發(fā)電機(jī)微機(jī)繼電保護(hù)原理

1、第二章 發(fā)電機(jī)微機(jī)繼電保護(hù)原理1縱差保護(hù)（含TA斷線閉鎖） （相間短路）2定子繞組橫差保護(hù)保護(hù) (匝間短路)3100%的定子接地保護(hù)（定子單相接地）4. 外部短路的過流保護(hù)（后備保護(hù)）5. 負(fù)序過電流保護(hù)（轉(zhuǎn)子表面過熱保護(hù)）6. 定子繞組過負(fù)荷保護(hù)6. 轉(zhuǎn)子繞組接地保護(hù)、失磁保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)7. 失步保護(hù)8. 逆功率、過勵(lì)磁、低頻率保護(hù)等發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的特點(diǎn)相間短路最嚴(yán)重主要有五種情況單相接地電弧引發(fā)相間短路相間絕緣擊穿短路單相接地對(duì)地電壓升高，引發(fā)另一點(diǎn)接地發(fā)電機(jī)端部相間短路同一相匝間短路一.比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)外部短路不誤動(dòng)躲最大不平衡電流；內(nèi)部短路靈敏度高定值要低；動(dòng)作值動(dòng)作值(

2、 (電流電流) )隨外部短路電流增大而自動(dòng)增隨外部短路電流增大而自動(dòng)增大稱為比率制動(dòng)特性。大稱為比率制動(dòng)特性。 動(dòng)作量： Id=|I1+I2| 制動(dòng)量： Ires=|（I1-I2）/2| 動(dòng)作條件：IdId.min (IresIres.min) Id Id.min+K*(Ires-Ires.min) (IresIres.min)K為制動(dòng)特性斜率K=tg。 Id.min躲最大負(fù)荷下不平衡電流(0.10.2)I2n。Ires.min一般I2n,外部短路時(shí)呈比率制動(dòng)特性。制動(dòng)線斜率 K=tg；經(jīng)驗(yàn)整定。外部短路時(shí)有制動(dòng)。比率制動(dòng)特性曲線IdIres.minId.minIres二.標(biāo)積制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)

3、動(dòng)作量制動(dòng)量動(dòng)作方程221IIIdcos21IIkIresrescos21221IIkIIres 標(biāo)積制動(dòng)式與比率制動(dòng)式區(qū)別區(qū)外短路時(shí)，180，cos=1，動(dòng)作量為零，而制動(dòng)量達(dá)最大值KresI2，保護(hù)可靠不動(dòng)作。區(qū)內(nèi)短路時(shí)，0，cos1，制動(dòng)量為負(fù)，負(fù)值的制動(dòng)量即為動(dòng)作量，即此時(shí)動(dòng)作量為(I1+I2)2KresI1I2，制動(dòng)量為零，大大地提高了保護(hù)動(dòng)作的靈敏度。 標(biāo)積制動(dòng)式與比率制動(dòng)式區(qū)別當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)送電或空載運(yùn)行時(shí)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，因機(jī)端無電流，制動(dòng)量為零，動(dòng)作量為I22，保護(hù)仍能靈敏動(dòng)作。而比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)在這種情況下會(huì)有較大的制動(dòng)量，降低了保護(hù)的靈敏度。三.發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯1.單

4、相縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯一相差動(dòng)動(dòng)作：TA斷線閉鎖三.發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯2.循環(huán)閉鎖方式動(dòng)作邏輯相間短路必有多個(gè)差動(dòng)動(dòng)作，單個(gè)為TA斷線防機(jī)內(nèi)一點(diǎn)機(jī)外一點(diǎn)故障誤認(rèn)TA斷線，用負(fù)序電壓判。（斷線無U2）四.發(fā)電機(jī)不完全縱差動(dòng)保護(hù)接線發(fā)電機(jī)每相繞組有兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)分支時(shí)，取中性點(diǎn)側(cè)部分分支電流構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生相間和匝間短路或繞組開焊故障均會(huì)有差流，超過定值時(shí)可動(dòng)作切除故障。第二節(jié)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù) 一發(fā)電機(jī)單元件橫差動(dòng)保護(hù)把發(fā)電機(jī)定子繞組接成兩個(gè)星形，一個(gè)電流互感器把發(fā)電機(jī)定子繞組接成兩個(gè)星形，一個(gè)電流互感器連接于兩個(gè)星形中性點(diǎn)連線中。即把兩個(gè)星形的三相連接于兩個(gè)星形中性點(diǎn)

