发电机保护现象、处理

精选文库发电机保护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+Uc3U0Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1AIAISET(电流门坎)时判为TV二次回路断线，将失磁保护闭锁。UA+UB+UC-3U0USET用于判别TV单相或两相断线，低压判据判断三相失压。在电力系统短路或短路切除等非失磁因素引起系统振荡时，保护采取措施闭锁Ufd(P)，可防止保护误出口。励磁低电压Ufd(P)判据动作后经t1（2s）发出失磁信号。励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗判据均满足且无TV二次回路断线时经t2（6s）发出跳闸指令。励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗、系统低电压判据均满足且无TV二次回路断线时经t3（1s）发出跳闸指令。2、发电机过激磁保护过激磁保护是反应发电机因频率降低或者电压过高引起铁芯工作磁密过高的保护。过激磁保护分高、低两段定值，低定值经固定延时5s发出信号和降低励磁电压（降低励磁电压、励磁电流的功能暂未用），高定值经反时限动作于解列灭磁。反时限延时上限为5秒，下限为200秒。3、发电机定子接地保护发电机定子接地保护作为发电机定子单相接地故障保护，由基波零序电压部分和三次谐波电压两部分组成，基波零序电压保护机端至机尾95%区域的定子绕组单相接地故障，由反映发电机机端零序电压原理构成，经时限t1（3s）动作于解列灭磁；三次谐波电压保护机尾至机端30%区域的定子绕组单相接地故障，由发电机中性点和机端三次谐波原理构成，经时限t2（5s）动作于信号。二者组成100%的定子接地保护。保护设有断线闭锁。4、发电机定子匝间保护保护由纵向零序电压和故障分呈负序方向判据构成,设置PT断线闭锁措施，作为发电机内部匝间、相间短路以及定子绕组开焊的主保护.故障分量负序方向判据通过检测流出发电机的负序功率实现纵向零序电压判据通检测中性点与发电机中性点直接相连但不接地的3PT开口三角绕组所输出的纵向3U0实现。保护动作于全停。5、失步保护保护采用三阻抗元件，通过阻抗的轨迹变化来检测滑极次数并确定振荡中心的位置。在短路故障、系统振荡、电压回路断线等情况下，保护不误动作。保护一般动作于信号；当振荡中心在发电机变压器组内部，保护I段启动经t1(0.5s)发跳闸命令,动作于解列灭磁；当振荡中心在发电机变压器组外部，保护II段启动经t2(2s)发信号。保护装设有电流闭锁装置，用以保证在断路器断开时电流不超过断路器额定失步开断电流。6、低频累加保护低频累加保护反应系统频率降低对汽轮机影响的累积效应，保护由灵敏的频率继电器和计数器组成，经出口断路器辅助接点闭锁（即发电机退出运行时低频累加保护也退出运行），累计系统频率低于频率定值47.5Hz的时间，当累计时间达到整定值3000秒时，经延时30秒动作于发信号。装置在运行时可实时监视：定值，频率f及累计时间的显示。发变组差动保护、变压器差动保护及高变差动保护是被保护元件内部相间短路故障的主保护，采用比率制动式原理。区外故障时可靠地躲过各侧CT特性不一致所产生的不平衡电流，区内故障保护灵敏地动作。为避免在变压器励磁涌流作用下保护误动，保护采用二次谐波闭锁。保护设有不经二次谐波闭锁差流速断功能，当差动电流达到整定值时瞬间切除故障。保护具有CT断线闭锁功能（实际未用）。CT断线判别与发电机差动保护相同。7、励磁回路过负荷保护励磁回路过负荷保护用作转子励磁回路过流或过负荷的保护，接成三相式，由定时限和反时限两部分组成。定时限部分动作电流按正常运行最大额定电流下能可靠返回的条件整定，经时限t1(5s)动作于信号和降低励磁电流（降低励磁电流的功能未用）；反时限部分动作特性按发电机励磁绕组的过负荷能力确定，保护动作于解列灭磁，反时限上限为10秒。8、发电机转子一点接地保护发电机转子一点接地保护用于反应发电机转子回路一点接地故障，保护采用乒乓式切换原理，轮流采样转子回路正、负极对地电压，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子接地电阻和接地位置。保护经延时2秒动作于信号。9、发电机对称过负荷保护保护装置由定时限和反时限两部分组成，定时限部分经时限5秒动作于信号。反时限动作特性按发电机承受过负荷电流的能力确定，动作于解列。保护装置能反应发电机定子的热积累过程。10、发电机负序过负荷保护保护装置由定时限和反时限两部分组成，定时限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不平衡的电流值整定，经时限3秒动作于信号。反时限动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于解列灭磁。