发电机的继电保护

7.2 发电机纵差动保护
应用时注意： （1）TA的误差；（2）误差源增加； （3）整定值； （4）灵敏度
7.2 发电机纵差动保护
四、纵差保护的整定计算与灵敏度校验
1、灵敏系数的校验
K sen
式中 I k .min 是指发电机机端两相短路时流过 保护的最小差动电流。
2、整定计算 确定启动电流、拐点电流和比率制动特性的制 动系数和制动线斜率。
7.2 发电机纵差动保护
三、纵差保护的接线方式
1、动作逻辑 两相或三相差动继电器动作，表示发电机内部 发生短路故障；仅有一相差动继电器动作，表示 TA断线。 2、不完全纵差动保护接线 大型汽轮机或水轮发电机每相定子绕组均有两 个或多个并联分支。 仅引入中性点侧部分分支电流构成不完全差 动电流保护。
1、发电机定子单相接地时的电路图和相量图
假设A相在距离定子绕组中性点处发生金属 性接地故障。
U k 0
. . . . 1 . (U AD U BD U CD ) E A 3
7.4 发电机定子单相接地保护
零序电压随故障点位置的不同而变化。 2、定子绕组单相接地时的零序等效网络
7.4 发电机定子单相接地保护
二、零序电压定子单相接地保护
1、发电机定子单相接地时的短路点位置与零序 电压的关系图 常用于发电机-变压器组的接地保护 对机端附近接地具有很高的灵敏性 2、零序电压取自机端TV的开口三角绕组或中性 点TV的二次侧。
7.4 发电机定子单相接地保护
三、三次谐波电压定子单相接地保护
P EdU S sin , X X S X d X
2 EdU S US Q Q cos , tg 1 X X P
7.6 发电机失磁保护
1、失磁后到失步前； 转子加速，这一阶段中，发电机功角900，发电机输 出有功功率基本维持不变，所以，这个阶段又称为等有 功阶段。发电机输出无功功率大幅度下降，并且从发出 无功功率很快过渡到从系统吸收无功功率，以建立气隙 磁场。
I dt 2Id nTA
7.3 发电机匝间短路的横差动保护 （1）保护有死区； （2）区分同相的同分支绕组和不同分支绕组的 匝间短路
7.3 发电机横差动保护
二、单元件横差动保护基本原理
1、适用于有多分支的定子绕组且有两个以上中 性点引出端子的发电机。 可反映匝间短路、机内相间短路和分支线棒 开焊等故障。 2、示意图 3、发电机不同中性点之间存在不平衡电流的原因 （1）不同分支绕组的参数不完全相同 （2）定子气隙磁场不均匀
7.3 发电机匝间短路的横差动保护 （3）转子偏心； （4）定子绕组匝间短路保护
1、匝间短路会出现纵向不对称（机端相对于中 性点）
2、纵向零序电压整定
3、负序功率方向元件 防止区外故障时保护误动作！
7.4 发电机定子单相接地保护
一、定子单相接地时的电气特征
7.1 发电机的故障和不正常运行状态
二、发电机的常见不正常运行状态
1、负荷超过额定容量的过负荷 2、外部短路引起的过电流 3、不对称故障或不对称负荷引起的负序过电流 4、突然甩负荷引起的过电压 5、励磁回路过负荷 6、发电机逆功率
7.2 发电机纵差动保护
一、发电机定子绕组短路故障
1、发电机的中性点一般不直接接地，而是通过 高阻接地、消弧线圈接地、不接地 2、主要指相间短路和匝间短路 3、统计数字表明，发电机及其极端引出线相间 短路是最多的。
1、定子绕组中感应的电动势含有高次谐波分量
2、中性点电压 U N 3和机端电压 U S 3随故障点的变 化曲线
7.4 发电机定子单相接地保护
3、利用机端三次谐波电压作为动作量，中性点 三次谐波电压作为制动量形成接地保护。 对中性点附近接地具有很高的灵敏性 4、100%定子绕组单相接地保护 三次谐波电压比值 + 基波零序电压 利用零序电压 + 叠加电源
I k .min 1.5 nTA I K .act
7.3 发电机横差动保护
一、发电机裂相横差动保护基本原理
1、匝间短路时在各绕组间产生的环流 正常时，各相并联的各分支绕组中流过相等 的负荷电流；当同相非等电位点发生匝间短路时， 各绕组的电位势不相等，而在各绕组间产生环流！ 2、示意图
3、说明
第七章 发电机保护
主要内容
发电机的故障和不正常运行状态
发电机纵差动保护
发电机横差动保护
发电机定子单相接地保护 发电机负序过电流保护 发电机失磁保护
7.1 发电机的故障和不正常运行状态 一、发电机故障
1、定子绕组相间短路 2、定子绕组匝间短路 3、定子绕组单相接地短路 4、转子绕组的一点或两点接地短路 5、失磁
7.2 发电机纵差动保护
二、比率制动式纵差保护
1、发电机纵差保护原理图
7.2 发电机纵差动保护
2、比率制动曲线 差动电流与制动电流 动作方程
I d I d .min ,
I d I1 ' I 2 ' , I res
. .
I1 ' I 2 ' 2
.
.
I d K ( I res I res.min ) I d .min , I res I res.min I res I res.min
7.6 发电机失磁保护
3、异步运行对发电机和电力系统的影响 （1）吸收无功来建立发电机的磁场； （2）引起电力系统的电压下降； （3）发电机转速超过同步转速； （4）引起机组振动； （5）定子机端部和边段铁芯过热。
7.6 发电机失磁保护
二、发电机失磁后的机端测量阻抗
发电机与无穷大系统并列运行等值电路和相量图 发电机送到受端的功率
7.5 发电机负序过电流保护
一、负序电流保护的作用
1、电力系统不对称短路或正常运行时三相不平 衡，定子绕组产生负序电流，转子上产生倍频电 流（100HZ）。 倍频电流的热效应 倍频电磁转矩
二、定时限负序过电流保护
两段式
三、反时限负序过电流保护
7.6 发电机失磁保护
一、发电机失磁的后果
1、失磁原因 转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误 动作、运行人员误操作或误调整等。 2、发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都 会发生变化，且将危及发电机和系统的安全。 转子加速、发电机与系统失去同步、导致异步 运行