发电机的继电保护课件

1、第七章 发电机保护主要内容发电机的故障和不正常运行状态发电机纵差动保护发电机横差动保护发电机定子单相接地保护发电机负序过电流保护发电机失磁保护7.1 发电机的故障和不正常运行状态一、发电机故障1、定子绕组相间短路2、定子绕组匝间短路3、定子绕组单相接地短路4、转子绕组的一点或两点接地短路5、失磁 7.1 发电机的故障和不正常运行状态二、发电机的常见不正常运行状态1、负荷超过额定容量的过负荷2、外部短路引起的过电流3、不对称故障或不对称负荷引起的负序过电流4、突然甩负荷引起的过电压5、励磁回路过负荷6、发电机逆功率 7.2 发电机纵差动保护一、发电机定子绕组短路故障 1、发电机的中性点一般不直接

2、接地，而是通过高阻接地、消弧线圈接地、不接地 2、主要指相间短路和匝间短路 3、统计数字表明，发电机及其极端引出线相间短路是最多的。 7.2 发电机纵差动保护二、比率制动式纵差保护 1、发电机纵差保护原理图 7.2 发电机纵差动保护 2、比率制动曲线 差动电流与制动电流 动作方程 7.2 发电机纵差动保护三、纵差保护的接线方式 1、动作逻辑 两相或三相差动继电器动作，表示发电机内部发生短路故障；仅有一相差动继电器动作，表示TA断线。 2、不完全纵差动保护接线 大型汽轮机或水轮发电机每相定子绕组均有两个或多个并联分支。 仅引入中性点侧部分分支电流构成不完全差动电流保护。7.2 发电机纵差动保护应

3、用时注意：（1）TA的误差；（2）误差源增加；（3）整定值； （4）灵敏度 7.2 发电机纵差动保护 四、纵差保护的整定计算与灵敏度校验 1、灵敏系数的校验 式中 是指发电机机端两相短路时流过保护的最小差动电流。 2、整定计算 确定启动电流、拐点电流和比率制动特性的制动系数和制动线斜率。7.3 发电机横差动保护一、发电机裂相横差动保护基本原理 1、匝间短路时在各绕组间产生的环流 正常时，各相并联的各分支绕组中流过相等的负荷电流；当同相非等电位点发生匝间短路时，各绕组的电位势不相等，而在各绕组间产生环流！ 2、示意图 3、说明 7.3 发电机匝间短路的横差动保护 （1）保护有死区； （2）区分同

4、相的同分支绕组和不同分支绕组的匝间短路7.3 发电机横差动保护二、单元件横差动保护基本原理 1、适用于有多分支的定子绕组且有两个以上中性点引出端子的发电机。 可反映匝间短路、机内相间短路和分支线棒开焊等故障。 2、示意图 3、发电机不同中性点之间存在不平衡电流的原因 （1）不同分支绕组的参数不完全相同 （2）定子气隙磁场不均匀7.3 发电机匝间短路的横差动保护 （3）转子偏心； （4）存在三次谐波电流7.3 发电机横差动保护三、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护 1、匝间短路会出现纵向不对称（机端相对于中性点） 2、纵向零序电压整定 3、负序功率方向元件 防止区外故障时保护误动作！7.4 发电

5、机定子单相接地保护一、定子单相接地时的电气特征 1、发电机定子单相接地时的电路图和相量图 假设A相在距离定子绕组中性点处发生金属性接地故障。7.4 发电机定子单相接地保护 零序电压随故障点位置的不同而变化。 2、定子绕组单相接地时的零序等效网络 7.4 发电机定子单相接地保护二、零序电压定子单相接地保护 1、发电机定子单相接地时的短路点位置与零序电压的关系图 常用于发电机-变压器组的接地保护 对机端附近接地具有很高的灵敏性 2、零序电压取自机端TV的开口三角绕组或中性点TV的二次侧。 7.4 发电机定子单相接地保护三、三次谐波电压定子单相接地保护 1、定子绕组中感应的电动势含有高次谐波分量 2

6、、中性点电压 和机端电压 随故障点的变化曲线 7.4 发电机定子单相接地保护 3、利用机端三次谐波电压作为动作量，中性点三次谐波电压作为制动量形成接地保护。 对中性点附近接地具有很高的灵敏性 4、100%定子绕组单相接地保护 三次谐波电压比值 + 基波零序电压 利用零序电压 + 叠加电源 7.5 发电机负序过电流保护一、负序电流保护的作用 1、电力系统不对称短路或正常运行时三相不平衡，定子绕组产生负序电流，转子上产生倍频电流（100HZ）。 倍频电流的热效应 倍频电磁转矩 二、定时限负序过电流保护 两段式三、反时限负序过电流保护 7.6 发电机失磁保护一、发电机失磁的后果 1、失磁原因 转子绕

7、组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误动作、运行人员误操作或误调整等。 2、发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都会发生变化，且将危及发电机和系统的安全。 转子加速、发电机与系统失去同步、导致异步运行7.6 发电机失磁保护 3、异步运行对发电机和电力系统的影响 （1）吸收无功来建立发电机的磁场； （2）引起电力系统的电压下降； （3）发电机转速超过同步转速； （4）引起机组振动； （5）定子机端部和边段铁芯过热。7.6 发电机失磁保护二、发电机失磁后的机端测量阻抗 发电机与无穷大系统并列运行等值电路和相量图 发电机送到受端的功率 7.6 发电机失磁保护1、失磁后到失步前； 转子加速，这一阶段中，发

8、电机功角900，发电机输出有功功率基本维持不变，所以，这个阶段又称为等有功阶段。发电机输出无功功率大幅度下降，并且从发出无功功率很快过渡到从系统吸收无功功率，以建立气隙磁场。 7.6 发电机失磁保护7.6 发电机失磁保护2、临界失步点 =900等无功点机端测量阻抗 临界失步园 7.6 发电机失磁保护3、失步后的稳定异步运行阶段 异步电机等效电路 机端测量阻抗：同步电抗暂态电抗7.6 发电机失磁保护7.6 发电机失磁保护发电机机端测量阻抗在失磁后的变化轨迹失磁后功率变化的过程Ed下降，功角特性变化过程在900 时, Pe= PT，发电机加速，功角增加发电机失磁前运行点发电机失磁后，900，临界失步点发电机失磁后，90