课件8发电机、变压器、电动机主保护原理介绍资料

1、课件8发电机、变压器、电动机主保护原理介绍发电机保护发电机保护1 、发电机故障和不正常运行状态及其保护 发电机的安全运行直接影响电力系统的安全。发电机由于结构复杂，在运行中可能发生故障和不正常工作状态，特别是现代的大中型发电机的单机容量大，对系统影响大，损坏后的修复工作复杂且工期长，所以对继电保护提出了更高的要求。针对发电机的故障和不正常工作状态，应装设性能完善的继电保护装置。 1、发电机可能发生的故障及其相应的保护1）发电机定子绕组相间短路定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机。应装设纵联差动保护。2）发电机定子绕组匝间短路匝间短路将出现很大的环流，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展

2、为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。3）发电机定子绕组单相接地 定子绕组单相接地是易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。因此，应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的100%定子绕组单相接地保护。4）发电机转子绕组一点接地和两点接地 转子绕组一点接地，由于没有构成通路，对发电机没有直接危害。再发生另一点接地，则转子绕组一部分被短接，会烧毁转子绕组，由于部分绕组短接，破坏磁磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。应装设转子绕组一点接地保护和两点接地保护。5）发电机失磁造成危害：失磁原因转子绕组断线

3、、励磁回路故障或灭磁开关误动等。不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。装设失磁保护。2、发电机的不正常工作状态及其相应的保护不正常工作状态负荷超过发电机额定值、负序电流超过发电机长期允许值外部短路、非周期合闸以及系统振荡等。发电机突然甩负荷主汽门突然关闭而发电机断路器未断开过电流保护过负荷保护过电压保护逆功率保护过电流保护过负荷保护作为外部短路和内部短路的后备保护。50MW及以上的发电电机，应装设负序过电流保护。对称过负荷，应装设只接于一相的过负荷保护。不对称过负荷，一般在50MW及以上发电电机应装设负序过负荷保护。过电压保护逆功率保护特别是水轮发电机，在突然甩负荷时，转速

4、急剧上升从而引起过电压。在水轮发电机和大型汽轮发电机上应装设。主汽门突然关闭而发电机断路器未断，发电机变为从系统吸收无功，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。 发电机保护动作跳开发电机断路器的同时，还应断开发电机励磁电流。PART-02变压器保护变压器的故障类型变压器的不正常状态变压器的故障类型变压器的故障类型内部故障：指油箱内的短路故障 变压器绕组的相间短路 变压器绕组的匝间短路 中性点接地侧的单相接地短路外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路变压器不正常工作状态变压器不正常工作状态外部短路引起的过电流油箱漏油造成油面降低外部接地短路引起中性点过电压过负荷绕组过电

5、压频率降低引起的过励磁油温过高等 变压器处于不正常工作状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。值班人员处理措施值班人员处理措施应装设哪些的继电保护各保护的配置及原理1）防止变压器油箱内各种短路故障和油面降低的瓦斯保护（重瓦斯 跳闸 / 轻瓦斯 信号)2）防止变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵差保护或电流速断保护3）防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护（或复合电压启动的过电流保护或复序过流保护）4）防止大接地电流系统中变压器外部接地短

6、路的零序电 流保护5）防止变压器对称过负荷的过负荷保护6）防止变压器过励磁的过励磁保护7）防止变压器中性点非有效接地侧的单相接地故障8）防止变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷 却系统故障变压器主保护变压器主保护变压器的主保护： 为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除被线路保护设备和线路故障的保护。主保护包括： 差动保护、瓦斯保护、差流速断保护1、差动保护 差流速断保护主要是为了在变压器差动内发生严重短路故障时快速切除变压器，以确保变压器的安全。为了保证装置的正确动作，速断电流的定值应按以下原则选取：躲过变压器空载投入或区外故障切除时可能产生的最大励磁涌流。躲过变压器差动

