件的作用在于区别是过负荷还是由于故障引起的过电流。 2）复合电压启动的过电流保护。复合电压启动是指负序电压和单元件相间电压共同启动过电流保护。在变压器高压侧母线不对称短路时，电压元件的灵敏度与变压器绕组的接线方式无关，有较高的灵敏度。 3）负序电流和单元件低压过流保护。发电机负序电流保护采用两段式定时限负序电流保护，由于不能反应三相对称短路，故加设单元件低压过流保护作为三相短路的保护；对于发电机－变压器组，宜在变压器两侧均设低压元件。两段式定
时限负序保护的灵敏段作为发电机不对称过负荷保护，经延时作用于信号。定时限负序电流保护作为发电机不对称短路的后备保护，它和单元件电压过流共用时间元件。 4）阻抗保护。发电机－变压器组阻抗保护一般接在发电机端部，阻抗元件一般为全阻抗继电器。但阻抗元件易受系统振荡及发电机失磁等的影响。阻抗元件的阻抗值整定，应与线路距离保护的定值配合，动作时间与所配合的距离保护段时间相配合。阻抗保护应有可靠的失压闭锁装置。由于动作时间较长，不设振荡闭锁装置。
小电流接地故障现象及原因分析(正式版)
文件编号：TP-AR-L2950 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 小电流接地故障现象及 原因分析(正式版)
小电流接地故障现象及原因分析(正 式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1 引言 随着全国农村电网改造工程的全面展开，农村供 电网络健康水平明显提高，小接地电流电网中三相对 地电压不平衡现象是电网异常和故障的反映，电气运 行人员若能正确判断并限制故障发展，迅速排除故 障，则可保证电网安全运行。反之，往往导致配电变 压器电磁式电压互感器烧损、高压熔断器熔断、避雷 器爆炸、导线烧断、线路短路、保护误动、大面积停 电等事故发生。
1 引言 随着全国农村电网改造工程的全面展开，农村供电网络健康水平明显提高，小接地电流电网中三相对地电压不平衡现象是电网异常和故障的反映，电气运行人员若能正确判断并限制故障发展，迅速排除故障，则可保证电网安全运行。反之，往往导致配电变压器电磁式电压互感器烧损、高压熔断器熔断、避雷器爆炸、导线烧断、线路短路、保护误动、大面积停电等事故发生。 2 故障现象判断与分析 2.1 绝缘监视装置自身故障的判断 2.1.1 TV熔断器一相熔断的现象与判断 (1)单相TV接线Y0/Y0/Δ接线时，由于磁路系统为单路回路，如果TV一次侧A相熔断器熔断，则
断相时的负序电流
1．负序电流的定义：正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了。 2．我国有关规程对发电机正常运行负序电流的规定：汽轮发电机的长期允许负序电流为6% ~ 8%发电机额定电流；水轮发电机的长期允许负序电流为12％发电机额定电流。3．该定值规定了发电机在正常运行时所能承受的负序电流数值，对于发电机额定电流为是10189A的话，在发电机正常运行时负序电流就不能超过10189*8％=815A，此值为负序电流的限值，而不是实际发电机正常运行时的负序电流值。 4．根据国标《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T 14285-2006) 4.2.6.3 50MW及以上的发电机，宜装设负序过电流保护和单元件低压起动过电流保护。4.2.9对不对称负荷、非全相运行以及外部不对称短路引起的负序电流，应按下列规定装设发电机转子表层过负荷保护： 4.2.9.1 50MW及以上A值（转子表面承受负序电流能力的常数）大于等于10的发电机，应装设定时限负序过负荷保护。保护与4.2.6.3条的负序过电流保护组合在一起。保护的动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流值和躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定，带时限动作于信号。 4.2.9.2 100MW及以上A值小于10的发电机，应装设由定时限和反时限两部分组成的转子表层过负荷保护。 定时限部分：动作电流按发电机长期允许的负序电流值和躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定，带时限动作于信号。 反时限部分：动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于停机。保护应能反应电流变化时发电机转子的热积累过程。不考虑在灵敏系数和时限方面与其它相间短路保护相配合。 5．根据国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB/T 50062-2008) （此规范适用于50MW及以下的发电机保护） 3.0.9 对不对称负荷、非全相运行以及不对称短路引起的转子表层过负荷，且容量为50MW、A值大于10的发电机，应装设定时限负序过负荷保护。保护装置的动作电流应按发电机长期允许的负序电流和躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定，并应延时动作于信号。
