发电机保护类型及原理课程课件

一、发电机相间短路的纵联差动保护作用:反映发电机定子绕组及其引出线相间短路故障的主保护发电机纵差保护的接线方式

完全纵差动保护不完全纵差动保护发电机完全纵差保护和不完全纵差保护均是比较发电机两侧同相电流的大小和相位而构成发电机完全纵差动保护图9—1发电机纵差保护原理接线示意图G●●●●发电机不完全纵差动保护（a）中性点侧引出6个端子

（b）中性点侧引出4个端子不同之处：

完全纵差保护是比较每相定子首末两端的全相电流，

不完全纵差动保护是比较机端每相定子全相电流和中性点侧每相定子的部分相电流而构成。发电机纵差保护的原理1．比率制动式发电机纵差保护原理发电机纵差保护原理接线示意图G●●●●(2)动作特性曲线图9－3比率制动式发电机纵差保护的动作特性Iop.min.Ires.min.IresK动作区制动区IK发电机纵差保护的原理

2.标积制动式发电机纵差动保护原理二、发电机定定子绕组的匝间间短路保护匝间短路:每个分支的匝间间或分支之间的的短路内容:单元件式横联差差动保护纵向零序电压原原理的匝间短路路保护(一)单元件式横联差差动保护1．保护的接线方方式见下图（a）

UVW横差TA纵差TA·····纵差TA纵差TA机壳（b）·UVW横差TA纵差TA·····纵差TA纵差TA·机壳2．保护的原理分分析1）当定子绕组的的同分支匝间短短路时：2）定子绕组不同同分支间发生短短路时：3)保护的接线2图9－6单元件式横联差保护原理接线图1-三次谐波滤过器；2－横差保护t跳闸4)评价：保护接线较简单单，灵敏度较高高。保护存在死区：当很很小时或者不不同分支间的短短路匝数相同时时,保护不能动作。。(二)纵向零序电压原原理的匝间短路路保护适用于中性点侧没有6个或4个引出端子的发发电机定子匝间间短路。该保护利用发电电机定子绕组发发生匝间短路时时，机端三相对对发电机中性点点出现的零序电压而构成。保护的构成原理理图9—9零序电压匝间短路保护原理接线图4)零序电压匝间保保护原理方框图图图9－10负序功率闭锁的零序电压匝间保护原理方框图l－三次谐波滤过器；2－断线闭锁保护；3－跳闸出口三发电机定子子绕组的单相接接地保护（一）、发电机机定子绕组单相相接地故障的分分析1.定子绕组单相接接地故障的零序序电压1)当机端单相接地地时:2)接地发生在定子子绕组距中性点点处电压相量图为:2．发电机三次谐谐波电压的分布布（1）正常运行时三三次谐波电压分分布S图9－13发电机三次谐波电势及对地电容的等值电路N（2）距中性点处处发生单单相接地时三次次谐波电压的分分布（二）反应基波波零序电压的定定子接地保护图9—17发电机零序电压保护接线示意图过电压元件检测测发电机机端电电压互感器二次次侧开口三角形形的输出电压，，当检测的电压压大于保护的动动作整定值时，，过电压元件动动作发出信号。保护装置的整定定值应避开正常运行时的不平衡电压。根据运行经验，，保护的起动电电压一般整定为为15～30V左右。考虑采用用性能良好的三三次谐波滤过器器后，其动作值值可降至5～10V。保护在中性点附近有5％～10％的死区。（三）、基波零零序电压和三次次谐波电压构成成的100％定子接地保护护1．保护的工作原原理100％定子接地保护护由两部分组成成：基波零序电压保保护:反应机端附近的的85％～95％的定子绕组单单相接地三次谐波电压保保护:反应中性点附近近定子绕组的单单相接地。