《同步发电机保护》PPT课件.ppt

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1、第九章第九章 同步发电机保护同步发电机保护本章主要内容本章主要内容一、常见故障和不正常运行及保护一、常见故障和不正常运行及保护二、发电机纵差动保护二、发电机纵差动保护三、定子绕组匝间短路保护三、定子绕组匝间短路保护四、定子绕组的接地保护四、定子绕组的接地保护五、定子绕组相间短路的后备保护五、定子绕组相间短路的后备保护六、负序电流保护和过负荷保护六、负序电流保护和过负荷保护七、同步发电机的失磁保护七、同步发电机的失磁保护八、同步发电机转子回路接地保护八、同步发电机转子回路接地保护第一节第一节 常见故障和不正常见故障和不正常常运行及保护运行及保护上页下页返回一、发电机常见故障及保护：一、发电机常见

2、故障及保护：定子绕组定子绕组故障故障相间短路相间短路纵差动保护纵差动保护匝间短路匝间短路匝间短路保护匝间短路保护 单相接地单相接地单相接地保护单相接地保护 转子绕组转子绕组故障故障一点接地一点接地一点接地保护一点接地保护二点接地二点接地二点接地保护二点接地保护为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB14258-1993继电保护和安全自动装置技术规程的规定，发电机应装设以下保护装置。第一节第一节 常见故障和不正常见故障和不正常常运行及保护运行及保护上页下页返回二、发电机不正常运行及保护二、发电机不正常运行及保护转子失磁转子失磁减负荷或动作于减负荷或动作

3、于解列灭磁解列灭磁过电流过电流过电流保护过电流保护以短时限动作于解列，以短时限动作于解列，以长时限动作于停机以长时限动作于停机过负荷过负荷过负荷保护过负荷保护动作于信号或减负动作于信号或减负荷、降低励磁电流荷、降低励磁电流过电压过电压过电压保护过电压保护动作于解列灭磁动作于解列灭磁逆功率逆功率逆功率保护逆功率保护动作于信号动作于信号或解列或解列失磁保护失磁保护第二节第二节 发电机纵差发电机纵差动保护动保护 上页下页返回一、用一、用BCH2BCH2型继电器构成的发电机差动保护型继电器构成的发电机差动保护、原理接线：、原理接线：由接于差由接于差动回路的动回路的三只三只BCH-BCH-2 2型差动型

4、差动继电器和继电器和一只接于一只接于中线的电中线的电流继电器流继电器构成构成BCH-2BCH-2继电器继电器电流继电器电流继电器上页下页返一、用一、用BCH2BCH2型继电器构成的发电机差动保护型继电器构成的发电机差动保护、整定计算：、整定计算：、整定计算：、整定计算：）躲过外部短路时的最大不平衡电流。）躲过外部短路时的最大不平衡电流。）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，）为避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的额定电流。保护的动作电流应大于发电机的额定电流。3 3、灵敏度校验、灵敏度校验 按单机运行时，发电机出口两相短路来校按单机运行时，发电机出口两相短路来校验

5、差动保护的灵敏度。验差动保护的灵敏度。4 4、断线监视部分的整定、断线监视部分的整定 按躲过正常运行时的不平衡电流来整定。按躲过正常运行时的不平衡电流来整定。根据运行经验取根据运行经验取0.20.2倍的额定电流。倍的额定电流。上页下页返回二、用二、用LCD-12LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护差动继电器构成的发电机差动保护、原理接线、原理接线调节最小调节最小动作电流动作电流两只稳压两只稳压管管V1V1、V2V2并联的目并联的目的是为防的是为防止任一稳止任一稳压管损坏，压管损坏，造成失去造成失去制动电压制动电压故障故障。调节制动调节制动特性斜率特性斜率上页下页返二、用二、用LCD-12

6、LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护差动继电器构成的发电机差动保护2 2、LCD12LCD12型继电器制动特性曲线型继电器制动特性曲线直线直线4 4表示表示外部短路外部短路故障时通故障时通过变压器过变压器的故障电的故障电流和不平流和不平衡电流之衡电流之间的关系间的关系制动特制动特性曲线性曲线动作电动作电流增大流增大动作电动作电流减小流减小上页下页返二、用二、用LCD-12LCD-12差动继电器构成的发电机差动保护差动继电器构成的发电机差动保护3 3、整定计算、整定计算3 3、整定计算、整定计算 1 1）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不平衡）最小动作电流：按躲过最大负荷下差回路的不