5、連線中。即把兩個(gè)星形的三相電流之和進(jìn)行比較。電流之和進(jìn)行比較。 發(fā)生匝間短路時(shí)，兩個(gè)星形中性點(diǎn)連線中將有環(huán)流流過，使保護(hù)動(dòng)作。一發(fā)電機(jī)單元件橫差動(dòng)保護(hù) 采用電流互感器連接于兩個(gè)星形中性點(diǎn)連線方式存在問題： 發(fā)電機(jī)均有三次諧波電勢，若兩支路E3不相等，則連線中會(huì)有環(huán)流。 處理方法： 增加三次諧波濾除器，削弱三次諧波；二、 縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)1. 基本原理 匝間短路時(shí)縱向不對(duì)稱匝間短路時(shí)縱向不對(duì)稱( (相對(duì)于中性點(diǎn)，不是地相對(duì)于中性點(diǎn)，不是地) )。 用專用的用專用的TVTV一次側(cè)中性點(diǎn)和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接連接一次側(cè)中性點(diǎn)和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接連接( (不接不接地地) )。縱向零序電壓。

6、縱向零序電壓( (相對(duì)中性點(diǎn)相對(duì)中性點(diǎn)) ) 2. 負(fù)序功率方向元件 區(qū)外故障負(fù)序功率流向發(fā)電機(jī)，閉鎖匝間保護(hù)NP2二、 縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)2. 專用電壓互感器接線 設(shè)A相匝間短%，相差仍120000120120(1)ANAjBNBjCNCUEEUEEeUEEe- -= = =- -= = = = =縱向零序電壓03ANBNCNUUUUE= =+ + += = - -3負(fù)序功率方向閉鎖 用于區(qū)外短路時(shí)，防止匝間短路保護(hù)誤動(dòng)。 不同故障情況下，機(jī)端的負(fù)序功率方向 區(qū)內(nèi)故障； (b)區(qū)外故障； (圖內(nèi)I2為正方向，實(shí)際相反） (c)匝間短路 第三節(jié) 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) 一發(fā)

7、電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)的基波零序電壓和電流 (1)ADABDBACDCAUEUEEUEE= =- -= =- -= =- -k0ADBDCDA1()3UUUUE 第三節(jié) 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) 一 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)的基波零序電壓和電流定子繞組單相接地時(shí)電容電流當(dāng)中性點(diǎn)不接地時(shí)，故障點(diǎn)的接地電流為當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，故障點(diǎn)的接地電流為總電容為定值，一般采用欠補(bǔ)償運(yùn)行方式 3KfwAIjCCE= = - -+ +（）kfwA1j3 ()ICCEL二、利用零序電壓構(gòu)成定子繞組單相接地保護(hù)定子繞組單相接地故障時(shí)出現(xiàn)3U0(對(duì)地)隨接地故障點(diǎn)的位置不同而變化，取動(dòng)作電壓為10V時(shí),保護(hù)

8、區(qū)為90% 。為提高靈敏度應(yīng)濾掉三次諧波；動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于系統(tǒng)中接地的后備保護(hù)動(dòng)作延時(shí)。二利用零序電壓構(gòu)成的定子繞組單相接地保護(hù)3U03U0取自發(fā)電機(jī)出口取自發(fā)電機(jī)出口TVTV或中性點(diǎn)接或中性點(diǎn)接地配變二次側(cè)。動(dòng)作區(qū)機(jī)端向中性點(diǎn)地配變二次側(cè)。動(dòng)作區(qū)機(jī)端向中性點(diǎn)85-90%85-90%。影響因素：n TV一次側(cè)斷線的閉鎖措施。n 發(fā)電機(jī)的三次諧波電勢，需有三次諧波濾除功能。n 機(jī)端三相TV各相間的變比誤差；n 發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)中三相對(duì)地絕緣不一致；n 主變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)由變壓器傳遞到發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)零序電壓。發(fā)電機(jī)定子單相接地極有可能發(fā)展成為匝間短路、相間短路和兩點(diǎn)接地短路。大型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)高