零序电压保护三次谐波保护图9－18100％定子接地保护的保护范围示意图保护的逻辑框图图:四、发电机转子子回路接地保护护转子回路一点接接地保护-----信号转子两点接地保保护-----跳闸一、转子绕阻绝绝缘破坏的故障障形式及其危害害1．转子绕组一点点接地对发电机并未造造成直接危害。。1．1正常时正极对地电压负极对地电压加在绝缘介质上上的电压为励磁磁电压的一半。。1．2一点接地时设：正极接地，，，，则：另一端对地地电压上升为ＥＥ，如某点绝缘缘比较薄弱，则则有可能被击穿穿，造成两点接接地故障。转子绕阻绝缘破破坏的故障形式式及其危害2．转子绕组两点点接地2．1部分绕阻被短接接，使励磁电流流增大，转子绕绕阻因过热而烧烧伤；2．2故障点流过短路路电流，烧伤转转子本体；2．3部分绕阻被短接接，使气隙磁通通失去平衡，引引起机体振动。。2．4对汽轮发电机，，还可能使轴系系和汽机磁化。。二、转子回路一点接接地保护主要有以下几种种：（1）电桥式；（2）叠加直流电压压式；（3）叠加交流电压压式；（4）切换采样式等等。大型发电机装设一点接地保保护，动作于信信号，应转移负负荷，尽快安排排停机。转子回路一点接接地保护原理（切换采样式转转子一点接地保保护）（1－a）EaES1S2RRRRR1RfaU1,U2I1I2图9－20切换采样式转子一点接地保护原理接线三、转子两点接接地保护电桥式转子两点点接地保护DK1DK1DK2D1D2Rf’RfRf’’RL’RL’’ANmV保护五、发电机机的失磁保护发电机失磁运行行及其产生的影影响1.失磁的原因转子绕组故障、、励磁回路开路路、励磁机故障障、半导体励磁磁系统故障、自自动调节励磁装装置故障、灭磁磁开关误跳闸、、运行人员误操操作等。2.失磁运行对发电电机的影响转子过热、定子子过热、铁芯过过热、机械冲击击。3.发电机失磁运行行对电力系统的的影响无功缺额、有功功缺额、电压下下降。二、发电机失磁磁保护的配置大型发电机通常装设专门的的失磁保护，动动作于信号、减减负荷、或停机机。三、发电机的机端测测量阻抗1．等值电路2.发电机失磁后的的机端测量阻抗抗1.发电机从失磁到到失步前（））该式为一圆的方方程，该圆称为等有功阻抗圆。2.临界失步点（））该式为一圆的方方程，该圆称为临界失步圆或等无功阻抗圆。3.失步后（））3.失步后（））4．其它情况下的的机端测量阻抗抗4.1发电机外部短路路时4.2发电机采用自同同期并列时4.3系统振荡时六、发电机机的过负荷保护护（2）发电机允许过过负荷的特性在不考虑导体散散热的情况下－是以额定电流流为基准的电流流的标幺值。发电机允许过负负荷的特性考虑了发电机的的散热条件后，，厂家还给出了了发电机的定子子绕组、转子绕绕组、转子表层层的持续允许电电流常数（а值）。设：－是以额额定电流为基准准的，在能够保保证发电机长期期正常运行情况况下，所允许的的最大电流的标标幺值。则：（2）发电机允许过过负荷的特性图9－28发电机的允许过负荷特性曲线示意图1－考虑散热条件下；2－不考虑散热条件下21考虑了发电机的的散热条件后，，发电机能够正常常运行的条件：：即：二、定子绕组的的过负荷保护接成三相式，取取其中最大的相相电流进行判别别。小型发电机采用用定时限过负荷荷保护；大中型发电机由由定时限过负荷保保护和反时限过电流保保护两部分组成。用于反映发电机机定子绕组的对对称过负荷或外外部故障引起的的定子绕组过电电流。二、定子绕组的的过负荷保护1.