第七章发电机保护

1、第七章 发电机保护主要内容7.1 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式7.2 发电机定子绕组短路故障的保护7.3 发电机定子绕组单相接地保护7.4 发电机负序电流保护7.5 发电机的失磁保护7.1 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式1.发电机的故障定子绕组 定子绕组及引出线上的相间短路 定子绕组的匝间短路 定子绕组的单相接地故障 转子绕组 一点接地或两点接地 转子励磁回路励磁电流消失2.发电机的不正常运行状 定子绕组过电流 对称过负荷 负序过电流 定子绕组过电压 转子绕组过负荷 逆功率等3.发电机应装设的保护（1）纵联差动保护；（2）定子绕组接地保护；（3）定子绕组匝间短路保护；（4

2、）发电机外部相间短路保护；（5）负序过电流保护；（6）定子绕组过负荷保护；（7）定子绕组过电压保护；3.发电机应装设的保护（8）励磁绕组一点及两点接地保护；（9）失磁保护；（10）励磁绕组过负荷保护；（11）逆功率保护；（12）过励磁保护；（13）失步保护；3.发电机应装设的保护（14）大容量发电机还应考虑配置低频保护、过频保护、起停机保护、误上电保护、断口闪络保护等；（15）发电机的非电量保护，如采用水冷却的发电机应配置断水保护。7.2 发电机定子绕组短路故障的保护一、比率制动式纵差动保护 正常运行或区外故障时： 内部故障时：动作方程：二、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度1.纵差动保护的整定

3、 (1)启动电流的整定 式中 通常取0.30.3I Igngn (2)拐点电流的整定(3)制动特性的斜率的整定 式中2.发电机纵差动保护的灵敏性 要求计算条件：发电机与系统并列运行以前，其出口发生 两相短路；发电机采用自同期并列时，在系统最小运 行方式下，其出口发生两相短路。三、发电机横差动保护1.发电机裂相横差动保护基本原理同一分支绕组内部匝间短路1.发电机裂相横差动保护基本原理同相不同分支绕组匝间短路2.单元件横差动保护基本原理四、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护 利用匝间短路时破坏了三相对中性点的对称，而产生对中性点的零序电压来实现7.3 发电机定子绕组单相接地保护一、发电机定子绕组单

4、相接地时电气量的特征机端特点 有零序电压出现，其大小与成正比； 接地点通过容性零序电流，大小与及CfCf、CwCw有有 关关； 内部发生单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为外接元件电容电流，方向由 发电机流向母线； 发生外部单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为发电机本身的电容电流，方 向由外部流向发电机。二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护 零序电流互感器装在 发电机出口； 采用具有交流助磁的 零序电流互感器； 当相间保护动作时将 接地保护退出。三、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护整定值：躲正常运行时的不平衡电压（包括三次谐波电压），以及变压器高压侧

5、接地时在发电机端所产生的零序电压。一般为1530V1530V四、发电机100%定子绕组单相接地保护（85%85%） 用于消除死区 两部分的保护区应相互重叠7.4 发电机负序电流保护一、负序电流保护的作用针对定子绕组电流不平衡而引起的转子过热的一种保护，是发电机的主保护之一。二、定时限负序过电流保护信号跳闸三、反时限负序过电流保护7.5 发电机的失磁保护一、发电机失磁运行及后果失磁故障：发电机的励磁突然全部消失或部分消失。原因： 转子绕组故障 励磁机故障 自动灭磁开关误跳闸 半导体励磁系统中某些元件损坏或回路发生故障 误操作等对电力系统的危害（1）造成系统中大量无功缺少。当系统中无功储备不足，将

6、引起电压下降，严重时引起电压崩溃，系统瓦解；（2）造成系统中其他发电机增加无功输出。使某些发电机、变压器、输电线路过电流，后备 保护可能因过流动作，扩大故障范围；（3）造成有功功率摆动及系统电压降低。可能导致相邻正常运行的发电机与系统之间失去同 步，引起系统振荡。对发电机的危害（1）转子绕组出现差频电流，引起绕组发热；（2）异步运行后，发电机的等效电抗降低，从系统 中吸收的无功增加，使定子绕组过热；（3）对大型直接冷却式汽轮发电机，其转矩和有功将发生剧烈摆动。这种影响对水轮发电机 更为严重，直接威胁机组安全；（4）定子端部漏磁增强，使端部的部件和端部铁芯过热。二、发电机失磁后的机端测量阻抗1.等有功阻抗圆（P P 不变）不变）2.临界失步圆3.失步后的异步运行阶段空载失磁时：4.其它运行方式下发电机机端测量阻抗三、发电机失磁保护判据1.主判据（1）静稳边界阻抗圆判据（2）异步阻抗圆判据（3）无功方向判据（4）系统三相电压降低2.辅助判据（1）励磁电压下降（2）不出现负序分量（3）用延时躲振荡四、失磁保护的构成方式按保证电力系统安全运行所允许的最低电压整定按静稳边界圆进行整定按躲空载运行时的最低励磁电压整定本章学习重点1. 了解发电机可能发生故障的类型和不正常运 行状态，针对各种故障和不