9、阻抗(配電變壓器,二次側(cè)接小電阻)可限制暫態(tài)過電壓)接地。定子繞組單相接地故障，要求保護(hù)有100%的保護(hù)范圍。動(dòng)作于短延時(shí)信號(hào)、長延時(shí)跳閘全停。 三 、發(fā)電機(jī)定子接地100%的保護(hù)。（1）利用發(fā)電機(jī)固有三次諧波電勢在發(fā)電機(jī)端或中利用發(fā)電機(jī)固有三次諧波電勢在發(fā)電機(jī)端或中性點(diǎn)側(cè)單相接地時(shí)三次諧波電壓的比值變化實(shí)現(xiàn)保性點(diǎn)側(cè)單相接地時(shí)三次諧波電壓的比值變化實(shí)現(xiàn)保護(hù)。護(hù)。（2）附加直流或低頻（25HZ）電源，從機(jī)端電壓互感器注入電流，定子單相接地時(shí)反映電流增大而動(dòng)作；（3）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)加裝固定工頻偏移電壓， 10% 15%發(fā)電機(jī)相電壓，中性點(diǎn)引出線加裝零序電流互感器。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子單相接地時(shí)，由偏移電壓加

10、大接地電流而動(dòng)作； 利用三次諧波電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) 。 利用發(fā)電機(jī)固有三次諧波電勢在發(fā)電機(jī)端或中性點(diǎn)側(cè)單相接地時(shí)三次諧波電壓的比值變化實(shí)現(xiàn)保護(hù)。1。三次諧波電勢分布特點(diǎn) 發(fā)電機(jī)對(duì)地電容等效在中性點(diǎn)和機(jī)端，引出線、變壓器等電容也等效。33)(22ECCCCUWOfWOfN33)(2ECCCUWOfOfS1。三次諧波電勢分布特點(diǎn) 正常運(yùn)行機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)側(cè)正常運(yùn)行機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓之比恒小于三次諧波電壓之比恒小于1。1)2(33WOfOfNSCCCUU33)(22ECCCCUWOfWOfN33)(2ECCCUWOfOfS1。三次諧波電勢分布特點(diǎn) 正常運(yùn)

11、行機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)側(cè)正常運(yùn)行機(jī)端三次諧波電壓與中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓之比恒小于三次諧波電壓之比恒小于1。當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用消弧線圈時(shí)，中性點(diǎn)的三次諧波電壓更大。1。三次諧波電勢分布特點(diǎn)設(shè)當(dāng)發(fā)電機(jī)距中性點(diǎn)處發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，有33EUN33)1 (EUS133NUUS US3、UN3隨變化的關(guān)系：133NSUU當(dāng)當(dāng)UN3133NSUU2。反應(yīng)三次諧波電壓比值反應(yīng)三次諧波電壓比值 和基波零序電壓構(gòu)成和基波零序電壓構(gòu)成100%定定子接地保護(hù)子接地保護(hù) 33sNUU 利用機(jī)端三次諧波電壓利用機(jī)端三次諧波電壓US3作為動(dòng)作量，用中性作為動(dòng)作量，用中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓UN3作為制

12、動(dòng)量，當(dāng)作為制動(dòng)量，當(dāng)US3 UN3為為保護(hù)動(dòng)作條件，在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)動(dòng)作；當(dāng)接地發(fā)保護(hù)動(dòng)作條件，在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)動(dòng)作；當(dāng)接地發(fā)生在近中性點(diǎn)側(cè)，有較高靈敏性。保護(hù)范圍中性點(diǎn)生在近中性點(diǎn)側(cè)，有較高靈敏性。保護(hù)范圍中性點(diǎn)側(cè)側(cè)50%。 利用機(jī)端電壓互感器開口三角形上引出的基波零利用機(jī)端電壓互感器開口三角形上引出的基波零序電壓，構(gòu)成反映序電壓，構(gòu)成反映15%以上范圍的單相接地故障。以上范圍的單相接地故障。接地故障越接近機(jī)端，靈敏性越高。接地故障越接近機(jī)端，靈敏性越高。 利用兩者的組合，構(gòu)成利用兩者的組合，構(gòu)成100%定子接地保護(hù)定子接地保護(hù) 。2。反應(yīng)三次諧波電壓比值反應(yīng)三次諧波電壓比值 和基波零序電