定时限过负荷保保护动作后延时发信信号或减负荷。动作电流：按在在发电机长期允允许的负荷电流流下，能可靠返返回的条件整定定。二、定子绕组的的过负荷保护2.反时限过电流保保护启动电流取1.15～1.2倍的额定电流反时限限动作作判据据：保护动动作后后作用用于解列或或程序序跳闸闸。Ｐ174七、转转子绕绕组的的过负负荷保保护对于300MW以下的的发电电机，，只装装设定定时限限过负负荷保保护，，延时时动作作于发发信号号和降降低励励磁电电流。。对于300MW及以上上的发发电机机组，，由定定时限限过负负荷和和反时时限过过流保保护两两部分分组成成。用用来作作为转转子励励磁回回路的的过流流、过过负荷荷保护护；兼兼作交交流励励磁机机的后后备保保护。。定时限限部分分经延延时动动作于于信号号；反时限限部分分动作作于解解列灭灭磁。。1、转子子绕组组的过过负荷荷保护护定时限限过负负荷保保护的的动作作电流流，按按正常常运行行最大大励磁磁电流流下，，能可可靠返返回的的条件件整定定。反时限限过流流保护护的动动作判判据于于定子子绕组组反时时限过过流保保护相相同。。－应取取以额额定转转子电电流为为基准准的转转子电电流标标幺值值。2、转子子表层层负序序过流流、过过负荷荷保护护当不对对称短短路或或负荷荷不对对称时时，定定子绕绕组中中的负负序电电流将将产生生一个个与转转子转转动方方向相相反的的旋转转磁场场，此此时转转子相相对于于负序序旋转转磁场场有两两倍的的同步步转速速。将在转转子表表层感感生出出100Hz的倍频频电流流，使使转子子表层层局部部过热热，将将转子子灼伤伤；如如转子子本体体与护护环的的温差差过大大，还还将导导致护护环松松脱，，造成成机组组严重重损坏坏。转子表表层负负序过过流、、过负负荷保保护，，用来来作为为发电电机不不对称称故障障或不不对称称运行行时，，负序序电流流引起起转子子表层层过热热的保保护。。还可可兼作作系统统不对对称故故障的的后备备保护护。1.对于小小型发发电机机组采用两两段式式定时时限负负序过过流、、过负负荷保保护，，I段：动动作电电流按按与相相邻元元件后后备保保护配配合的的条件件整定定，一一般取取：经3～5S延时后后，动动作于于跳闸闸。II段：动动作电电流按按躲过过发电电机长长期允允许的的负序序电流流整定定，一一般取取：经5～10S延时后后，动动作于于发信信号。。2．对于于大型型发电电机组组一般由由定时时限负负序过过负荷荷保护护和反反时限限负序序过流流保护护两部部分组组成。。2.1定时限限负序序过负负荷保保护动作电电流，，按躲躲过发发电机机长期期允许许的负负序电电流整整定，，一般般取：：经t1=5～10S延时后后，动动作于于发信信号。。2.2反时限限负序序过流流保护护启动元元件的的动作作电流流，按按躲过过发电电机长长期允允许的的负序序电流流整定定，一一般取取：反时限限动作作判据据转子表表层负负序过过流、、过负负荷保保护特特性曲曲线t1=5～10S：定时限限负序序过负负荷保保护动动作时时限，，用于于发信信号。。t2=0.2~1S：反时限限延时时上限限，用用于割割除反反时限限特性性中I2值较大大的部部分。。t3=600~1000S：反时限限延时时下限限，用用于割割除反反时限限特性性中I2值较小小的部部分。。转子表表层负负序过过流、、过负负荷保保护逻辑框框图发变组组保护护功能能保护出出口：：不同的的出口口分别别设立立独立立的出出口继继电器器，出出口继继电器器的接接点容容量满满足强强电控控制回回路要要求，接点数数量满满足保保护跳跳闸出出口要要求，，并留留有四四付备备用接接点。。