发电机微机复合压启动的过电流保护原理及整定方法
发电机微机复合压启动的过电流保护原理及整定方法 浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩 一、复合压启动的（记忆）过电流保护基本作用原理 发电机复压（记忆）过流保护电流元件取发电机中性点侧定子电流，低电压或复合电压取自机端。保护作发电机、发电机变压器组相间短路故障的后备保护。 1）复合电压元件 满足下列条件之一时，复合电压元件动作。 op l U U < op U 为低电压整定值，l U 为三个线电压中最小的一个； op U U .22> op U .2为负序电压整定值，2U 为负序电压（取相电压值）。 2）过流元件 过流元件接于电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，保护动作。 op I I > op I 为动作电流整定值。 3）TV 异常复压闭锁 机端TV 出现异常时，复合电压是否动作取决于“TV 异常复压闭锁元件”控制字的整定。“TV 异常复压闭锁元件”控制字的整定及含义： TV 异常复压闭锁元件为“1”—TV 异常后闭锁复压元件判据判别，闭锁保护动作； TV 异常复压闭锁元件为“0”—TV 异常后复压元件满足动作条件，保护为过流保护。 二、复压（记忆）过流保护逻辑框图见图1： 发电机复压（记忆）过流保护作为发电机的后备保护，当用于自并励发电机的后备保护时，电流带记忆功能。复压（记忆）过流保护由复合电压元件、三相过流元件“与”构成，过流的记忆功能可投退。复压（记忆）过流保护配有两段各一时限，若保护出口跳分段或母联时，应不投入记忆功能。
图1 复压(记忆)过流保护逻辑框图 三、发电机复压过流保护整定： 1、低电压元件整定： 低电压元件为最小线电压，按躲过最低运行电压整定。 1）对于汽轮发电机，动作电压可按下式整定： Uop=0.6Ugn 2）对于水轮发电机，动作电压可按下式整定： Uop=0.7Ugn 式中Ugn为发电机机端电压互感器变比。 灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验。 Ksen=Uop/I(3)k.max×Xt 式中： I(3)k.max为主变高压侧母线金属性三相短路时的最大短路电流； t X为变压器电抗，取 t t Z X=。 要求灵敏系数 2.1 ≥ sen K。低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。 2、负序电压元件整定： 负序电压元件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般取： Uop. 2 =（0.6～0.8）Ugn 式中：Ugn为发电机机端电压互感器变比。 灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。 Ksen=Uop/I(3)k.max×Xt
两相接地短路电流的计算
目录 1?前言........................................................................... ?仁1.1短路电流的危害 ............................................................... 1.. 1.2短路电流的限制措施 .......................................................... 1. 1.3短路计算的作用 .............................................................. 2.. 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 ....................................................... 9. 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例............................................................ 1.4 4. 结果分析....................................................................... 1.8. 5. 心得体会 (19) 6. 参考文献....................................................................... 20.