7、区外端部故障时穿越电流造成的最大不平衡电流。以上电流按基波值选取。 原理很简单，即当差动电流大于整定值，瞬时动作跳闸 瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。 瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障，而对变压器外部端子上的故障情况则无法反应。不能单独作为变压器的主保护，可与纵差动保护相互配合。瓦斯保护原理及构成瓦斯保护原理及构成瓦斯保护的主瓦斯保护的主要元件是瓦斯要元件是瓦斯继电器，它安继电器，它安装在变压器的装在变压器的油箱和油枕之油箱和油枕之间的连接管道间的连接管道中。中。l瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，包括铁芯过热烧伤，油面降低，但差动保护对

8、此无反应。又如变压器绕组产生少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大，会造成局部绕组严重过热，产生强烈的油流，向油枕方向冲击，但表现在相电流上却并不大，因此，差动保护没有反应，但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应。l差动保护与瓦斯保护在保护范围上有一定互补性，不能相互代替，一起作为变压器的主保护。后备保护：主保护或开关拒动时，用来切除故障的保护。后备保护分为远后备和近后备两种。远后备保护：当主保护或开关拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。后备保护包括：过电流保护、相间阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、零序电

9、流保护、过负荷保护等。变压器的后备保护变压器的后备保护为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可作下级线路的远后备保护。 复压是指相间电压低或负序电压高，当系统发生短路时，往往伴随着电压降低和电流增大的情况，为了防止系统正常时而电流保护误动，因此我们在过流保护的基础上加装电压闭锁元件，这样就构成了复压闭锁过流保护。分级绝缘变压器零序保护组成 由零序电压保护、零序电流保护、间隙零序电流保护共同构成分级绝缘变压器零序保护原理 当系统发生一点接地，中性点接地运行的变压器由其零

10、序电流保护动作于切除。若高压母线上已没有中性点接地运行的变压器，而故障仍然存在时，中性点电位将升高，发生过电压而导致放电间隙击穿，此时中性点不接地运行的变压器将由反应间隙放电电流的零序电流保护瞬时动作于切除。如果中性点过电压值不足以使放电间隙击穿，则可由零序电压保护带0.30.5S的延时将中性点不接地运行的变压器切除。 过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号对双绕组升压变，装于低压侧；对双绕组降压变，装于高压侧。对一侧无电源的三绕组升压变压器应装于发电机电压侧和无电源侧。对三侧有电源的绕组升压变压器，二侧均应装设。对仅一侧有电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组容量相等，只装

11、于电源侧：若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。对两侧都有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设备侧的过负荷保护。JPART-03电动机保护电动机的继电保护电动机的继电保护 在现代工业生产中，各种各样的电动机得到了广泛应用。各种原因会使电动机运行条件严重恶化、各种性能下降，诱发各种事故，并且可能烧毁电动机设备，给安全生造成较大损失。 为了防止电动机事故的发生，应装设电动机继电保护装置，保障电动机的安全。大型电厂中的电动机设备某厂600MW机组的锅炉制粉系统为中速磨直吹式系统的厂用电动机按容量大小进行排序：（1）给水泵（轴功率6946.6kW）；（2）循环水泵（轴功率2932.6kW

12、）；（3）吸风机（轴功率2602.2kW）；（4）一次风机（轴功率2147.8kW）；（5）送风机（轴功率1239.1kW）；（6）磨煤机（轴功率413.0kW）；（7）凝结水泵（轴功率2065.2kW）（8）前置泵（轴功率520.4kW）。另外，生产工艺系统用电动机按容量排序的前三位是：燃烧制粉（轴功率10942.0kW），循环水（轴功率2754.0kW），热力（轴功率2529.0kW）。电动机的故障状态电动机在运行中可能发生的故障多种多样，具体有以下类型：（1）电动机相间短路故障；包括供电线路的短路、电动机内部各绕组间的短路。（2）电动机断相故障；变压器一次侧缺相、供电线路一相断线、电动机