保护装置能反应发电机转子的热积累过程。11、发电机过电压保护在发电机并网前，如机端电压达到1.3倍额定值时，发电机过电压经延时0.5秒动作于解列灭磁。当发电机并网后，自动退出此保护。发电机变压器组是否并网通过主变220KV侧开关辅助接点状态进行判别。1、 发生发电机定子接地保护信号如何处理？（发信号）答：发电机定子接地是指发电机定子绕组回路及与定子绕组回路直接相连的一次系统发生的单相接地短路。定子接 按接地时间长短可分为瞬时接地、断续接地和永久接地；按接地范围可分为内部接地和外部接地；按接地性质可分为 金属性接地、电弧接地和电阻接地；按接地原因可分为真接地和假接地。 1） 定子接地的原因 可能引起发电机定子接地的原因有： u 小动物引起定子接地。如老鼠窜入设备，使发电机一次回路的带电导体经小动物接地，造成瞬时接地报警。 u 定子绕组绝缘损坏。除了绝缘老化的原因，主要还有各种外部原因引起绝缘损坏。如定子铁芯叠装松动、绝缘表面落下导电性物体（如铁屑）、绕组线棒在槽中固定不紧等，在运行中产生振动使绝缘损坏；制造发电机时，线棒绝缘留有局部缺陷，运转时转子零件飞出，定子端部固定零件帮扎不紧，定子端部接头开焊等因素均能引起绝缘损坏。 u 定子绕组引出线回路的绝缘瓷瓶受潮或脏物引起定子回路接地； u 水冷机组漏水及内冷却水导电率严重超标，引起接地报警； u 发变组单元接线中，主变压器低压绕组或高压厂用变压器高压绕组内部发生单相接地，都会引起定子接地报警信号； 发电机带开口三角形绕组的电压互感器高压熔断器熔断时，也会发出定子接地报警信号，这种现象通常称为“假接地”。 2） 定子接地的现象及判断 当发电机定子绕组及与定子绕组直接连接的一次回路发生单相接地或发电机电压互感器高压熔断器熔断时，均发出“定子接地”光字牌报警信号，按下发电机定子绝缘测量按钮，“定子接地”电压表出现零序电压指示。 发电机发出“定子接地”报警后，应判断接地相别和真、假接地。判断的方法是： 当定子一相接地为金属性接地时，通过切换定子电压表可测得接地相对地电压为零，非接地相对地电压为线电压，各线电压不变且平衡。按下定子绝缘测量按钮，“定子接地”电压表指示为零序电压值，其值应为100V。如果一点接地发生在定子绕组内部或发电机出口且为电阻性，或接地发生在发变组主变压器低压绕组内，切换测量定子电压表，测得的接地相对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，“定子接地”电压表指示小于100V。 当发电机电压互感器高压侧一相或两相熔断器熔断时，其二次侧开口三角形绕组端电压也要升高。如U相熔断器熔断，发电机各相一次对地电压未发生变化，仍为相电压，但电压互感器二次侧电压测量值因U相熔断器熔断发生了变化，即UUV、UWU降低，而UVW仍为线电压（线电压不平衡），各相对地电压UV0、UW0接近相电压，UU0明显降低（相对地无电压升高），“定子接地”电压表指示为100/3V，发出“定子接地”光字牌信号（假接地）。 综上所述，真、假接地的根本区别在于：真接地时，定子电压表指示接地相对地电压降低（或等于零），非接地相对地电压升高（大于相电压但不超过线电压），而线电压仍平衡；假接地时，相对地电压不会升高，线电压也不平衡。这是判断真、假接地的关键。 3） 发电机定子接地的处理 对于中性点不接地或经中性点经消弧线圈接地的发电机（200MW及以下），当发生单相接地时，接地点六均不超过允许值（24A），故可继续运行，并查找和处理接地故障，若判明接地点在发电机内，应立即减负荷停机，若接地点在机外，运行时间不超过2h； 对于中性点经高阻接地的发电机（200MW及以上），当发生单相接地时，接地保护一般作用于跳闸，动作跳闸待机停转后，通过摇测接地电阻，找出故障点。这是考虑接地点发生在发电机内部时，接地电弧电流 易使铁芯损坏，对大机组来说，铁芯损坏不易修复。另外，接地电容电流能使铁芯熔化，融化的铁芯又会引起损坏区扩大，使有效铁芯“着火”，由单相短路发展为相间短路。 由上所述，当接到“定子接地”报警后，若判明为真接地，应检查发电机本体及所连接的一次回路，如接地点在发电机外部，应设法消除。如将厂用电倒为备用电源供电观察接地是否消失。如接地无法消除，应在规定时间内停机。如果查明接地点在发电机内部，应立即减负荷停机，并向上级调度汇报。如果现场检查不能发现明显故障，但“定子接地”报警又不消失，应视为发电机内部接地，必须停机检查处理。 若判明为假接地，应检查并判明发电机电压互感器熔断器熔断的相别，视具体情况，带电或停机更换熔断器。如果带电更换熔断器，应做好人身安全措施和防止继电保护误动的措施。2、发电机差动保护（主保护）答：1）发电机差动保护可分纵差与横差，纵差用于发电机相间短路保护，横差用于发电机匝间短路保护。其原理是正常时，流经差动保护装置两侧的一次电流互感器的电流是一至的，而装置采集两侧电流后进行比差（此时为零），发电机发生短路时，流经差动保护装置两侧的一次电流互感器的电流方向就有一侧反向了，即两侧流入装置的电流方向也相应反向，这样，这两个电流就在保护装置内叠加，从而动作出口跳开关。