发电机保护讲稿

发电机保护培训

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一概述基本概念发电机的作用是将汽轮机或水轮机输出的机械能变换成电能。1主要构成发电机主要由定子和转子两部分构成。在定子与转子间留有适当的间隙，通常将该间隙称作为气隙。极对数为1的三相交流同步发电机的结构示意图如下图所示。在定子铁芯上设置有槽，每个定子槽分上槽和下槽，上槽及下槽中设置有定子绕组。每台发电机的定子绕组为三相对称式绕组，如图1中的a-x、b-y、c-z所示。所谓三相对称绕组是指三个绕组（即a-x、b-y、c-z）的匝数相等，其空间分布相对位置相距1200。在定子铁芯的上槽与下槽之间设置有屏蔽层。在转子铁芯上也有槽，槽内设置有转子绕组（如图1中的W－j所示）。三相同步交流发电机结构示意图为提高发电机的单机容量及降低铁芯及绕组的温度，各种发电机均设置

发电机的故障（1）定子绕组的故障定子绕组的故障主要有：相间短路（二相短路、三相短路）接地故障：单相接地、两相接地短路故障匝间短路（同分支绕组匝间短路，同相不同分支绕组之间的短路）。（2）转子绕组的故障主要有：转子绕组一点接地及二点接地，部分转子绕组匝间短路。

发电机异常运行方式发电机不正常运行方式主要有：定子绕组过负荷，转子绕组过负荷，发电机过电压；发电机过激磁，发电机误上电、逆功率、频率异常、失磁、发电机断水及非全相运行等。常见故障及非正常工况运行的后果发电机定子绕组或输出端部发生相间短路故障或相间接地短路故障，将产生很大的短路电流，大电流产生的热、电动力或电弧可能烧坏发电机线圈、定子铁芯及破坏发电机结构。转子绕组两点接地或匝间短路，将破坏气隙磁场的均匀性，引起发电机剧烈振动而损坏发电机；另外，还可能烧伤转子及损坏其他励磁装置。发电机异常运行也很危险。发电机过电压、过电流及过激磁运行可能损坏定子绕组；大型发电机失磁运行除对发电机不利之外，还可能破坏电力系统的稳定性。其他异常工况下，长期运行也会危及发电机的安全。为确保发电机安全经常运行，必需配置完善的保护系统。1短路故障的主保护发电机内部短路故障的主保护有：纵差保护，横差保护（单元件横差及三元件横差保护），发电机定子绕组匝间保护（主要有单元件横差保护、纵向零序电压匝间保护及负序功率方向保护），转子两点接地保护，励磁机纵差保护。2短路故障的后备保护发电机短路故障的后备保护主要有：复压闭锁过流保护，对称过流及过负荷保护，不对称过流及过负荷保护、负序过电流保护，转子过流及过负荷保护、转子两点接地保护、带记忆的低压过流保护。3其他故障保护发电机单相接地保护，发电机失磁保护。4发电机异常运行保护发电机异常运行保护有：发电机过电压保护，发电机过激磁保护、逆功率保护，转子一点接地保护，定子过负荷保护、非全相运行保护、大型发电机失步保护、频率异常保护等。发电机通用保护配置一概述一概述发电机纵差保护接线一概述一概述SEL300G及PMC700G中纵差保护动作特性曲线我公司发电机保护装置中差动动作曲线门槛电流门槛电流也叫启动电流或初始动作电流。最小动作电流实质是无制动时的动作电流。它的整定原则是：按躲过正常工况下的最大不平衡电流来整定。可按下式进行整定

