发电机保护整定计算演示文稿
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发电机保护整定计算演示文稿
优选发电机保护整定计算
一、发电机故障及其保护配置
（一）发电机的故障和异常运行状态
1．发电机的故障： • 定子绕组及引出线相间短路
• 定子绕组单相匝间短路和分支开焊
• 定子绕组单相接地 • 转子绕组一点或两点接地 • 励磁回路励磁电流消失
2．发电机异常运行状态
• 外部相间短路引起的定子绕组过电流
满足任一条件为故障
2.灵敏度校验
Ksen=Id.min/Iop >2 • Id.min为内部故障时流过保护的最小短路电流
• 校验条件 （1）发电机与系统并列运行前，机端两相短路
故障：
发电机单独供给的短路电流
（2）发电机无励磁、与最小运行方式的系统自 同期并列时机端两相短路故障：
系统单独供给的短路电流
• 同相同绕组或同相不同绕组匝间短路时，两绕组 的电势不再相等
• 绕组电势差将在绕组内产生很大环流而不被纵差 保护反应
• 对有六个引出端的双绕组发电机，应设置简单、 灵敏的单元件横差保护
(1)利用两绕组电流之差即可构成三元件横差保护
• 三元件横差保护接线复杂，可靠性低
(2)单元件横差保护
–将一半绕组与另一半绕组的三相电流和比较
5. 发电机的其它保护
• 定子绕组过负荷/过电压 • 发电机失磁保护 • 发电机失步保护
二、发电机纵差/横差保护
（一）不带制动的纵差保护
1.保护动作值整定 (1).正常运行时,LH二次回路断线时保护不误动
Iop= KrelIgn/nL –Ign ：发电机额定电流 –Krel：可靠系数，取 Krel =1.3 • 为防止在LH二次回路断线、同时区外故障导致保 护误动，另需设置LH二次回路断线监视装置发出
告警信号,由运行人员退出保护
Iop= 0.2Ign (躲开正常运行时的不平衡电流)
(2).躲开外部短路时的最大不平衡电流
Iop= KrelIunb.max = KkelKerKapKccId.max
–Krel：可靠系数，取 Krel =1.3 –Kap：非周期分量影响系数。 使用BLH时， Kap =1，否则 Kap =1.31.5
–各种单相匝间短路 时，通过两组绕组 的中性点连接线构
成短路环流通路
–也可反应定子绕组 相间不对称短路： 相间短路时，一般 两组绕组三相不对 称，可形成环流
• 发电机正常运行和外部短路时，有较大三次谐 波不平衡电流通过中性点连接线，需滤波处理
• 转子永久性两点接地时气隙磁通畸变，也有较 大不平衡电流通过中性点连接线，可使横差误 动
（二）带制动的纵差保护
• 一定满足灵敏度要求，无需校验
(1)最小动作电流大于正常运行时最大不平衡电流
Iop.0= （0.10.2)Ign (2)制动特性拐点对应的制动电流
Ires.0= Ign (3)制动系数
Iop.max= KkelKerKapKccId.max
Ires.max= Iunb.max
• 畸变气隙磁通导致发电机异常震动，需转子永 久性两点接地保护动作跳闸，因此不闭锁横差 保护
• 为防止转子瞬时两点接地时横差误动，在转子 一点接地后，横差切换至0.51s延时跳闸回路
• 整定计算
– 当单元件横差保护使用的三次谐波滤过器滤 除三次谐波的滤过比大于或等于15时，动作 电流初设可选为
Iop.0=(0.2~0.3)Ign
的单相接地短路保护
3. 定子绕组单相匝间短路
• 对有六个引出端的双绕组发电机，应设 置简单、灵敏的单元件横差保护
4. 发电机外部故障引起的定子过流
(1)过流保护 用于1WM以下的小容量发电机保护
(2)复压启动的过流保护 用于过流保护灵敏度不足的发电机保护
(3)负序过电流及单相低电压起动的过流保护 用于用于50WM及以上的发电机保护
– 对使用LMZ型LH且三次谐波滤过器滤除三 次谐波的滤过比大于或等于80的高灵敏单元 件横差保护，动作电流初设可选为
Iop.0=0.05Ign
– 实际整定按躲过外部故障最大三相短路电流 时的基波和三次谐波不平衡电流计算：
I K K I I 2
