电力系统继电保护原理7.ppt

1、7 发电机保护,学习目的： 1、了解发电机可能出现的故障及不正常状态，并掌握其保护配置。 2、掌握发电机纵差、横差保护的基本原理及原理接线。 3、掌握常用的发电机定子接地保护。 4、了解发电机后备保护。 5、掌握发电机失磁保护。 6、了解发电机失步保护。 7、了解发电机励磁回路接地保护。,7.1 发电机的故障类型及保护配置,一、故障类型：,1、定子方面：,相间短路,匝间短路,单相接地,(1)定子绕组相间短路产生很大的短路电流绕组过热烧坏铁心和绕组甚至导致发电机着火。 (2)定子绕组匝间短路被短路部分绕组内将产生大的环流故障处绝缘破坏变成单相接地或相间短路。 (3)定子绕组单相接地发电机电容电流

2、将流过故障点，电流较大时铁心熔化。,2、转子方面： 1）励磁回路一点或两点接地 转子绕组一点接地 转子绕组两点接地 2）失磁（励磁电流消失）,二、异常状态： 1、定子绕组过电流：外部短路引起。 2、过负荷 3、不对称短路负序过流转子过热 4、甩负荷定子绕组过电压 5、汽轮机主气门突然关闭逆功率防止汽轮机叶片与残留尾汽剧烈摩擦过热而损坏汽轮机。,三、保护配置：,1、纵差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护。 2、横差动保护：定子绕组匝间短路的保护。 3、单相接地保护：对定子绕组单相接地短路的保护。 4、失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失。,5、过电流保护：反应外部短路引起的过电

3、流，同时兼作纵差动保护的后备保护。 6、负序电流保护： 7、过负荷保护： 8、过电压保护： 9、转子一点接地保护 10、两点接地保护 11、转子过负荷保护： 12、逆功率保护：危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。,7.2 发电机定子绕组故障的保护,一、纵差保护,1、原理接线： 正常或外部短路时： 内部短路时：,两组CT特性、变比一致,2、整定原则 1）动作电流： 躲开外部短路时的最大不平衡电流 Iset = Krel Iunb .max Iunb.max=0.1KnpKstIk.max/nTA 2）灵敏度检验： Ik.min.内部 的确定：并网前 自同期并列,3、比率制动特性（P198

4、图7.2）,比率制动特性方程：,比率制动基本判据：,根据运行经验通常取：,（OC的斜率）,4、标积制动特性,为相量,的标积。,5、纵差动保护的接线方式 1）动作逻辑,2）不完全纵差动,注意： TA误差；误差源增加；整定值；灵敏度,二、横差保护,1、装设条件： 发电机定子绕组中性点侧引出4或6个端子。 2、原理： 正常时： 并联绕组电势相等。 匝间短路时： 并联绕组电势不等。,横差保护动作电流： Iset=（0.20.3）Ign,横差保护原理接线：,3、反应纵向零序电压的定子匝间保护,反应发电机纵向零序电压的基波分量。 “零序”电压取自机端专用电压互感器的开口三角形绕组 。,7.3 发电机的定子

5、单相接地保护,一、定子单相接地的特点,1、零序电压：,外部接地短路时,TA0,TA0,TA0,二、反应于基波零序电压的定子接地保护,1、原理接线,2、整定原则 动作电压：躲不平衡电压 正常时的Uunb 高压侧单相接地短路时3UO 发电机三次谐波电压U3 靠中性点侧“有死区”，能保护定子绕组靠机端侧约70%-90%的范围。,三、100%定子接地保护,原理：利用U3 + 3U0 构成。 正常时：US3UN3 定子绕组处单相接地短路时： 50% 则US3UN3 ；50% 则US3UN3,反应于U3的定子接地保护：能保护定子绕组靠中性点侧约50%的范围。 反应于3U0的定子接地保护：能保护定子绕组靠机

6、端侧约70%-90%的范围。,四、利用3U0 和叠加电源构成的100%定子接地保护,7.4 发电机的负序保护,一、负序过电流保护的作用,三相不对称I2 负序旋转磁场 转子绕组倍频电流 转子过热，机械振动 保护对象： 转子绕组,二、负序定时限过电流保护（原理接线见P210）,三、负序反时限过电流保护,7.5 发电机的失磁保护,一、发电机的失磁运行及其产生的影响,失磁：励磁突然全部消失或部分消失 1、失磁原因： （1）励磁绕组故障 （2）励磁系统故障 （3）灭磁开关误动作,2、失磁后的基本物理过程：,1）90P 呈波动变化 “等有功过程” 2）=90临界失步点 3）90静稳被破坏 4）180 P

7、0 不稳定,失磁开始稳定异步运行,等有功过程,临界失步点,异步运行,3、失磁的影响 ： 对电力系统： 1）吸收Q U无功储备不足，将因电压崩溃而瓦解。 2）U其它发电机Q过电流后备保护动作，扩大影响范围。 3）失磁失步振荡甩负荷。 对发电机： 1）转子中ff -fs的差频电流过热。 2）转差率 S吸Q定子过电流。 3）转速振动 。,二、发电机失磁后的机端测量阻抗,4、失磁保护的实现： 反应于机端测量阻抗的变化构成,1）90失磁后失步前 “等有功过程”,2）=90临界失步点,3）稳定异步运行 发电机异步运行时的等值电路见P216图7-23,i）当s0时 Zf = -jx1-jxad=-jxd,由

8、机端看到的阻抗为：,ii）当s时 Zf = -j(x1+ x2 /xad ) =-jxd,4）发电机失磁后的机端测量阻抗的变化轨迹 总结：失磁后Zf从第一象限向第四象限移动。 三、发电机在其他运行方式下的Zf 1、正常运行 2、外部故障 3、系统振荡 4、自同期并列,四、失磁保护的构成方式,主判据： 1、机端测量阻抗是否进入临界失步阻抗圆或异步阻抗圆。 2、无功方向由正变负。 3、机端电压或高压侧电压降低。 辅助判据： 1、励磁电压降低。 2、是否有负序分量出现。 3、用延时躲振荡。 4、用开关量识别自同期并列。,7.6 发电机失步保护,（一）保护原理 1、对失步保护的要求： 1）能正确区分短

9、路与振荡、稳定振荡和失步振荡，失步保护只在失步振荡时动作。 2）失步保护动作后的行为应由系统安全稳定运行的要求决定，不应立即动作于跳闸；只有在振荡次数或持续时间超过规定时，才选择切断电流较小的时刻使发电机跳闸。 2、构成： 反应于发电机机端测量阻抗的变化轨迹。,动作特性为易于计算机实现的双遮挡器原理特性。,1）测量阻抗Xact 2）加速失步时测量阻抗轨迹从+R向-R方向变化，0 4区依次从右到左排列。 减速失步时测量阻抗轨迹从-R向+R方向变化，0 4区依次从左到右排列。 3）当测量阻抗从右向左穿过时判断为加速； 当测量阻抗从左向右穿过时判定为减速。 4）当测量阻抗穿过1区进入2区，并在1区及2区停留的时间分别大于t1和t2后，发失步信号。,加速失步信号作用于降低原动机出力。 减速失步信号作用于提高原动机出力。 若在加速或减速信号发出后，没能使振荡平息，测量阻抗继续穿过3区进入4区，并在3区及4区