－可靠系数，通常取1.5~2；

－TA变比误差，10P级互感器误差为0.03，故可取0.06（考虑两侧TA正、负误差）；

－保护装置通道传输变换及调整误差，可取0.1；

－发电机额定电流，TA二次值。代入式（2）可得＝（0.24~0.32）一般取0.3发电机横差保护

发电机横差保护适用于定子绕组为多分支的发电机，当某相中某一分支发生匝间短路或某相两分支之间在不同匝数处发生短路时，横差保护应立即动作切除发电机1、单元件横差保护单元件横差保护，适用于每相定子绕组为多分支，且有两个或两个以上中性点引出的发电机，如图所示：2裂相横差保护1交流输入回路裂相横差保护由三个横差元件构成，每个元件两侧的输入电流分别接在某相定子绕组两分支（或两分支组）上的TA二次。以A相横差元件为例，其交流接入回路如图所示逆功率/正向低功率元件保护保护功能描述：连接在系统上的发电机，当其原动机被切除发电机就变成电动机运行，当这种运行工况发生时，发电机作为一台同步电机，驱动原动机的主轴运转。在此情况下发电机的电动机运转将产生过热迅速损坏，汽轮机在其它原动机的应用场合中，电动机运转能引起机械损坏和/或产生不安全的运行工况。在SEL-300G继电器中，通过使用一个逆功率/正向低功率保护元件来提供防止电动机运转的保护逆功率/正向低功率保护元件，从发电机中测量有功功率，如果发电机输出的有功功率降低到低于该元件的门槛值，继电器将置位与瞬时门槛值相关的继电器字位，并启动该保护元件的定时限计时器逆功率/正向低功率率元件保护护定值计算算推荐计算原动机机额定的电电动机运行行功率以发发电机额定定功率的标标幺值等于于电动机运运行功率除以发电机机的额定功功率电动机运行行功率定义义为负值因因为它是流流入发电机机而不是流流出发电机机为保证元件件安全，检检测功率值值元件的定定值可被调调整到在继继电器电压压互感器和和电流互感感器中被计算出出来的测量量误差定值值，32P1P设置为一个个0.5-0.7的系数乘以以低达0.02的标幺值，，该值可确保保安全检测测电动机运运行工况，，建议定值值32P1P设置为0.01-0.014标幺值对功功率元件继电器器功率测量量误差被指指定为±0.0015标幺值±2%整定值使用第二段段逆功率/正向低功率率保护元件件可用于程程序跳闸互互锁或用作作过负荷保保护元件第二段逆功功率/正向低功率率保护元件件用于程序序跳闸互锁锁时，定值值32P2P可用正向低低功率值来整定取取5到10%的发电机额额定功率作作为定值，，该元件仅仅在原动机机跳闸已经经发生后才才允许发电机机断路器跳跳闸，第二段元件件用作过负负荷保护时时定值32P2P的整定范围围为1.05到1.10的标幺值定子接地保保护一发电机机定子单相相接地的危危害设发电机定定子绕组为为每相单分分支且中性性点不接地地。发电机机定子绕组组接线示意意图及机端端电压向量图如如图13中的（a）、（b）所示。设A相定子绕组组发生接地地故障，接接地点距中中性点的电电气距离为为（机端接地地时＝1）。此时，相当当于在接地地点出现一一个零序电电压。结论：接地地点距中性性点越远，，零序电压压越高。机机端接地时时零序电压压最大（等于发电电机相电压压）；中性性点接地时时，零序电电压等于零零。思考：如上上图此时的的零序电压压等于多少少？利用基波零零序过电压压功能，能能够检测到到除发电机机绕阻底部部中性点的的5%~10%以外所有的定子子接地故障障，定子接地保保护在靠近发电电机中性点点区域范围围内，当发发电机发生生接地故障障时零序电压增增加不够大大，SEL300G继电器就用用三次谐波波差动元件件来检测这这个区域内内的接地故障障64G2三次谐波差差动元件测测量发电机机机端和中中性点的三三次谐波电电压的大小小，然后利用如下公公式计算：：其中VP3=被测量的发发电机机端端三次谐波波电压的幅幅值,64RAT=三次谐波电电压比的整整定值,VN3=所测量的发发电机中性性点三次谐谐波电压幅幅值,64G2P=差动灵敏度度整定值如下图64G1和64G2两个元件各各有各的保保护范围和和保护死区区，两个元元件共同作用构构成发电机机的100%定子接地保保护定子接地保保护发电机失磁磁保护故障现象描描述：同步步发电机的的失磁过程程使得发电电机以感应应发电机的的模式运转转，此时发电机机的转子转转速增加,输出的有功功功率降低低