Kres = Iop.max / Ires.max = KkelKerKapKcc (推荐取0.3)
(4)斜率
Fra Baidu bibliotek
S= (Iop.max – Iop.0)/ (Ires.max - Ires.0)
（三）定子绕组匝间短路的保护
1.横差保护
• 大容量发电机额定电流很大，各相以两个绕组 (或更多绕组)并联工作
•
• 发变组 –当发电机与变压器之间有断路器时，设单独 的纵 差保护
–当发电机与变压器之间没有断路器时
• 100MW以下的发电机，设发变组共用纵差 • 100MW以上的发电机设单独的纵差保护，与发变
组共用纵差构成双重主保护
2. 定子绕组单相接地短路保护
• 接地电容电流 5A , 动作于跳闸 • 接地电容电流 < 5A , 动作于信号 • 100MW及以上发电机，设保护区为100%
• Iop< Ign (如上) 不使用1)中的LH二次回路断线闭锁: 保护定值不能躲过
• 断线故障机率很小,且加强运行维护,可大大降低断 线的可能性:倾向于条件(2）整定保护定值
• 微机保护具有更强的装置故障监测手段,可按条件2）
整定保护定值,辅以下述条件区分故障或断线: –任意一相电压工频变化量元件起动 –任意一相正、负、零序电压元件起动 –起动后任意一相电流大于1.1Ign
–Kcc:LH同型系数。发电机差动采用同型LH， Kcc= 0.5(相对误差5%)
–Ker= 0.1:满足10%误差曲线要求时LH最大误差 –Id.max:取外部短路K(3)，Zs.min时计算
• 按条件(2）整定，有： Iop= （0.40.6)Ign 动作更灵敏；但LH二次回路断线、同时区外故障将 导致保护误动
• 外部不对称短路或不对称负荷引起的负序过 电流和负序过负荷
•
• 定子绕组三相对称过负荷
• 突然甩负荷引起的定子绕组过电压
• 励磁回路故障或强励时间太长引起的转子绕 组过负荷
• 汽轮机主气门突然关闭引起的发电机逆功率
（二）发电机的保护配置（与容量相关）
1.定子绕组及其引出线相间短路保护
• 纵联差动保护是发电机的主保护 • 1MW以上的发电机应装设纵联差动保护
优选发电机保护整定计算
一、发电机故障及其保护配置
（一）发电机的故障和异常运行状态
1．发电机的故障： • 定子绕组及引出线相间短路
• 定子绕组单相匝间短路和分支开焊
• 定子绕组单相接地 • 转子绕组一点或两点接地 • 励磁回路励磁电流消失
2．发电机异常运行状态
• 外部相间短路引起的定子绕组过电流
满足任一条件为故障
2.灵敏度校验
Ksen=Id.min/Iop >2 • Id.min为内部故障时流过保护的最小短路电流
• 校验条件 （1）发电机与系统并列运行前，机端两相短路
故障：
发电机单独供给的短路电流
（2）发电机无励磁、与最小运行方式的系统自 同期并列时机端两相短路故障：
系统单独供给的短路电流
• 同相同绕组或同相不同绕组匝间短路时，两绕组 的电势不再相等
• 绕组电势差将在绕组内产生很大环流而不被纵差 保护反应
• 对有六个引出端的双绕组发电机，应设置简单、 灵敏的单元件横差保护
(1)利用两绕组电流之差即可构成三元件横差保护
• 三元件横差保护接线复杂，可靠性低
(2)单元件横差保护
–将一半绕组与另一半绕组的三相电流和比较
5. 发电机的其它保护
• 定子绕组过负荷/过电压 • 发电机失磁保护 • 发电机失步保护
二、发电机纵差/横差保护
（一）不带制动的纵差保护
1.保护动作值整定 (1).正常运行时,LH二次回路断线时保护不误动
Iop= KrelIgn/nL –Ign ：发电机额定电流 –Krel：可靠系数，取 Krel =1.3 • 为防止在LH二次回路断线、同时区外故障导致保 护误动，另需设置LH二次回路断线监视装置发出
告警信号,由运行人员退出保护
Iop= 0.2Ign (躲开正常运行时的不平衡电流)
(2).躲开外部短路时的最大不平衡电流
Iop= KrelIunb.max = KkelKerKapKccId.max
–Krel：可靠系数，取 Krel =1.3 –Kap：非周期分量影响系数。 使用BLH时， Kap =1，否则 Kap =1.31.5