发电机负序电流保护
发电机负序电流保护 大容量的发电机，额定电流比较大，低电压启动的过电流保护，往往不能满足远后备灵敏度的要求。此外当电力系统发生不对称短路、断线、或负载不平衡等情况，发电机定子绕组中将产生负序电流，并将在转子铁芯、励磁绕组及阻尼绕组等部件上感应出倍频电压、电流，引起转子附加发热，危害发电机的安全运行 假设负序电流使转子发热是个绝热过程，则不使转子过热所允许的负序电流与持续时间的关系为 式中——在时间t内负序电流的均方根值（以发电机额定电流为基准的负序电流标幺值）； ——流经发电机的负序电流； t——负序电流持续时间； A——发电机允许过热常数，其值与发电机型式和冷却方式有关。 1.定时限负序电流保护 (1) 原理接线对表面冷却的汽轮发电机和水轮发电机，大都采用两段式定时限负序过电流保护，其原理接线如图8—12所示。 图8—12 发电机负序电流及单项式低电压启动的过电流保护的原理接线图 (2) 负序电流的整定计算
1）启动电流的整定计算 动作于信号的保护部分（继电器3）按躲开发电机长期允许的负序电流和最大负荷时负序滤过器的不平衡电流整定，一般情况下取 动作于跳闸的保护部分（继电器4），保护的启动电流按下面两个条件整定。按转子发热条件整定，启动电流值为 式中A——发电机允许过热的时间常数。对非强迫式冷却的发电机，1s负序电流热稳定常数 对绕组内冷却的汽轮发电机，容量为200MW时，；对水轮发电机. T——值班人员有可能采取措施消除负序电流的时间，一般取120s，如值班人员在此时间内来不及消除产生负序电流的运行方式，则保护动作于跳闸。 对于表面冷却的发电机组，，代入上式后可得发电机的负序动作电 流. 动作于跳闸的负序动作电流还需与相邻元件的负序电流后备保护在灵敏度上相配合 式中——配合系数，取1.1； ——在计算运行方式下，发生外部故障时流过相邻元件（一般只考虑升压变压器的情况）的负序短路电流刚好与其负序电流保护的启动电流相等时，流经被保护发电机的负序短路电流（考虑有否分支系数）。 敏度校验 式中——被校验保护范围末端发生金属性不对称短路时，流过保护的最小负序电流。
发电机说明书..
RBC800G 系列数字式发电机保护装置 一 装置简介 1.1装置概述 RBC800G 系列数字式发电机保护装置采用高性能芯片支持的通用硬件平台，维护简便；全以太网通讯方式，数据传输快速、可靠；完全中文汉化显示技术，操作简捷。 基于防水、防尘、抗振动设计，可在各种现场条件下运行。 适用于容量为50MW 及以下的火力和水力发电机保护。 1.2装置主要特点 ? 摩托罗拉32位单片机技术，使产品的稳定性和运算速度得到保证 ? 保护采用14位的A/D 转换器、可选配的专用测量模块其A/D 转换精度更是高达24位，各项测量指标轻松达到 ? 配置以大容量的RAM 和Flash Memory ，可记录8至50个录波报告，记录的事件数不少于1000条 ? 可独立整定32套保护定值，定值切换安全方便 ? 高精度的时钟芯片，并配置有GPS 硬件对时电路，便于全系统时钟同步 ? 配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC870-5-103标准通信规约 ? 尽心的电气设计，整机无可调节器件 ? 高等级、品质保证的元器件选用 ? 优异的抗干扰性能，组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件 ? 完善的自诊断功能 ? 防水、防尘、抗振动的机箱设计 ? 免调试概念设计 1.3功能配置 表1 本系列产品的型号及功能配置表 功能 RBC801G RBC802G 差动速断 √ 比率制动式差动 √ CT 断线闭锁差动 √ CT 断线告警 √ 定子过电压保护 定子接地保护 过负荷告警 √ 反时限过流保护 √ 横差保护 √ 失磁保护 √ 转子一点接地保护 √ 转子二点接地保护 √ 复合电压过流保护 √ 反时限负序过流保护 √ PT 断线告警 √ 发电机断水(开关量) √ 发电机热工(开关量) √ 发电机励磁事故(开关量) √ 主汽门关闭(开关量) √ 其它备用非电量开入 √ √ 遥控功能压板 √ √ GPS 对时 √ √ 远方管理 √ √ 二 技术参数 2.1 额定参数 2.1.1额定直流电压： 220V 或110V （订货注明） 2.1.2 额定交流数据： a) 相电压 3/100 V b) 线电压 100 V c) 交流电流 5A 或1A （订货注明）
单相接地电容电流的计算.