，发电机机向系统吸吸取无功功功率，从而在发电电机的转子子中感应出出大电流，，定子电流流可能高达达两倍的额额定电流，，在很短的的时间里这些些大电流在在发电机内内部引起危危险的过热热SEL-300G继电器用测测到的正序序阻抗来形形成姆欧阻阻抗圆并以以此来检测测失磁故障障的SEL-300G继电器提供供两种方案案来实现失失磁保护：：方案1、一二段都都从阻抗平平面的原点点偏移一个个等于发电电机暂态电电抗值的一一半，一段段失磁保护检检测在满负负荷运行工工况下发生生的失磁故故障，并以以短延时动动作，二段段失磁保护的保护护范围更大大些，且以以较长的延延时动作，，对于在轻轻载运行工工况下发生生的失磁故障由二二段失磁保保护延时动动作跳闸方案案2、SEL-300G继电电器器的的失失磁磁保保护护第第二二段段阻阻抗抗元元件件的的姆姆欧欧动动作作上上边边界界圆圆与与阻阻抗抗平平面面的的纵纵轴轴交交点点可可以以被被设设置置成成正正向向偏偏移移电电抗抗，，其其值值等等于于发发电电机机的的升升压压变变压压器器的的电电抗抗值值，，当当二二段段元元件件用用这这种种方方式式整整定定时时继继电电器器同同时时提提供供一一个个具具有有可可设设置置角角度度特特性性的的方方向向元元件件发电电机机失失磁磁保保护护方方案案1需要要的的信信息息•发电电机机直直轴轴电电抗抗Xd归算算到到二二次次侧侧单单位位欧欧姆姆•发电电机机暂暂态态电电抗抗Xd’归算算到到二二次次侧侧单单位位欧欧姆姆•发电电机机额额定定线线电电压压定定值值VNOM,归算算到到二二次次侧侧单单位位伏伏•发电电机机额额定定相相电电电电流流定定值值INOM归算算到到二二次次侧侧单单位位安安培培•当二二段段失失磁磁保保护护要要求求正正向向偏偏移移阻阻抗抗时时还还需需要要•升压压变变压压器器的的电电抗抗Xt归算算到到二二次次侧侧单单位位欧欧姆姆•发电电机机额额定定功功率率因因数数发电电机机失失磁磁保保护护方方案案2需要要的的信信息息•发电电机机直直轴轴电电抗抗Xd归算算到到二二次次侧侧单单位位欧欧姆姆•发电电机机暂暂态态电电抗抗Xd’归算算到到二二次次侧侧单单位位欧欧姆姆•发电电机机额额定定线线电电压压定定值值VNOM,归算算到到二二次次侧侧单单位位伏伏•发电电机机额额定定相相电电电电流流定定值值INOM归算算到到二二次次侧侧单单位位安安培培•当二二段段失失磁磁保保护护要要求求正正向向偏偏移移阻阻抗抗时时还还需需要要•升压压变变压压器器的的电电抗抗Xt归算算到到二二次次侧侧单单位位欧欧姆姆•发电电机机额额定定功功率率因因数数发电机过过励磁保保护故障现象象分析：：发电机和和变压器器都由铁铁心绕组组组成，，设绕组组外加电电压为U(v)，匝数为为w，铁心截截面为S(m3)，磁密为为B(T)，则有：：由上式可可知，电电压的升升高和频频率的降降低均可可导致磁磁密的增增大。磁密的过过分增大大，使铁铁心饱和和，励磁磁电流急急剧增加加，造成成过励磁磁现象，，严重时时就形成成威胁设备备安全的的过励磁磁故障。。故障危害害：变压器铁铁心饱和和之后，，铁损增增加，使使铁心温温度上升升。铁心心饱和后后还要使使磁通扩扩散到周周围的空空间中去去，使漏漏磁场增增强。靠靠近铁心心的绕组组导线、、油箱壁壁以及其其他金属属结构件件，由于于漏磁场场而产生生涡流损损耗，使使这些部部位发热热，引起起高温，，严重时时要造成成局部变变形和损损伤周围围的绝缘缘介质。。SEL300G中过励磁磁元件就就是基于于“电压压/频率”这这个电气气量来实实现的，，具体使使用请参参考SEL300G的使用说说明书准同期并并列同步发电电机并列列的意义义：发电机在在投入电电力系统统运行之之前，它它的电压压与系统统并列母母线的状态态变量往往往不相相等，须须对发电电机组进进行适当当的操作作，使之之符合并并列条件件后才，，才允许断路路器合闸闸并网运运行，这这一系列列操作称称为并列列操作。。并列的的条件为为电压差差、频率率差和相角差差都不超超过允许许值。并并列的种种类有准准同期并并列、自自同期并并列和非非同期并并列。自动准同同期并列列装置的的组成：主要有有频差控控制单元元、压差差控制单单元、合合闸控制制单元构构成图1自动方式式动作框框图*我公司司一般使使用深圳圳智能SID自动准同同期装置置等相类类似产品品比较多多，在现现场碰到到或在公公司做出