发电机保护配置与选型

失磁对电力系统的危害
失磁对发电机的危害
发电机失磁保护阻抗圆原理逻辑图
信号
Uh< Ug < Z g<
& & &
1.5
t3
出口 信号 出口
t4
信号
TVg断线
+ &
t1
t2
Vfd<
出口 信号 出口
五、发电机对称过负荷 （一）发电机过负荷判据及特性
（二）定子绕组的过负荷保护
两段定时限负序过负荷保护动作特性
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
中性点零序电压
t
> 3U 0
&
10
TV断线信号Βιβλιοθήκη 四、发电机阻抗原理失磁保护
失磁保护是及时发现和切除由于励磁系统故障引起 的发电机异常运行和故障
正常运行时，若用阻抗复平面表示机端测量阻抗，则阻抗
的轨迹在第一象限（滞相运行）或第四象限（进相运行） 内稳定运行。发电机失磁后，机端测量阻抗的轨迹将沿着 等有功阻抗园进入异步边界园内。所以，阻抗原理发电机 失磁保护将机端测量阻抗是否进入预先整定的阻抗圆作为 发电机是否低或失磁的主要判据。
转子一点接地原理
发电机励磁回路一点接地，由于构不成电流通
路，并不影响发电机的正常运行，也不会对发 电机构成危害。对于一点接地故障的危害，主 要担心再发生第二点接地故障，因为在一点接 地故障后，励磁回路对地电压有所升高，就有 可能发生第二个接地故障点。其危害有：
（1）破坏发电机气隙磁场的对称性，使气隙磁场不均匀
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。
九、发电机纵向零序电压式匝间保护

发电机纵向零序电压式匝间保护，是发电机同相同 分支匝间短路及同相不同分支之间匝间短路的主保 护。该保护反映的是发电机纵向零序电压的基波分 量，并用其三次谐波增量作为制动量。 保护原理： 发电机定子绕组发生内部短路，三相机端对中性点 的电压不再平衡，因为机端电压互感器中性点与发 电机中性点直接相连且不接地，所以互感器开口三 角绕组输出纵向3U0。
对于水轮发电机，在发现转子一点接地后，应
立即安排停机（这是水轮发电机的结构决定 的），因此水轮发电机一般不设置转子两点接 地保护。
转子一点接地保护逻辑框图
大轴（600）
检测漏 电流
信号
负极（602）
计算Rg
Rg ＜ Rg1
t1
对单元件横差加延时及投入 转子两点接地保护
八、励磁绕组过负荷保护
谢谢大家！
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
比率制动方程
这种动作特性的优点是：
在区内故障电流较小时，它具有较高的 动作灵敏度； 而区外故障时，它具有较强的 躲过暂态不平衡差流的能力。
保护采用比率制动原理，出口设置为循环闭锁方式，保护
逻辑见图一。因为发电机中性点一般不直接接地，当发电 机差动区内发生相间短路故障时，有两相或三相差动同时 动作出口跳闸；而当发电机収生一相在区内接地另一相在 区外同时接地故障，只有一相差动动作，但同时有负序电 压，保护也出口跳闸。如果只有一相差动动作无负序电压， 判断为TA断线。这是应为发电机中性点不直接接地，内部 相间短路时一般都会二相差动或三相差动同时动作。


三、发电机3U0定子接地保护
保护采用基波零序电压式，范围为由机端至机内90％左右
的定子绕组单相接地故障。可作小机组的定子接地保护， 也可与三次谐波保护合用，组成大中型发电机的100％定 子接地保护。 发电机定子绕组的单相接地是发电机最常见的一种故障， 并且是相间或匝间短路的先兆。因此定子接地保护是大型 机组保护中重要的保护，它对预防定子绕组严重短路故障 具有重要意义。
I 2 > I 2 g1
负序电流I2计算
t11 tS tup
信号
信号
I 2 > I 2s
+
出口
I 2 > I 2up
I2s<I2<I2up
七、发电机转子一点接地保护
保护采用注入直流电源原理，直流电源由装置
自产。因此，在发电机运行及不运行时，均可 监视发电机励磁回路的对地绝缘。该保护动作 灵敏、无死区。 考虑到双套化配置方案中，转子接地保护由于 保护原理的要求不能双套化，否则会相互影响 导致测量失误。如采用一套运行一套备用方式， 需要时应可靠安全地带电切换。
纵向零序电压式匝间保护交流接入回路
发电机正常运行时，机端不平衡基波零序电压很小，但可
能有较大的三次谐波电压，为降低保护定值和提高灵敏度， 保护装置中增设三次谐波阻波功能。 为保证匝间保护的动作灵敏度，纵向零序电压的动作值一 般整定较小，为防止外部短路时纵向零序不平衡电压增大 造成保护误动，须增设故障分量负序方向元件为选择元件， 用于判别是发电机内部短路还是外部短路。
基波零序电压的发电机单相接地 保护的特点
（1）简单、可靠。
（2）设有三次谐波滤过器以降低不平衡电压。
（3）由于与发电机有电联系的元件少，接地电流不大，
适用于发电机－变压器组。 其不足之处是不能作为100定 子接地保护，有死区，但一般不小于15%。
机端TV开口三角
信号
> 3U 0
&
纵向零序电压式匝间保护逻辑框图
3U 0 ＞3U 0h
信号
&
出口
3U 0 ＞3U 0l (3U 0 3U 0l ) ＞ K z (U 0.3 U 0.3n )
专用TV断线
信号
&
t0
出口
P 2＞0

在图中 P2——负序功率方向判据； t0——短延时； 专用TV断线判别采用电压平衡式原理。构成框图如 图二所示。
二、发电机过电压保护

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。 当运行中的发电机突然甩掉负荷或者带时限切除距发电 机较近的外部故障时，由于转子旋转速度的增加以及强 行励磁装置动作等原因，发电机的机端电压将升高。 对于水轮发电机，由于调速系统惯性较大，使制动过程 缓慢，因此在突然失去负荷时，转速将超过额定值，这 时发电机输出端电压有可能高达额定值得1.8-2倍，为了 防止发电机的绝缘受到损坏，在水轮发电机上一般应装 设过电压保护。
发生畸变，气隙磁通失去平衡，引起发电机的剧烈振动而 损坏发电机、无功出力降低。汽轮发电机励磁回路两点接 地还可能引起轴系和汽机磁化，后果严重。若装有横差保 护，还会引起它的误动作，所以转子一点接地保护动作后 要将横差保护加上一个短的延时防止误动。 （2）两点接地造成没被短路绕组的电流增大，如果流过 转子本体的短路电流大（通常以1500A为界限），热效应 烧损转子的同时还会使转子发生缓慢变形而形成偏心，进 一步加剧振动。还可能损坏其他励磁装置且导致失磁故障， 危及发电机和系统的安全。
发电机保护 配置与选型
12111 第二组
发电机保护主要内容


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。