1 前言前言前言前言众所周知10kV中性点不接地系统(小电流接地系统具有如下特点:当一相发生金属性接地故障时,接地相对地电位为零,其它两相对地电位比接地前升高√3倍,一般情况下,当发生单相金属性接地故障时,流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和其值并不大,发出接地信号,值班人员可在2小时内选择和排除接地故障,保证连续不间断供电。 2 单相接地电容电流的危害单相接地电容电流的危害单相接地电容电流的危害单相接地电容电流的危害当电网发展到一定规模,10kV出线总长度增加,对地电容较大时,单相接地电流就不容忽视。当单相接地电流超出允许值,接地电弧不易熄灭,易产生较高弧光间歇接地过电压,波及整个电网。单相接地电容电流过大的危害主要体现在五个方面:1弧光接地过电压危害当电容电流过大,接地点电弧不能自行熄灭,出现间歇性电弧接地时,产生弧光接地过电压,这种过电压可达相电压的3-5倍或更高,它遍布于整个电网中,并且持续时间长,可达几小时,它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节,可使用电设备、电缆、变压器变压器变压器变压器等绝缘老化,缩短使用寿命,而且对整个电网绝缘都有很大的危害。2造成接地点热破坏及接地网电压升高单相接地电容电流过大,使接地点热效应增大,对电缆等设备造成热破坏,该电流流入接地网后由于接地电阻的原因,使整个接地电网电压升高,危害人身安全。3交流杂散电流危害电容电流流入大地后,在大地中形成杂散电流,该电流可能产生火花,引燃可燃气体、煤尘爆炸等,可能造成雷管先期放炮,并且腐蚀水管,气管等金属设施。4接地电弧还会直接引起火灾,甚至直接引起可燃气体、煤尘爆炸。5配电网对地电容电流增大后,架空线路尤其是雷雨季节,因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。 3 单相接地电容电流的补偿原则单相接地电容电流的补偿原则单相接地电容电流的补偿原则单相接地电容电流的补偿原则我国的相关电力设计技术规程中规定,3~10kV的电力网单相接地故障电流大于30A时应装设消弧线圈。消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后,提供一电感电流,补偿接地电容电流,使接地电流减小,也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低,达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时,不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率,还可以有效的抑制过电压的辐值,同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。
小电流接地系统接地故障分析知识讲解
小电流接地系统 单相接地故障分析与检测 为了提高供电可靠性，配电网中一般采取变压器中性点不接地或经消弧线圈和高阻抗接地方式，这样当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，因而这种系统被称为小电流接地系统。 小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，当该故障发生时，由于故障点的电流很小，且三相之间的线电压仍保持对称，对负荷设备的供电没有影响，所以允许系统内的设备短时运行，一般情况下可运行1-2个小时而不必跳闸，从而提高了供电的可靠性。但一相发生接地，导致其他两相的对地电压升高为相电压的倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起去系统过压。然而当系统发生单相接地故障时，由于构不成回路，接地电流是分布电容电流，数值比负荷电流小得多，故障特征不明显，因此接地故障检测仍是一项世界难题，很多技术有待克服。 单相接地故障分析 当任意两个导体之间隔着绝缘介质时会形成电容，因此在简单电网中，中性 ，在相电压作用下，点不接地系统正常运行时，各相线路对地有相同的对地电容C 每相都有一个超前于相电压900的对地电容电流流入地中，然而由于电容的大小与电容极板面积成正比而与极板距离成反比，所以线路的对地电容，特别是架空线路对地电容很小，容抗很大，对地电容电流很小。 系统正常运行时，如图1，由于三相相电压U A、U B、U C是对称的，三相对地电容电流I co.A、I co.B、I co.C也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为0，没有电流流向大地，每相对地电压就等于相电压。