7、平衡电流整定。电流整定。2 2）制动特性斜率：）制动特性斜率：3 3）最小制动电流：取额定电流的）最小制动电流：取额定电流的50%-100%50%-100%。4 4、灵敏系数校验：、灵敏系数校验：按单机运行时，发电机出口两相短路校验。按单机运行时，发电机出口两相短路校验。第三节第三节 定子绕组匝间定子绕组匝间短路保护短路保护 上页下页返回一、单元件式横差保护一、单元件式横差保护发电机定子绕发电机定子绕组为双星形接组为双星形接线，且中性的线，且中性的侧有六个引出侧有六个引出端子。端子。第三节第三节 定子绕组匝间定子绕组匝间短路保护短路保护 上页下页返回二、二、纵向零序电压匝间短路保护纵向零序电压

8、匝间短路保护只有当发电机只有当发电机内部发生匝间内部发生匝间短路或发生对短路或发生对中性点的各种中性点的各种不对称相间短不对称相间短路以及发生分路以及发生分支绕组开焊等支绕组开焊等故障时，定子故障时，定子侧将出现纵向侧将出现纵向零序电压，零零序电压，零序电压继电器序电压继电器KVZKVZ动作。动作。第三节第三节 定子绕组匝间定子绕组匝间短路保护短路保护 上页下页返回三、测量励磁绕组三、测量励磁绕组2次谐波电流的匝间短路保护次谐波电流的匝间短路保护当定子绕组当定子绕组发生匝间短发生匝间短路时，路时，KWNKWN和和K K同时动同时动作，经作，经KWNKWN和和K K两触点两触点串联接通跳串联接通

9、跳闸回路。闸回路。当定子绕组当定子绕组发生匝间短发生匝间短路时，路时，KWNKWN和和K K同时动同时动作，经作，经KWNKWN和和K K两触点两触点串联接通跳串联接通跳闸回路。闸回路。第四节第四节 定子绕组的接定子绕组的接地保护地保护上页下页返回一、反应基波零序电压的接地保护一、反应基波零序电压的接地保护1 1定子单相接地故障的零序电压特点定子单相接地故障的零序电压特点 第四节第四节 定子绕组的接定子绕组的接地保护地保护上页下页返回3、反应基波零序电压的接地保护、反应基波零序电压的接地保护零序电压可在机端电压互感器零序电压可在机端电压互感器的开口三角形绕组上取得，由的开口三角形绕组上取得，由

10、过电压继电器及时间继电器构过电压继电器及时间继电器构成，保护动作于信号。成，保护动作于信号。上页下页返回二、二、3 3次谐波式定子绕组单相接地保护次谐波式定子绕组单相接地保护1 1定子单相接地时三次谐波电压的特点定子单相接地时三次谐波电压的特点 正常运行时，机端正常运行时，机端3 3次谐波电压小于中性点侧次谐波电压小于中性点侧3 3次谐波电压；当定子绕组的范围内发生金属性接地次谐波电压；当定子绕组的范围内发生金属性接地故障时，故障时，U U3S3S U U3N3N；当在距中性点；当在距中性点50%50%范围以内发生范围以内发生单相接地时，则单相接地时，则U U3S3S U U3N3N。2 2反

11、应三次谐波电压的接地保护反应三次谐波电压的接地保护 如果用机端的如果用机端的3 3次谐波电压次谐波电压U U3S3S作为动作量，作为动作量，中性点的中性点的3 3次谐波电压次谐波电压U U3N3N作为制动量构成接地保作为制动量构成接地保护，其动作条件为护，其动作条件为U U3S 3S UU3N3N，则正常运行时保护，则正常运行时保护不可能动作，只有当中性点附近发生接地故障时，不可能动作，只有当中性点附近发生接地故障时，保护才会动作。保护才会动作。上页下页返回三、发电机三、发电机100%100%定子接地保护定子接地保护 发电机发电机100%100%定子接地保护由反定子接地保护由反应基波零序电压元

12、件和反应应基波零序电压元件和反应3 3次谐次谐波电压元件两部分组成。第一部波电压元件两部分组成。第一部分可保护定子绕组的分可保护定子绕组的90%95%90%95%，而，而第二部分是用以消除基波零序电第二部分是用以消除基波零序电压元件保护的死区。压元件保护的死区。上页下页返回第五节第五节 定子绕组相间定子绕组相间短路的短路的后备保护后备保护 一、负序过电流和单元件低电压起动过电流保护一、负序过电流和单元件低电压起动过电流保护负序过电流保护作为不对称短负序过电流保护作为不对称短路的后备保护。而用单元件低路的后备保护。而用单元件低压起动过电流作为三相对称短压起动过电流作为三相对称短路的后备。路的后备

13、。负序电负序电流元件流元件单相低单相低电压元电压元件件上页下页返回第六节第六节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 一、发电机承受负序电流的能力一、发电机承受负序电流的能力 发电机单机容量越大发电机单机容量越大,其允许的承受负序电流的能力其允许的承受负序电流的能力越低越低,可用下面的方程表示可用下面的方程表示:AA发电机允许过热时发电机允许过热时间常数，它与发电机容量、冷间常数，它与发电机容量、冷却方式等有关，非强迫冷却的却方式等有关，非强迫冷却的发电机发电机;I I2 2发电机短时承受的负发电机短时承受的负序电流序电流.上页下页返回第六节第六节 同步发电