保护出出口回回路设设置因因元件件损坏坏而引引起误误动的的闭锁锁措施施，防防止保保护误误出口口，并并发出出元器器件损损坏的的告警警信号号。。凡保护护出口口回路路，均均经压压板投投入、、退出出，不不允许许不经经压板板而直直接去去驱动动跳闸闸继电电器。。非电气气量保保护可可经装装置触触点转转换出出口或或经装装置延延时后后出口口，装装置能能反映映其信信号。。组屏：：发变组组保护护装置置采用用原装装进口口产品品，采采用国国内组组屏方方式。。保护分分柜原原则－发电电机（（含励励磁变变）与与主变变压器器、厂厂高变变保护护分屏屏设置置，以以便满满足发发电机机与变变压器器解列列运行行的要要求，，其中中管理理机的的配置置也满满足此此要求求。－同一一元件件的两两套保保护分分别布布置于于不同同柜内内。如如：发发电机机差动动Ⅰ和发电电机差差动Ⅱ；主变变压器器差动动Ⅰ和主变变压器器差动动Ⅱ等，均均分别别布置置于不不同柜柜内。。－非电电量保保护与与保护护管理理机单单独组组1面屏。。保护柜柜配置置：每面保保护柜柜的直直流电电源各各自独独立互互不交交叉。。每面保保护柜柜装置置有各各自独独立的的保护护出口口。每台机机配置置1台管理理机，，负责责管理理各保保护柜柜中的的各个个保护护装置置及微微机监监控（（监测测）系系统的的通信信。每套保保护装装置包包括主主保护护和后后备保保护。。装置功功能：：装置中中不同同种类类保护护具有有方便便的软软投退退功能能。装置具具有必必要的的参数数监视视功能能。装置具具有自自复位位功能能，当当软件件工作作不正正常时时能通通过自自复位位电路路自动动恢复复正常常工作作。装置每每一个个独立立逆变变稳压压电源源的输输入具具有独独立的的保险险功能能，并并设有有失电电报警警。装置记记录必必要的的信息息，并并通过过接口口送出出；信信息且且不丢丢失，，并可可重复复输出出。装置有有独立立的内内部时时钟，，并具具有接接受GPS时钟的的软对对时及及硬对对时的的接口口。发电机机保护护配置置低频保保护：：低频频保护护反系系统频频率的的降低低，保保护由由灵敏敏的频频率继继电器器和计计数器器组成成，并并受出出口断断路器器辅助助接点点闭锁锁。即即发电电机退退出运运行时时低频频保护护自动动退出出运行行。保保护动动作于于发信信号或或全停停。装装置在在运行行时可可实时时监视视定值值，频频率及及累计计时间间的显显示。。两套套保护护之间间宜有有连续续跟踪踪和数数据累累计功功能。。发电机机逆功功率保保护：：保护护动作作分两两段时时限t1发信号号,t2动作于于全停停,具备PT断线闭闭锁功功能。。变压器器保护护配置置主变差差动保保护：：采用用二次次谐波波制动动比率率差动动原理理的四四侧差差动继继电器器构成成,并且有有电流流速断断元件件,保护瞬瞬时动动作于于全停停。主变压压器过过激磁磁保护护：过过激磁磁是以以V/HZ的比值值为动动作原原理,设有两两段定定值。。低定定值带带时限限动作作于信信号和和降低低励磁磁电流流,高定值值部分分动作作全停停或程程序跳跳闸。。主变压压器复复合电电压过过流保保护：：由主主变低低压侧侧PT引出的的复合合电压压高压压侧电电流共共同构构成，，经延延时，，动作作于跳跳各侧侧开关关。主变通风：单相电电流元件动作于启启动辅助冷却器。。