图1中性点不接地电力系统电路图与矢量图 当系统中某一相出现接地故障后，假设C相接地，如图2所示，相当于在C 相的对地电容中并联了一个大电阻，由于故障电流I C没有返回电源的通路，只能通过另外两项非故障A、B相线路的对地电容返回电源。此时C相线路的对地电压为U C’ = U CD = 0，而A相对地线电压即U A’ = U AD = U AC = -U CA = -U C∠-300 = U B∠-900，而B相对地线电压即U B’ = U BC = U B∠-300，则U A’和U B’相差600。非故障相中流向故障点的电容电流I AC= U A’jwC0，I BC= U B’jwC0，且I AC、I BC超前U A’和U B’ 900，I AC、I BC大小相等为I co.A之间相差600。 图2中性点不接地电力系统发生C相接地故障电路图与矢量图由此可见，C相接地时，不接地的A、B两相对地电压U A’和U B’由原来的相电压升高到线电压，即值升高到原来的倍，相位由原来的相差1200变为相差600。此时，从接地点流回的电流I C应为A、B两相的对地电容电流之和，即I C = I AC + I BC。
发电机保护现象、处理
发电机保护1 对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护 失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A 目录 1.前言 (1) 1.1短路电流的危害 (1) 1.2短路电流的限制措施 (1) 1.3短路计算的作用 (2) 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 (9) 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例 (14) 4.结果分析 (18) 5.心得体会 (19) 6.参考文献 (20) 1.前言 电能作为我们日常生活中运用最多的一种能源，不仅有无气体无噪音污染，便于大范围的传送和方便变换，易于控制，损耗小，效率高等特点。 电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回路阻抗的减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离，例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。 1.1短路电流的危害 短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。 1.2短路电流的限制措施 为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值；加装限电流电抗器；采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下： 一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。 二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。 摘自本人撰写的《余热（中册）》 一一五、已知热电厂10KV 供电线路有8回，额定电压为10.5KV ，架空线路总长度为 9.6Km ，电缆线路总长度为6Km ，计算单相接地时系统总的零序(电容)电流为多少安？ 由于热电厂10KV 供电系统为中性点不接地的运行方式，所以应按照公式1、2进行计算： 1.对于架空线路 I dC0（架空）＝350 UL （A ） 2.对于电缆线路 I dC0（电缆）＝10 UL （A ） 式中 U ——线路额定线电压（KV ） L ——与电压U 具有电联系的线路长度（Km ） 解：根据公式1、2计算出10KV 供电线路单相接地时的零序（电容）电流为： I dC0（总）＝350 9.610.5?＋10610.5?＝0.288＋6.3≈6.6（A ） 一一六、如何计算10KV 中性点不接地系统，线路单相接地的零序电流保护定值？ 中性点不接地系统发生单相接地故障时，非故障线路流过的零序电流为本线路的对地电容电流，而故障线路流过的零序电流为所有非故障线路的对地电容电流之和。为使保护装置具有高度的灵敏性，所以非故障线路的零序电流保护不应动作，故零序电流保护的动作电流必须大于外部接地故障时流过本线路的零序电流，因此零序电流保护的动作电流I dz 应为： I dz ＝K K 3U φωC 0＝K K I dC0 式中 K K ——可靠系数。本次计算按8回线路中的4回在运行，故选取4。 I dC0——本线路的对地电容电流。 举例：已知上题10KV 线路单相接地时，系统总的零序电流I dC （总）＝6.6安，计算其中1回线路零序电流保护的定值为多少安？ 