14、机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 1 1、两段式定时限负序电流保护、两段式定时限负序电流保护（1 1）在曲线）在曲线abab段内，保护动作段内，保护动作时间大于发电机的允许时间，因时间大于发电机的允许时间，因此，就可能出现发电机已被损坏此，就可能出现发电机已被损坏而保护尚未动作的情况；而保护尚未动作的情况；（2 2）在曲线）在曲线bcbc段内，保护装置的动作段内，保护装置的动作时间小于发电机的允许时间，因此，时间小于发电机的允许时间，因此，没有充分利用发电机本身所具有的承没有充分利用发电机本身所具有的承受负序电流的能力；受负序电流的能力；（3 3）在曲线）在曲线

15、 cd cd段内，是靠保护动作段内，是靠保护动作发出信号由值班人员处理。发生保护发出信号由值班人员处理。发生保护给出信号后，值班人员还未来得及处给出信号后，值班人员还未来得及处理时，发电机已超过了允许时间。理时，发电机已超过了允许时间。（4 4）在曲线）在曲线 de de 段内，保护根段内，保护根本不反应。本不反应。上页下页返回第六节第六节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 2 2、反时限负序电流保护：保护的跳闸特性具有与发电机、反时限负序电流保护：保护的跳闸特性具有与发电机发热特性相接近的曲线。符合电流大时动作时间短，而发热特性相接近的曲线。符合电流大

16、时动作时间短，而电流小时动作时间长的一种时限特性。电流小时动作时间长的一种时限特性。取决于转取决于转子温升特子温升特性的常数性的常数 上页下页返回第六节第六节 同步发电机的负同步发电机的负序电流保护和过负荷保序电流保护和过负荷保护护 二、过负荷保护二、过负荷保护 大型发电机，由于有效材料利用大型发电机，由于有效材料利用率的提高，发电机热容量降低，从而率的提高，发电机热容量降低，从而使发电机的过负荷能力大大降低。为使发电机的过负荷能力大大降低。为了充分利用发电机的过载能力而又不了充分利用发电机的过载能力而又不致损坏发电机，在大型发电机的定子、致损坏发电机，在大型发电机的定子、转子、励磁绕组都采用

17、反时限特性的转子、励磁绕组都采用反时限特性的过负荷保护。过负荷保护。上页下页返回第七节同步发电机的第七节同步发电机的失磁保护失磁保护一、发一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗电机失磁过程中的机端测量阻抗上页下页返回第七节同步发电机的第七节同步发电机的失磁保护失磁保护一、发一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗电机失磁过程中的机端测量阻抗等有功阻等有功阻抗圆抗圆等无功阻等无功阻抗圆抗圆等电压圆等电压圆机端测量阻抗机端测量阻抗末端轨迹沿等末端轨迹沿等有功圆先由第有功圆先由第象限进入第象限进入第象限，然后将象限，然后将越过等无功阻越过等无功阻抗圆，最后进抗圆，最后进入异步阻抗圆，入异步阻抗圆，表明发电机进

18、表明发电机进入异步运行状入异步运行状态。态。异步阻抗异步阻抗圆圆第七节同步发电机的第七节同步发电机的失磁保护失磁保护二、失磁保护判据及保护方案二、失磁保护判据及保护方案失磁保护判据失磁保护判据主要判据主要判据主要判据主要判据无功无功方向方向改变改变阻抗越阻抗越过静稳过静稳阻抗边阻抗边界界阻抗越阻抗越过异步过异步阻抗圆阻抗圆转子转子励磁励磁电压电压下降下降利用利用负序负序分量分量利用利用延时延时躲过躲过第七节同步发电机的第七节同步发电机的失磁保护失磁保护二、失磁保护判据及保护方案二、失磁保护判据及保护方案失失磁磁保保护护方方案案上页下页返回第八节第八节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回

19、路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护1 1测量导纳特性测量导纳特性 上页下页返回第八节第八节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护1 1测量导纳特性测量导纳特性 上页下页返回第八节第八节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护一、测量转子绕组对地导纳一点接地保护2 2、继电器的构成、继电器的构成 上页下页返回阻抗继阻抗继电器的电器的整定电整定电导圆导圆动作方程动作方程第八节第八节 同步发电机同步发电机转子回路接地保护转子回路接地保护 二、直流电桥原理构成的两点接地保护二、直流电桥原理构成的两点接地保护 上页下页返回 当励磁绕组发生一点接地后，投人两点接地保护，当励磁绕组发生一点接地后，投人两点接地保护，当励磁绕组第二点发生接地时，电桥平衡遭到破坏，保当励磁绕组第二点发生接地时，电桥平衡遭到破坏，保护动作。护动作。