继电保护课件(重庆大学)第六章--发电机的保护

发电机的故障和不正常运行状态及保护方式1发电机纵差保护2定子绕组匝间短路保护3第六章发电机的保护定子绕组单相接地保护4发电机低励失磁保护5其他保护6发电机故障和不正常运行状态（一）发电机的故障①定子绕组相间短路②定子绕组匝间短路③定子绕组单相接地④励磁回路一点或两点接地（二）发电机的不正常运行状态①励磁电流下降或消失②外部短路引起的定子绕组过电流。③过负荷。④不对称运行时，负序电流引起转子表层过热。⑤定子绕组过电压。（三）发电机的主要保护①反应发电机绕组和引出线相间短路的纵联差动保护。②反应定子绕组接地的100%定子接地保护。③反应定子绕组匝间短路的横差保护、定子零序电压保护和转子二次谐波电流保护。④反应外部相间短路的过电流保护或复合电压启动的过电流保护。⑤定子绕组过负荷保护。⑥定子绕组过电压保护。⑦转子表层过热的定时限和反时限负序电流保护。⑧励磁回路一点及两点接地保护。⑨失磁保护。⑩逆功率保护。此外，还有失步保护、低频保护、断水保护、非全相运行保护。发电机纵差保护（一）发电机纵差保护接线原理．图6.2-1发电机纵差保护接线原理P．．．~1I2I（二）不平衡电流TAknpsterunbKIKKKImax.max.（三）具有比率制动特性的差动保护差动量：21IIIop制动量：2121IIIres图6.2-2折线型比率制动特性曲线resImin.resIKopImin.opI比率制动特性曲线：差动保护动作方程：min.min.min.min.)(,opresresopresresopopIIIKIIIII（四）不反应发电机匝间短路发电机匝间短路只会在绕组内产生环流，因为两侧电流互感器相同，二次回路中不会产生差动电流。定子绕组匝间短路保护（一）横联差动保护图6.3-1横联差动保护原理BACP延时NN横联差动保护的动作值为：NopII)3.0~2.0(横联差动保护存在死区。（二）负序功率方向闭锁的转子回路二次谐波电流保护图6.3-2负序功率方向闭锁的反应转子回路二次谐波电流的匝间短路保护原理转子回路负序功率方向继电器二次谐波电流继电器~与原理：发电机定子绕组匝间短路时三相电流不平衡，将产生负序电流，对应的负序旋转磁场对于转子以两倍同步速度旋转，在转子绕组感应产生二次谐波电流。注意：但是，发电机外部不对称故障时也会在转子绕组感应产生二次谐波电流，为了防止此时保护误动，可利用外部不对称故障时和定子绕组匝间短路时负序功率方向相反的特点，确定是否闭锁保护（二）负序功率方向闭锁的零序电压保护原理：发电机定子绕组匝间短路时，三相电压不对称，在机端会出现对于发电机中性点的零序电压，基于此电压能够构成定子绕组匝间短路保护图8.3-3负序功率方向闭锁的反应零序电压的匝间短路保护原理负序功率方向继电器零序电压继电器~与03U应用：在正常运行和发电机外部故障时，开口三角形处会因为三次谐波而产生不平衡电压，所以需要进行滤除三次谐波的处理。为防止外部短路电流太大造成波形畸变产生三次谐波使保护误动，采用负序功率方向闭锁。定子绕组单相接地保护（一）故障原因由于发电机振动使定子绕组与铁芯之间的绝缘遭到破坏，或水内冷发电机漏水，使定子绕组接地。（二）基波零序电压保护图6.4-1发电机定子单相接地基波零序电压及保护原理（a）零序电压继电器~（b）03U1CEBE故障处的各电压为：ACKCABKBKAEEUEEUU0AKCKBKAKEUUUU)(310其中，表示故障点到中性点绕组匝数占全部的百分比机端的各电压为：ACCABBAAEEUEEUEU)1(ACBAEUUUU)(310三次谐波会产生零序不平衡电压，为此应该加装三次谐波滤波器，同时将零序电压继电器的动作值整定为5~10V，故可知保护的死区是在靠近发电机中性点0.05~0.1的区域。（三）三次谐波零序电压保护图6.4-2发电机正常运行和定子单相接地三次谐波零序电压（a）（b）3E3E3)1(E3SU3SU3NU3NU2MC2MCtCtC2)1(MC2MC发电机低励失磁保护（一）故障分析定义：电机低励失磁是指励磁电流部分或全部消失，危害：失磁后发电机由同步运行逐渐转为异步运行，会从系统中吸取无功，引起电压下降，影响系统的稳定性；发电机转子转速不稳定，不断受到机械应力作用，威胁发电机本身的安全。原因：励磁电源故障、励磁绕组回路故障、自动灭磁开关误动、自动励磁调节装置故障及人员误操作。图8.5-1发电机与系统的网络图EdXSXIgUSU发电机同步运行时的功角特性：SdSSdSSdSXXUXXEUQXXEUP2cossin090是临界失步点。发电机失磁后会经过三个阶段：①从失磁开始到到达临界失步点：等有功过程，Q逐渐减小至零，随后反向增加，开始从系统吸取无功。②不稳定异步运行：这一过程中有功持续减小至零，功角增大，滑差增大，异步输出功率增大③稳定异步运行，当滑差增大至一定数值时，异步输出功率与输入的机械功率达到平衡，转子不在加速，滑差稳定。图6.5-2等有功阻抗圆jxrZ090临界失步点时图6.5-3等无功阻抗圆或静态稳定极限阻抗圆jxrZ（二）失磁保护的主要判据①失磁过程中发电机输出无功功率方向改变。②发电机失磁后测量阻抗由第一象限进入第四象限，当越过等无功阻抗圆圆周后失步，因此，可以把这一静态稳定极限边界作为鉴别失磁故障的判据③在稳定异步运行阶段，测量阻抗最终落在ddXjXj~的范围内④在失磁后的等有功过程中，发电机电动势不断减小，而定子电流在短暂下降后持续上升。这是因为无功功率Q先减小至零而后反方向增加发电机其他保护（一）励磁回路接地保护（二）转子表层过热保护（三）逆功率保护（四）失步保护（五）定子绕组对称过负荷保护（六）发电机-变压器组保护