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电机失步保护继电保护 继电042课程 班级 2006 年 12 月15日 第 16 周章节名称 9-8发电机失步保护、逆功率保护9-9 发电机过电压保护9-10 发电机-变压器组保护特点 教学目的与要求 掌握失步保护、逆功率保护、过电压保护基本原理；发电机-变压器组保护特点 教学内容 知识点：失步保护、逆功率保护、过电压保护工作原理发电机-变压器组保护特点9-8 一、失步保护 二、逆功率保护9-9发电机过电压保护9-10一、发变组纵差保护特点 Characteristics二、后备保护特点三、定子绕组接地保护特点 重 点 失步保护、逆功率保护过电压保护基本原理；发电机-变压器组保护特点 难 点 失步保护工作情况、双透镜阻抗继电器的特性及整定原则 作 业 教具与挂图 投影仪 教学过程（组织与方法） 1、 失步保护、逆功率保护、发电机过电压保护仅从原理上讲解。失步保护原理及工作情况结合框图详细说明，尤其是双透镜阻抗继电器的特性及整定原则要给予说明2、发变组保护配置特点重点讲解，尤其是主保护和后备保护配置特点。3、本次课小结，下次内容简介，布置预习4、作业内容辅导与讲解 第九节 同步发电机失步保护、逆功率保护当系统受到大的扰动后，发电机或发电机群可能与系统不能保持同步运行，即发生不稳定振荡，称失步。对于大型汽轮发电机，需要装设失步变化，用以及时检测出失步故障，迅速采取措施，以保证故障机组和电力系统的安全运行。 一、失步保护 (一)对失步保护的要求 P262 （1）-（4） (二)反应阻抗变化的失步保护根据对系统振荡时电气量的分析，发生不稳定振荡时，功角 在0360间作周期变化，测量阻抗以 的速率穿过阻抗平面，其轨迹在阻抗平面上是一个圆或直线。因此，测量阻抗走过某段距离，需要一定的时间。发生短路故障时，功角基本不变，测量阻抗由负荷阻抗突变为短路阻抗。稳定振荡时，测量阻抗轨迹只是在阻抗平面的第或第象限的一定范围内变化。根据上述测量阻抗变化的特点，可以构成双透镜特性的失步保护。1、保护特性：图936 双透镜阻抗继电器动作特性保护的检测元件是两个具有透镜形特性的阻抗元件，动作特性如图936所示。Z1为监察阻抗继电器，Z2为按稳定振荡边界整定( =120)的阻抗继电器。不稳定振荡时，机端测量阻抗若按图中mn轨迹移动，则依次经过A、B、C、D点，AB、BC、CD的时间分别为t1、t2、t3。发生短路故障时，机端测量阻抗由正常工作点H突变到K，虽然经过Z1、Z2动作区，但因几乎是同时的，故可用时间t1进行鉴别。稳定振荡时，机端测量阻抗不能进入Z2动作区内，可能进入Z1动作区，而后沿A1P变化。2、保护构成：根据上述机端测量阻抗变化特点，拟出的双透镜动作特性的失步保护框图如图937所示。 图937 双透镜动作特性的失步保护框图3、保护工作情况： 不稳定振荡时，机端测量阻抗沿图936中mn轨迹移动。在AB 区间，Z1动作，Z2不动作，“与”门Y1有输出、经“或”门H1，起动时间元件T1(t1 按t1整定)。机端测量阻抗进入BC区间，Z2动作(表示已失步)，“与”门Y2、Y3有输出发出信号；与此同时，对处于加速状态的发电机通过“与”门Y5减原动机出力，对处于减速状态的发电机通过“与”门Y6增原动机出力。 当连接片XB接通时，失步保护可动作于跳闸。机端测量阻抗进入BC区间时，“或”门H2动作，并通过时间元件T3(t3t2+t3+ t4)、“与”门Y7自保持，当机端测量阻抗越过D点，Z1返回后，“与”门Y8满足动作条件，经延时元件T4动作于解列切机。 