发电机保护(一)

1发电机保护NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学发电机保护——主要内容1.1发电机保护概述1.2内部故障主保护1.3定子绕组单相接地保护1.4励磁回路接地保护1.5低励及失磁保护1.6失步保护1.7过励磁保护1.8负序电流保护1.9异常运行保护发电机保护1.1发电机保护概述1.1.1大型发电机组的特点1.发电机单机容量的发展随着容量增大，相对造价降低不再明显，大容量发电机故障对系统的冲击大，目前单机容量提高进展缓慢。1955年出现第一台200MW机组1965年出现第一台1000MW机组1973年出现第一台1300MW机组单机容量随着科学技术和电力系统的规模而发展，从几百千瓦到100多万千瓦经历了100多年。1.1.1大型发电机组的特点1.发电机单机容量的发展1.1.1大型发电机组的特点1.发电机单机容量的发展2.大机组的特点(1)有效材料利用率提高1)热容量与铜损铁损的比值下降，允许过热能力下降，要求更完善的后备保护；1.1.1大型发电机组的特点2)惯性时间常数下降，更易发生失步。2.大机组的特点(2)增大，定子绕组电阻减小。1)时间常数增大，暂态过程延长，保护的工作环境更加恶劣；2)短路电流的相对水平下降，要求保护更加灵敏；3)发电机的静稳储备系数下降，运行中更易失稳；4)失磁异步运行时滑差更大，后果更加严重；5)甩负荷时的过电压更严重。1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点(3)结构工艺方面1)冷却方式复杂，更易发生故障。1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点(3)结构工艺方面2)汽轮发电机转子轴向长度和直径之比增加，更易发生振动，导致故障；1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点(3)结构工艺方面3)水轮发电机有多个磁极，转子直径很大，定转子间隙很小，易发生摩擦；08年9月20日青海省拉西瓦电站首台水轮发电机转子吊装成功，21对磁极，直径12.528米；1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点(3)结构工艺方面三峡70万千瓦机组转子直径为9.8米；3)水轮发电机有多个磁极，转子直径很大，定转子间隙很小，易发生摩擦；新疆恰甫其海水电站8万千瓦机组转子直径为8m，间隙2.2cm；1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点4)每相有多个分支，往往采用分布式中性点，影响保护设置。(3)结构工艺方面1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点(4)运行方面1)保护的不正确动作将带来严重损失；2)励磁环节多，易发生低励失磁及过励磁；3)异常运行工况多；1.1.1大型发电机组的特点2.大机组的特点(4)运行方面4)采用发变组单元接线。保护将其作为整体切除；振荡时，振荡中心处于机端附近，威胁厂用电安全。1.1.1大型发电机组的特点1.保护装置的发展电磁式保护：50、60年代广泛应用，目前仍有应用；晶体管保护：70年代末基本成熟，“四统一”设计标准；微机保护、集成电路保护：80年代初到90年代是研制及应用的过程，集成电路保护由于调试困难90年代初退出，微机保护得到广泛的应用。2.主设备保护落后线路保护主设备结构与运行工况复杂，而内部故障分析落后。3.主设备保护相对保守机组运行环境相对好，故障相对少，误动将使正确动作率下降很多。1.1.2主设备保护的发展1.1.3发电机故障类型和不正常运行状态1.发电机故障类型(1)定子铁心与线圈之间的绝缘破坏，发生接地故障，由于故障点电弧的作用，使同槽其它线圈绝缘下降，引发相间、匝间故障(2)发生单相接地故障后，由于电位的变化，造成另外一点接地故障，发生两点接地(3)同槽绕组之间绝缘破坏，发生相间匝间故障(4)绕组端部由于接头松动，放电引发短路(5)对于转子线圈，还可能发生励磁电流消失故障(1)定子绕组过电流(2)定子绕组过负荷(3)负序过电流(4)定子绕组过电压(5)转子绕组过负荷(6)过励磁(7)逆功率等2.发电机不正常运行状态1.1.3发电机故障类型和不正常运行状态3.故障类型统计1.1.3发电机故障类型和不正常运行状态06年国电公司10万以上机组：本体故障29次，93次异常运行状态，8次机外故障定子接地34.48%；转子接地27.59%；相间故障17.24%；铁心故障10.31%；内部引线故障6.9%；匝间故障3.45%。在本体故障中：1.1.4发电机应装设的保护1.内部故障主保护主要包括各种差动保护2.短路故障的后备保护过电流保护：近、远后备反时限保护：近后备3.定子绕组接地保护4.转子绕组接地保护5.低励、失磁保护6.失步保护7.过励磁保护8.负序电流保护9.不正常运行保护逆功率保护、过电压保护、过负荷保护、频率异常保护、误上电保护、启停机保护、非全相保护、断口闪络保护10.非电量保护1.1.4发电机应装设的保护7.信号1.停机：跳闸、灭磁、关闭主汽门2.解列灭磁：跳闸、灭磁、原动机甩负荷3.解列：跳闸、原动机甩负荷4.增减出力：增加、减小原动机出力5.缩小故障影响范围：跳母联断路器6.程序跳闸：首先关主汽门、跳闸、灭磁1.1.5发电机保护的动作行为发电机保护1.2发电机内部故障主保护1.2.1纵差保护基本原理正常运行或区外故障时：内部故障时：1.基本原理1.2.1纵差保护基本原理2.不平衡电流主要由电流互感器传变特性不一致造成1.2.1纵差保护基本原理2.不平衡电流减小误差的措施：(1)减小负载1.2.1纵差保护基本原理2.不平衡电流减小误差的措施：(2)提高铁芯导磁率1.2.1纵差保护基本原理2.不平衡电流减小误差的措施：(3)采用TP级互感器，保证暂态传变精度具有气隙铁芯的TPY和TPZ。应用较多的是TPY型电流互感器。1.2.1纵差保护基本原理2.不平衡电流最大不平衡电流的计算：互感器稳态最大误差非周期分量系数1.5～2同型系数0.5或1外部短路时的最大短路电流二次值1.2.1纵差保护基本原理3.整定计算躲过外部故障时的最大不平衡电流：可靠系数