13、绕组一相断线。（3）电动机单相接地（漏电）故障；电动机及其供电线路因受潮而使绝缘电阻下降，漏地电流增加。（4）电动机转子鼠笼断条；鼠笼式异步电动机在频繁启动时，还容易造成鼠笼断条，尤其是负载启动电动机，故障概率更高。机械方面的主要故障是：振动、轴承过热、转子扫膛、运转声音异常等。电动机的不正常运行状态电动机在运行中可能发生的故障多种多样，具体有以下类型：（1）过电流；由于过负荷引起的过电流是电动机最常见的也是最严重的不正常运行状态。产生过负荷的原因有： 机械负载过负荷；供电网络电压和频率降低而使转速下降；长时间的起动和自起动；断相造成的两相运行。（2）低电压；当电动机母线电压短时降低或短时中断

14、又恢复时，会导致电动机自起动致使母线电压严重降低，通常在次要电动机上装设低电压保护。电动机的相间短路保护（1）纵联电流差动保护（2）电流速断保护对电动机绕组及引出线的相间短路，2MW 及以上的电动机或电流速断保护灵敏系数不符合要求的2MW 以下电动机应装设纵联差动保护。一、纵联电流差动保护纵联电流差动保护原理应用在大型电动机中。二、电流速断保护当短路电流大于电流速断保护整定值时，电流速断保护快速动作。（1）起动电流整定原则 躲开电动机的起动电流； 断开供电电源发生故障瞬间，由电动机供给的冲击电流。max.srelactkIKImax. sI是最大起动电流。（2）动作时限躲过起动瞬间的冲击电流，

15、一般大于0.04S。电动机的三相不平衡保护（断相保护）电动机断相故障是一种较常见、最严重的不对称故障，断相后非故障相电流通常会增大，大小与断相位置、接线方式、负载大小、转速、效率、功率因数等因素有关。电动机绕组内部匝间短路故障也会造成三相不平衡。电动机断相保护的一般方法是对断相信号进行识别，当断相信号超过一定值时，断相保护经过一固定短延时后动作。利用负序电流来识别断相，以及各种相间不对称短路、反相、匝间短路故障等。即：sII22sI2,是负序电流动作整定值。电动机断相保护一般设置一固定的短延时，为了避免因电动机起动时发生三相电流不对称，以及线路中偶尔出现的瞬间电流不对称而使保护误动作。电动机的

16、单相接地短路保护对单相接地故障，当接地电流大于5A 时，应装设有选择性的单相接地保护；当接地电流小于5A 时，可装设接地检测装置。单相接地电流为10A 及以上时，保护装置动作于跳闸；单相接地电流为10A 以下时保护装置可动作于跳闸或信号。opII.003max.0.03,MCrelopIKI是外部单相接地故障时，max.03MCI电动机本身对地电容产生的最大零序电流。电动机的过载（过负荷）保护生产过程中易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护，保护装置应根据负荷特性带时限作用于信号或跳闸。起动或自起动困难需要防止起动或自起动时间过长的电动机应装设过负荷保护保护装置，应动作于跳闸。电动机过负荷保护实

17、现方式：（1）热保护。在电动机发热最敏感的部位装设温度传感器进行监视，保护可靠简单。（2）电子保护。通过监测电动机运行的线电流间接判断发电机的发热，实现对电动机的过负荷保护。电动机的低电压保护对母线电压短时降低或中断， 应装设电动机低电压保护。装设低电压保护应符合下列规定：（1）当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时需要断开的次要电动机和有备用自动投入机械的电动机，应装设低电压保护；（2）根据生产过程不允许或不需要自起动的电动机应装设低电压保护；（3）在电源电压长时间消失后须从电力网中自动断开的电动机应装设低电压保护；（4）保护装置应动作于跳闸。电动机的锁轴保护（堵转保护）由于电动机所带动的负荷过大或其他原因致使电动机不能正常转动时，为了避免损坏电动机，应将装