–各种单相匝间短路 时，通过两组绕组 的中性点连接线构
成短路环流通路
–也可反应定子绕组 相间不对称短路： 相间短路时，一般 两组绕组三相不对 称，可形成环流
• 发电机正常运行和外部短路时，有较大三次谐 波不平衡电流通过中性点连接线，需滤波处理
• 转子永久性两点接地时气隙磁通畸变，也有较 大不平衡电流通过中性点连接线，可使横差误 动
（二）带制动的纵差保护
• 一定满足灵敏度要求，无需校验
(1)最小动作电流大于正常运行时最大不平衡电流
Iop.0= （0.10.2)Ign (2)制动特性拐点对应的制动电流
Ires.0= Ign (3)制动系数
Iop.max= KkelKerKapKccId.max
Ires.max= Iunb.max
• 畸变气隙磁通导致发电机异常震动，需转子永 久性两点接地保护动作跳闸，因此不闭锁横差 保护
• 为防止转子瞬时两点接地时横差误动，在转子 一点接地后，横差切换至0.51s延时跳闸回路
• 整定计算
– 当单元件横差保护使用的三次谐波滤过器滤 除三次谐波的滤过比大于或等于15时，动作 电流初设可选为
Iop.0=(0.2~0.3)Ign
的单相接地短路保护
3. 定子绕组单相匝间短路
• 对有六个引出端的双绕组发电机，应设 置简单、灵敏的单元件横差保护
4. 发电机外部故障引起的定子过流
(1)过流保护 用于1WM以下的小容量发电机保护
(2)复压启动的过流保护 用于过流保护灵敏度不足的发电机保护
(3)负序过电流及单相低电压起动的过流保护 用于用于50WM及以上的发电机保护
– 对使用LMZ型LH且三次谐波滤过器滤除三 次谐波的滤过比大于或等于80的高灵敏单元 件横差保护，动作电流初设可选为
Iop.0=0.05Ign
– 实际整定按躲过外部故障最大三相短路电流 时的基波和三次谐波不平衡电流计算：
I K K I I 2
Kres = Iop.max / Ires.max = KkelKerKapKcc (推荐取0.3)
(4)斜率
Fra Baidu bibliotek
S= (Iop.max – Iop.0)/ (Ires.max - Ires.0)
（三）定子绕组匝间短路的保护
1.横差保护
• 大容量发电机额定电流很大，各相以两个绕组 (或更多绕组)并联工作
•
• 发变组 –当发电机与变压器之间有断路器时，设单独 的纵 差保护
–当发电机与变压器之间没有断路器时
• 100MW以下的发电机，设发变组共用纵差 • 100MW以上的发电机设单独的纵差保护，与发变
组共用纵差构成双重主保护
2. 定子绕组单相接地短路保护
• 接地电容电流 5A , 动作于跳闸 • 接地电容电流 < 5A , 动作于信号 • 100MW及以上发电机，设保护区为100%
• Iop< Ign (如上) 不使用1)中的LH二次回路断线闭锁: 保护定值不能躲过
• 断线故障机率很小,且加强运行维护,可大大降低断 线的可能性:倾向于条件(2）整定保护定值
• 微机保护具有更强的装置故障监测手段,可按条件2）
整定保护定值,辅以下述条件区分故障或断线: –任意一相电压工频变化量元件起动 –任意一相正、负、零序电压元件起动 –起动后任意一相电流大于1.1Ign
–Kcc:LH同型系数。发电机差动采用同型LH， Kcc= 0.5(相对误差5%)
–Ker= 0.1:满足10%误差曲线要求时LH最大误差 –Id.max:取外部短路K(3)，Zs.min时计算
• 按条件(2）整定，有： Iop= （0.40.6)Ign 动作更灵敏；但LH二次回路断线、同时区外故障将 导致保护误动
• 外部不对称短路或不对称负荷引起的负序过 电流和负序过负荷
•
• 定子绕组三相对称过负荷
• 突然甩负荷引起的定子绕组过电压
• 励磁回路故障或强励时间太长引起的转子绕 组过负荷
• 汽轮机主气门突然关闭引起的发电机逆功率
（二）发电机的保护配置（与容量相关）
1.定子绕组及其引出线相间短路保护
• 纵联差动保护是发电机的主保护 • 1MW以上的发电机应装设纵联差动保护