厂高变冷却器故障障：当变压器冷却却器全停时瞬时发发信号,延时动作于厂用电电切换或全停。厂高变油位：动作作于发信。厂高变温度：动作作于发信号。厂高变瓦斯：重瓦瓦斯动作于全停,或切换至信号:轻瓦斯动作于发信信。厂高变有载调压瓦瓦斯：重瓦斯动作作于全停,或切换至信号:轻瓦斯动作于发信信。厂高变压力释放：：动作于发信或全全停。非电量保护发电机断水保护：：瞬时发信号，延延时动作于程序跳跳闸，并可切换到到全停。热工保护：动作于于发信号或动作于于全停。主变冷却器故障：：当变压器冷却器器全停时瞬时发信信号，延时动作于于全停或程序跳闸闸。主变油位：动作于于发信号。主变温度：动作于于发信号及跳闸。。主变瓦斯：轻瓦斯斯动作于发信。重重瓦斯动作于全停停或切换至信号。。主变压力释放：动动作于发信号或全全停。厂高变差动保护：：保护采用二次谐谐波制动原理的三三侧差动,瞬时动作于全停。。并具有CT断线判别及闭锁功功能。厂高变复合过流保保护：由复合电流流判据构成，经一一段延时动作于全全停。厂高变过负荷调压压闭锁：保护经延延时动作于全停。。厂高变通风：单相相电流动作于启动动辅助冷却器。厂高变分支过流保保护：延时动作于于本分支断路器,并闭锁备用电源切切换。厂高变分支零序过过流：保护带一段段时限,t1动作于跳本分支断断路器,并闭锁备用电源自自投。备用停机变保护配配置非电量保护接口备用/停机变变重瓦斯，，瞬时动作于跳各各侧开关（不起动动失灵），也可切切换至信号。备用/停机变变轻瓦斯，，动作于信号备用/停机变变有载调压压重瓦斯，瞬时动动作于跳各侧开关关（不起动失灵）），也可切换至信信号。备用/停机变变有载调压压轻瓦斯，动作于于信号备用/停机变变压力释放放，瞬时动作于跳跳各侧开关（不起起动失灵），也可可切换至信号。备用/停机变变有载调压压压力释放，瞬时时动作于跳各侧开开关（不起动失灵灵），也可切换至至信号。备用/停机变变温度：动动作于信号。备用/停机变变油位：动动作于信号。备用/停机变变保护装置置采用原装进口产产品，采用国内组组屏方式。备用/停机变变保护装置置由2面屏组成，含有远远方跳闸插件。差动保护：保护采采用二次谐波制动动原理的差动构成成，并且保护有电电流速断元件，保保护瞬时动作于跳跳各侧开关。高压侧复合过流保保护：由高压侧复复合电流构成，一一段延时，动作于于跳各侧开关。高压侧零序电流保保护：零序电流保保护设二段定值各各带两段时限，均均以第一段时限跳跳母联或分段，第第二段时限跳各侧侧开关。备用/停机变变低压侧分分支零序电流保护护：零序电流保护护设二段定值各带带时限跳各分支开开关。备用/停机变变通风：单单相电流元件动作作于启动通风。过负荷调压闭锁：：保护经延时动作作于全停。发电机不对称过负负荷保护：保护由由定时限和反时限限组成,定时限动作于信号号,动作电流按躲过发发电机长期允许的的负序电流值和按按躲过最大负荷下下负序电流滤过器器的不平衡电流值值整定。反时限保保护反应发电机转转子热积累过程。。动作特性按发电电机承受负序电流流的能力确定,动作于全停或程序序跳闸。发电机突加电压电电保护：保护由电电流元件及电压元元件构成，动作于于发电机出口断路路器。发电机出口口断路器合闸后,该保护退出，解列列后自动投入运行行。PT断线闭锁保护由电电压元件构成，动动作于信号。励磁过负荷保护：：保护由定时限和和反时限两部分组组成。定时限部分分动作电流按正常常运行最大励磁电电流下能可靠返回的条件件整定，带时限动动作于信号，并