解： I dz ＝K K I dC0 本计算的可靠系数按照K K ＝4选取 则： I dz ＝4×8 6.6＝3.3（A ） 选取3.3A 该电流系流过零序电流互感器一次侧的动作电流。如果零序电流互感器标明了其变流比，则应根据变流比计算出零序电流保护装置的动作电流；若零序电流互感器未标明其变流比，则应通过现场实测的方法，测量零序电流互感器二次测的电流，该电流就是保护装置的动作电流。 一一七、如何进行零序电流保护的灵敏度校验？ 零序电流保护的定值确定之后，还应校验本线路接地故障时，保护是否有足够的灵敏度。 通常在系统最小运行方式下（即系统各相对地电容电流最小时），用本线路接地故障时流过的零序电流来校验灵敏度。因此，灵敏系数： K Lm ＝0dc 0 dc (dz I ?I I k 总）K － 对于电缆线路要求灵敏系数K Lm ≥1.25；对于架空线路要求灵敏系数K Lm ≥1.5。 举例：根据上题的已知条件，进行零序电流保护的灵敏度校验。 灵敏系数： K Lm ＝ 81816.66.66.6???-4＝ 3.3775.5＝1.75 校验：1.75＞1.5合格 电机负序保护 电动机负序电流的整定是按照额定状况下整定的， 在正常运行时，一次回路缺相负序电流为额定电流的0.9-1.1倍，CT二次回路断线时负序电流为额定电流的0.577倍，因此一般取负序电流 I2dz=0.8Ie 电动机负序电流的整定是按照额定状况下整定的， 在正常运行时，一次回路缺相负序电流为额定电流的0.9-1.1倍，CT二次回路断线时负序电流为额定电流的0.577倍，因此一般取负序电流 I2dz=0.8Ie 负序保护，主要通过测量电动机的负序电流来实现。电源电压的不平衡将会在电动机绕组中产生负序电流，该电流的值取决于电动机的负序阻抗对正序阻抗的比值，此比值大致是正常满负荷电流对启动电流之比，例如，一台启动电流为6倍额定电流的电动机，电源电压有5％的负序，将引起大约30％的负序电流。由于负序电流在转子中感应涡流，引起电动机过热，为了保护转子不受不平衡电流损害，过热（过负荷）保护在它的动作方程中加入了负序电流热效应系数K2，对于严重的不平衡，诸如断线或反相，必须提供快速保护－－单独的不平衡保护。 电动机启动时由于CT饱和等因素容易造成波形失真，从而造成负序保护误动作，本装置的负序动作电流和时限的整定值在电动机启动前后可分别整定。为了保护电动机断相或反相，启动结束后的典型的负序动作电流整定值I2ZD＝Is是合适的(Is为电动机额定工作电流)，启动过程中的负序动作电流整定值可根据启动试验测量的最大负序电流来确定。 负序动作电流整定值I2ZD的整定范围启动时为0.50～40.0A，启动结束后为0.2～20.0A,级差均为0.01A ，当I2>I2ZD 时启动负序保护。 负序保护动作时间按电流/时间反时限动作特性，用负序保护时间常数T2(整定范围为0.80～4.00秒,级差0.04秒)来表示，启动时和运行时分别整定。负序保护动作时间t2和负序保护时间常数T2的关系可用下面的公式表示： t2 = T2×I2ZD/ I2 秒 在整定比较灵敏(典型为I2 ＝(0.2～0.4)Is）时，采用动作时间较长的整定值。 注意:当保护应用于FC回路时,保护功能选择中的‘FC方式’必须选择为‘ON’，此时负序保护的最小动作时间为0.3S。 当保护动作时装置跳闸出口动作，同时‘保护’指示灯点亮，液晶显示器背光点亮并闪烁显示‘负序保护动作’字样。 本保护在保护CT断线及‘自检故障’发生时被闭锁。 为了保护电动机断相或反相，典型的负序动作电流整定值I2ZD＝Is是合适的(Is为电动机额定工作电流)，希望作为灵敏的不平衡保护时，可取I2ZD＝(0.2～0.4)Is。电动机启动时由于CT饱和等因素容易造成波形失真，从而造成负序保护误动作，可根据启动试验测量的最大负序电流整定启动时负序动作电流。 运行时负序保护时间常数T2的整定应躲过电动机外部两相短路时母线进线开关的切除时间，一般取T2＝0.8S，在整定得比较灵敏(典型为I2ZD＝(0.2～0.4) Is)时，采用时间常数较长的曲线如T2＝1.6S。启动时负序保护时间参数T2按照启动时保护不误动原则整定。 小电流接地故障现象及原因分析 摘要：随着全国农村电网改造工程的全面展开，农村供电网络健康水平明显提高，小接地电流电网中三相对地电压不平衡现象是电网异常和故障的反映，电气运行人员若能正确判断并限制故障发展，迅速排除故障，则可保证电网安全运行。反之，往往导致配电变压器电磁式电压互感器烧损、高压熔断器熔断、避雷器爆炸、导线烧断、线路短路、保护误动、大面积停电等事故发生。 关键词：小电流接地故障原因分析 1 引言 随着全国农村电网改造工程的全面展开，农村供电网络健康水平明显提高，小接地电流电网中三相对地电压不平衡现象是电网异常和故障的反映，电气运行人员若能正确判断并限制故障发展，迅速排除故障，则可保证电网安全运行。