13、和基波零序電壓構(gòu)成壓構(gòu)成100%定子接地保護(hù)定子接地保護(hù) 33sNUU 第四節(jié) 發(fā)電機(jī)的負(fù)序過電流保護(hù)一負(fù)序過電流保護(hù)的作用負(fù)序過電流引起轉(zhuǎn)子過熱(產(chǎn)生100Hz振動(dòng))(主保護(hù))；鄰元件不對(duì)稱短路的后備保護(hù)(靈敏度高) 。二兩段式負(fù)序過流過負(fù)荷保護(hù) 躲過長期允許負(fù)序電流，延時(shí)t2(510s)發(fā)信號(hào)。躲短時(shí)允許負(fù)序電流，延時(shí)t1(35s)跳閘。不能和發(fā)熱允許負(fù)序電流曲線很好配合 不能反應(yīng)負(fù)序電流變化時(shí)轉(zhuǎn)子的熱積累過程。I2*0.50.1tt2t1三 .反時(shí)限負(fù)序過流保護(hù)發(fā)熱量與負(fù)序電流平方和持續(xù)時(shí)間的乘積負(fù)序電流平方和持續(xù)時(shí)間的乘積成正比為反時(shí)限特性,定時(shí)限保護(hù)不能正確反應(yīng)熱積累過程,因此采用負(fù)

14、序反時(shí)限過流保護(hù)作為轉(zhuǎn)子過熱的主保護(hù).上限定時(shí)限上限定時(shí)限：I2I2up(2.0) tup=1.0s時(shí)限與高壓側(cè)出線快速保護(hù)配合;下限定時(shí)限下限定時(shí)限：I2I2m負(fù)序反時(shí)限過流保護(hù)啟動(dòng)值。長延時(shí)t1跳閘解列。反時(shí)限反時(shí)限： I2mI2I2ms延時(shí)ts發(fā)信號(hào) 第五節(jié) 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁變 1。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子短路故障 2。勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁變故障 3。整流器故障 4。滅磁開關(guān)誤動(dòng)作 失磁原因： 一、 發(fā)電機(jī)失磁過程 1。發(fā)電機(jī)失磁 Eq 2。電磁轉(zhuǎn)矩 900 4。發(fā)電機(jī)電勢 系統(tǒng)電壓 Q失去靜態(tài)穩(wěn)定從系統(tǒng)吸收從系統(tǒng)吸收 5。發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行 Py向系統(tǒng)發(fā)出向系統(tǒng)發(fā)出 6。發(fā)電機(jī)減少功率輸出 Py 7。

15、異步運(yùn)行，功率平衡 發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行影響：(1) 需要從電力系統(tǒng)中吸收很大的無功功率以建立發(fā)電機(jī)的磁場。失磁前帶的有功功率越大，失磁后轉(zhuǎn)差就越大，所吸收的無功功率也就越大，將因過電流使定子過熱。(2) 從電力系統(tǒng)中吸收無功功率將引起電力系統(tǒng)的電壓下降，從而破壞了負(fù)荷與各電源間的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。 發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行影響：(3) 在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率為fg - fs的交流電流，即差頻電流。差頻電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生的損耗，將使轉(zhuǎn)子過熱。(4) 有功功率要發(fā)生周期性擺動(dòng)。有很大的電磁轉(zhuǎn)矩周期性地作用在發(fā)電機(jī)軸系上，引起機(jī)組振動(dòng)。 發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行影響：(5) 低勵(lì)

16、磁或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，將使端部和邊段鐵芯過熱，這一情況通常是限制發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行能力的主要條件。二發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗 1。正常運(yùn)行機(jī)端測量阻抗 dSsinE UPX2dSScosE UUQXX等有功阻抗圓 二發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗 2。臨界失步點(diǎn)（靜穩(wěn)阻抗邊界圓、等無功圓） 臨界失步阻抗圓 XUsQ2圓內(nèi)為靜失穩(wěn) 二發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗 3。異步運(yùn)行 異步阻抗圓 2ad2g12ad2jjjjRXXsZXRXXs 二發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)端測量阻抗 4。變化軌跡 三失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子判據(jù) 1。UfdKset(PPt) 整定值隨P變化 P 輸出有功 Pt 凸極功率2。UfdUsetKrel U2.unb.N U2.unb.N發(fā)