2）首先要检查发电机本身，因为差动保护是发电机内部故障引起的（纵差是反应相间短路，横差是反应匝间短路），若无故障，再看一次回路，最后检查二次，看是否是保护误动作。3、发电机失磁保护（主保护）灭磁保护是同步发电机励磁系统的主保护之一。在发电机内部及其连接电力变压器或其它设备发生危险故障时 ,必须快速灭磁 ,以最大限度地限制故障范围 ,防止事故扩大造成更大的经济损失。灭磁保护主要完成两项任务 :一是断流 ,二是消磁。发电机低励和失磁是常见的故障形式。造成低励、失磁的原因，主要是励磁回路的部件发生故障、自动励磁调节装置发生故障以及操作不当或由于系统事故造成的。失磁的危害主要表现在以下几个方面：1）低励或失磁的发电机，从电力系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降。若电压下降幅度太大，将可能会导致电力系统电压崩溃而瓦解。（2）对于大型发电机组，在失磁后系统将要向其输送大量的无功电流，这将可能会引起电力系统的震荡。 （3）失磁后，由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流。差频电流在转子回路中产生的损耗，如果超出允许值，将使转子过热。特别是直接冷却高利用率的大型机组，其热容量的裕度相对降低，转子更易过热。而流过转子表层的差频电流，还可能在转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热。（4）低励或失磁的发电机进入异步运行之后，由机端观测的发电机等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增大。低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。因此，在重负荷下失磁进入异步运行后，若不采取措施，发电机将因过电流使定子过热。 （5）对于直接冷却、高利用率的大型汽轮发电机，其平均异步转矩的最大值较小、惯性常数也相对降低、转子在纵轴和横轴方面也呈现较明显的不对称。由于这些原因，在重负荷下失磁后，这种发电机的转矩、有功功率要发生周期性摆动。在这种情况下，将有很大 的 超过额定值的电磁转矩周期性变化，其最大值 可能达到45，使发电机周期性地严重超速。这些情况，都直接威胁着机组的安全。（6）低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部和边缘铁芯过热，实际上，这一情况通常是限制发电机失磁异步运行能力的主要条件。处理1）当发电机失去励磁时，失磁保护应动作，则按发变组开关跳闸处理。 2）若失磁保护未动作，且危及系统及本厂厂用电的安全运行时，则应立即用发电机紧急解列开关（或逆功率保护）及时将失磁的发电机解列，并应注意6kV厂用电应自投成功，若自投不成功，则按有关厂用电事故处理原则进行处理。3）在上述处理的同时，应尽量增加其它未失磁机组的励磁电流，以提高系统电压和稳定能力。 4发电机解列后，应查明原因，消除故障后才可以将发电机重新并列。：4、发电机复合电压闭锁过流（后备保护）当系统发生三相对称短路或不对称短路时保护都能可靠动作。（低电压与负序电 压闭锁过电流保护）即：1、当三相对称短路时电压会降低，此时低电压闭锁的电压继电器长闭节点闭合接通电 流回路，若电流达到定制时，保护动作跳闸。2、当系统发生不对称短路，此时负序电压继电器动作长开节点闭 合接通电流回路，若电流达到定制时，保护动作跳闸。产生负序的最根本原因就是三相不平衡发电机的复合电压启动元件是由一个滤过式负序电压继电器和一个低电压继电器组成。低电压继电器经负序电压继电器的常闭接点接于相间电压上，以保证保护装置在对称三相短路时可靠地动作，并能提高低电压继电器对三相短路的灵敏度。因为在发生三相短路开始瞬间将会短时出现负序电压，使负序电压继电器一定动作，待负序电压消失后，负序电压继电器返回，低电压继电器又接在相间电压上。若使低电压继电器返回，则要求发电机母线的残压必须大于继电器的返回电压。由于三相短路时，三相电压均降低，故低电压继电器仍处于动作状态，此时保护的工作情况即相当于低电压启动的过电流保护低压过流应先跳母联，再跳发电机 。因为假如在高压侧故障 ，要先保证正常发电机的运行。所有发电机的后备其实都启动了，如果母联先不跳 ，可能会误切除正常运行的发电机组。 因为发电机的保护时限是相同的。负序保护是动作于程跳或动作于全停，没有跳母联。5、发电机对称过负荷保护6、发电机负序过负荷保护7、发电机无刷励磁如何实现转子一点接地保护？答：无刷励磁发电机的最大遗憾就是其转子部分的绕组在发电机工作时不可检测,所以要实现对转子进行接地保护不可能采用直接的办法.但是如果采取间接的办法也未尝不可! 因为发电机转子部分的磁场是靠励磁机定子上的励磁绕组建立的磁场产生的,所以,监视励磁机的励磁电压/电流,就可