反之，往往导致配电变压器电磁式电压互感器烧损、高压熔断器熔断、避雷器爆炸、导线烧断、线路短路、保护误动、大面积停电等事故发生。 2 故障现象判断与分析 2.1 绝缘监视装置自身故障的判断 2.1.1 TV熔断器一相熔断的现象与判断 (1)单相TV接线Y0/Y0/Δ接线时，由于磁路系统为单路回路，如果TV一次侧A相熔断器熔断，则二次侧A相无感应电压，但因TV负载另两侧相电压与A相形成一串联回路，故A相对地有很小的电压，A相二次熔断器熔断时，也同样因TV有负载，A相有很小的电压，电压表可能有一点指示。 (2)三相五柱式TV接成Y0/Y0/Δ接线时，它们的磁路是互通的，高压侧A相熔断器熔断，二次侧A相仍能感应出一定的电压，但此时的A相电压比单相TV接线时要高一些，二次侧断开一相时，情况与单相TV接线时相同。 2.1.2 TV熔断器两相熔断的现象与判断 (1)高压熔断器两相熔断时，熔断的两相相电压很小或接近于零，未熔断一相的相电压接近于正常相电压。熔断器熔断的两相相间电压为零(即线电压为零)，其它线电压降低，但不为零。 (2)低压熔断器熔断两相时，熔断的两相相电压降低很多，但不为零，未断的一相电压正常，熔断器熔断的两相间电压为零，其它线电压降低，但不为零。 2.1.3 TV一次侧中性线断线的现象与判断 大电流接地系统与小电流接地系统故障判断分析大电流接地系统与小电流接地系统故障判断、分析 我国电压等级在110kV 及其以上的系统均为大电流接地系统，在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大的比例，造成单相故障的原因有很多，如雷击、瓷瓶闪落、导线断线引起接地、导线对树枝放电、山火等。线路单相接地故障分为瞬时性故障和永久性故障两种，对于架空线路一般配有重合闸，正常情况下如果是瞬时性故障，则重合闸会启动重合成功；如果是永久性故障将会出现重合于永久性故障再次跳闸而不再重合。为帮助运行人员正确判断和分析大电流接地系统线路单相瞬时性故障，本案例选取了某地区一典型的220kV 线路单相瞬时接地故障，并对相关的知识点进行分析。说明，此案例分析以FHS 变电站为主。本案例分析的知识点：（1）大电流接地系统与小电流接地系统的概念。（2）单相瞬时性接地故障的判断与分析。（3）单相瞬时性接地故障的处理方法。 （4）保护动作信号分析。（5）单相重合闸分析。（6）单相重合闸动作时限选择分析。（7）录波图信息分析。（8）微机打印报告信息分析。一、大电流接地系统、小电流接地系统的概念在我国，电力系统中性点接地方式有三种：（1）中性点直接接地方式。（2）中性点经消弧线圈接地方式。（3）中性点不接地方式。 110kV 及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式。中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地的系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大电流接地系统。采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回 路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为小电流接地系统。大电流接地系统与小电流接地系统的划分标准是依据系统的零序电抗X 0与正序电抗X 1的比值X 0/X 1。我国规定：凡是X 0/X 1≤4～5的系统属于大接地电流系统，X 0/X 1＞4～5的系统则属于小接地电流系统。事故涉及的线路及保护配置图事故涉及的线路和保护配置如图1所示，两变电站之间为双回线，线路长度为66.76km 。 FT 线路及保护配置三、事故基本情况 2001年5月24日16时42分，FHS 变电站FT 一回线C 相瞬时性故障，C 相重合闸重合成功，负荷在正常范围内，系统无其他异常,FT 一回线(FT为双回线) 线路全长66.76km 四、微机监控系统主要信号 FT 一回SF-500收发信机动作 FT 一回SF-600收发信机动作 FT 一回WXH-11X 保护动作 FT 一回LEP-902A 保护动作 FT 一回C 相断路器跳闸 FT 一回WXH-11X 重合闸动作 FT 一回LEP-902A 重合闸动作 FT 一回WXH-11X 保护呼唤值班员 FT 一回LEP-902A 保护呼唤值班员3号录波器动作 5号录波器动作 1号主变压器中性点过流保护掉牌 2号主变压器中性点过流保护掉牌 220kV 母线电压低本站220kV 其他相关线路高频收发信机动作五、继电保护屏保护信号 WXH-11X 型微机保护：跳C 、重合闸、高频收发信、呼唤灯亮。 LFP-902A 型微机保护：TC 、两相接地短路电流地计算
单相接地电容电流及保护定值计算
电机负序保护
小电流接地故障现象及原因分析
大电流接地系统与小电流接地系统故障判断分析