稳定振荡时，仅有Z1动作，装置不会动作。 当发生短路故障时，Z1、Z2几乎同时动作，时间元件T1不会起动，“与”门Y2没有输出，失步保护不动作。 二、逆功率保护对于汽轮发电机，当主汽门误关闭或机炉保护动作关闭主汽门而出口断路器未跳闸时，发电机转为电动机运行，由输出有功功率变为从系统吸取有功功率，即称逆功率。逆功率运行，对发电机并无危害，但汽轮机尾部长叶片与残留蒸汽摩擦，会导致叶片过热，造成汽机事故。因此，在大型汽轮发电机组上应装设逆功率保护。逆功率保护主要由一个灵敏的有功功率继电器构成。设 为逆功率继电器的动作功率，则其动作条件为P ，其中负号表示从系统吸收有功功率。P 在复功率平面上是平行于P轴的一条直线，如图938（a）所示。将图中各量除以 ，则得到在导纳平面上表示的动作特性，其中导纳如图938（b）所示，可表示为 图938 逆功率继电器的动作边界因此，逆功率继电器是动作特性为一条平行于b轴的直线型导纳继电器。如将导纳动作特性反演到阻抗平面上表示，则对应于动作边界的测量阻抗为 由式（941）知道，在阻抗平面上的动作特性是一与纵轴相切于原点且对称于横轴的圆，如图938（c）所示，其圆心位于（0， ）和半径为 。 因此，当继电器采用绝对值比较方式时，其动作条件为 第十节 同步发电机过电压保护 对于水轮发电机，由于调速系统动作迟缓，容易在甩负荷后出现不允许的过电压，规程规定都装设过电压保护。 对于中、小型汽轮发电机，因有快速动作的调速器，当转速超过额定值后，汽轮机危急保安器也会动作关闭主汽门，可防止由于转速升高引起的过电压，因此，中小型汽轮发电机一般不装过电压保护。对于大型汽轮发电机，都装设了过电压保护。这是因为，在运行实践中，大型汽轮发电机出现危及绝缘安全的过电压是比较常见的现象。一、过电压保护接线 P265 图9-39 过电压保护使用有以下两种情况： 第一、如果大型机组与电网联系较强时，正常运行过程中即使线路跳闸或励磁系统故 障也不可能引起过电压。只在发电机并列时，因运行人员操作不当或自动调整励磁装置失灵而造成过电压。这时过电压保护仅在试验或起、停机以及发电机绝缘状况不良时才投入跳闸，一般情况保护只动作于信号。动作电压取 ，动作时限取2s。 第二、大型汽轮发电机与电网联系较弱时，当一回线甩负荷或半导体励磁系统故障时，会引起过电压。为防止发电机绝缘损坏正常运行时投入跳闸。其动作电压取： 动作时间取05s。 第十一节 发电机变压器组保护特点 一、纵差动保护特点1当发电机和变压器之间无断路器时，一般装设整组共用的纵差动保护，如图940(a)所示。但对大容量的发电机组，发电机还应装设单独的纵差动保护，如图940(b)所示。对于水轮发电机和绕组直接冷却的汽轮发电机，当公用的差动保护的动作电流大于1.5倍发电机额定电流或发电机内部发生故障灵敏度不满足要求时，发电机也应装设单独的纵差动保护 图940 发电机变压器组纵差动保护单相示意图 2当发电机和变压器之间有断路器时，发电机和变压器应分别装设纵差动保护，如图940(c)所示 。 3当发电机与变压器之间有分支线（如厂用分支）时，发电机与变压器应装设独立的纵差动保护，同时把分支线也包括在差动保护范围以内，其接线如图940(c)所示。注意分支线上电流互感器的变比应与发电机回路的相同。 二、后备保护的特点 后备保护的配置方式，一般有如下两种方式。 (1)发电机一变压器组采用双重纵差动保护，且在变压器高压侧装设一套后备保护，如阻抗保护、复合电压起动的过电流保护等，作为母线保护的后备。如图941所示。 图941 后备保护配置说明（2）采用两段式后备保护，如图942所示。第段动作值按躲过高压母线短路故障整