第七章 發(fā)電機(jī)保護(hù)

1、1l 第七章第七章 發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)l教學(xué)要求：教學(xué)要求：l(1)熟悉發(fā)電機(jī)的故障和不正常工作狀態(tài)；熟悉發(fā)電機(jī)的故障和不正常工作狀態(tài)；l(2)掌握發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的工作原理和整定原則；掌握發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的工作原理和整定原則；l(3)理解發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)工作原理；理解發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)工作原理；l(4)掌握掌握100%保護(hù)范圍的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)工保護(hù)范圍的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)工作原理；作原理；l(5)理解勵磁回路一點(diǎn)接地、兩點(diǎn)接地保護(hù)；理解勵磁回路一點(diǎn)接地、兩點(diǎn)接地保護(hù)；l(6)了解負(fù)序過電流保護(hù)；了解負(fù)序過電流保護(hù)；l(7)掌握發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)；掌握發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)；l(8)了解發(fā)電機(jī)了解發(fā)電機(jī)-變壓

2、器組保護(hù)特點(diǎn)。變壓器組保護(hù)特點(diǎn)。 2 7-1 7-1 發(fā)電機(jī)的故障和不正常運(yùn)行情況發(fā)電機(jī)的故障和不正常運(yùn)行情況發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中十分重要和貴重的設(shè)備，發(fā)發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中十分重要和貴重的設(shè)備，發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行直接影響電力系統(tǒng)的安全。電機(jī)的安全運(yùn)行直接影響電力系統(tǒng)的安全。 一、發(fā)電機(jī)故障一、發(fā)電機(jī)故障l1、 發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路 l定子繞組相間短路會產(chǎn)生很大的短路電流，嚴(yán)定子繞組相間短路會產(chǎn)生很大的短路電流，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)，甚至引起火災(zāi)。應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差重?fù)p壞發(fā)電機(jī)，甚至引起火災(zāi)。應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。動保護(hù)。l 2、發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路、發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路 l定子繞組匝

3、間短路會產(chǎn)生很大的環(huán)流，引起故定子繞組匝間短路會產(chǎn)生很大的環(huán)流，引起故障處溫度升高，使絕緣老化，甚至擊穿絕緣發(fā)障處溫度升高，使絕緣老化，甚至擊穿絕緣發(fā)展為單相接地或相間短路，擴(kuò)大發(fā)電機(jī)損壞范展為單相接地或相間短路，擴(kuò)大發(fā)電機(jī)損壞范圍。圍。 3l3、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地 l定子繞組單相接地是發(fā)電機(jī)易發(fā)生的一種故障。定子繞組單相接地是發(fā)電機(jī)易發(fā)生的一種故障。單相接地后，其電容電流流過故障點(diǎn)的定子鐵芯，單相接地后，其電容電流流過故障點(diǎn)的定子鐵芯，當(dāng)此電流較大或持續(xù)時間較長時，會使鐵芯局部當(dāng)此電流較大或持續(xù)時間較長時，會使鐵芯局部熔化。應(yīng)裝設(shè)靈敏的反應(yīng)全部繞組任一點(diǎn)接地故熔化

4、。應(yīng)裝設(shè)靈敏的反應(yīng)全部繞組任一點(diǎn)接地故障的障的100%定子繞組單相接地保護(hù)。定子繞組單相接地保護(hù)。l 4、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地 l轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地，對發(fā)電機(jī)沒有直接危害。兩轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地，對發(fā)電機(jī)沒有直接危害。兩點(diǎn)接地則轉(zhuǎn)子繞組一部分被短接，不但會燒毀轉(zhuǎn)點(diǎn)接地則轉(zhuǎn)子繞組一部分被短接，不但會燒毀轉(zhuǎn)子繞組，而且由于部分繞組短接會破壞磁路的對子繞組，而且由于部分繞組短接會破壞磁路的對稱性，造成磁勢不平衡而引起機(jī)組劇烈振動，產(chǎn)稱性，造成磁勢不平衡而引起機(jī)組劇烈振動，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。生嚴(yán)重后果。 4l5、發(fā)電機(jī)失磁、發(fā)電機(jī)失磁 l由于轉(zhuǎn)子繞組斷線、勵磁回路故

5、障或滅磁開關(guān)誤由于轉(zhuǎn)子繞組斷線、勵磁回路故障或滅磁開關(guān)誤動等原因，將造成轉(zhuǎn)子失磁，失磁故障不僅對發(fā)動等原因，將造成轉(zhuǎn)子失磁，失磁故障不僅對發(fā)電機(jī)造成危害，而且對電力系統(tǒng)安全也會造成嚴(yán)電機(jī)造成危害，而且對電力系統(tǒng)安全也會造成嚴(yán)重影響，因此，應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。重影響，因此，應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。 5l二、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)二、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)l1 、由于外部短路、非周期合閘以及系統(tǒng)振蕩等、由于外部短路、非周期合閘以及系統(tǒng)振蕩等原因引起的過電流，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，作為外原因引起的過電流，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，作為外部短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)。對于部短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)。對于50MW及以及以上的發(fā)電機(jī)，

6、應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)。上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)。l 2、過負(fù)荷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù):l針對對稱過負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)只接于一相的過負(fù)荷信針對對稱過負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)只接于一相的過負(fù)荷信號保護(hù)；針對不對稱過負(fù)荷，一般在號保護(hù)；針對不對稱過負(fù)荷，一般在50MW及以及以上發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)。上發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)。 6l3 、過電壓保護(hù)、過電壓保護(hù):l特別是水輪發(fā)電機(jī)，因其調(diào)速系統(tǒng)慣性大和中間特別是水輪發(fā)電機(jī)，因其調(diào)速系統(tǒng)慣性大和中間再熱式大型汽輪發(fā)電機(jī)功頻調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程比再熱式大型汽輪發(fā)電機(jī)功頻調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程比較緩慢，在突然甩負(fù)荷時，將引起過電壓。較緩慢，在突然甩負(fù)荷時，將引起過電壓。 l

7、4、逆功率保護(hù)、逆功率保護(hù):l當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉而發(fā)電機(jī)斷路器未當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉而發(fā)電機(jī)斷路器未斷開時，發(fā)電機(jī)將過渡到同步電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，斷開時，發(fā)電機(jī)將過渡到同步電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對汽輪發(fā)電機(jī)葉片特別是尾葉，可能過熱而損壞。對汽輪發(fā)電機(jī)葉片特別是尾葉，可能過熱而損壞。7 7-2 7-2 發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的保護(hù)l一、發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的特點(diǎn)一、發(fā)電機(jī)定子繞組短路故障的特點(diǎn)l發(fā)電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)一般不直接接地，而是通發(fā)電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)一般不直接接地，而是通過高阻接地、消弧線圈接地或不接地，故發(fā)電機(jī)過高阻接地、消弧線圈接地或不接地，故發(fā)電機(jī)的

8、定子繞組都設(shè)計為全絕緣。的定子繞組都設(shè)計為全絕緣。l發(fā)電機(jī)定子的短路故障形成比較復(fù)雜，有五種情發(fā)電機(jī)定子的短路故障形成比較復(fù)雜，有五種情況：發(fā)生單相接地，然后由于電弧引發(fā)故障點(diǎn)處況：發(fā)生單相接地，然后由于電弧引發(fā)故障點(diǎn)處相間短路；直接發(fā)生線棒間絕緣擊穿形成相間短相間短路；直接發(fā)生線棒間絕緣擊穿形成相間短路；發(fā)生單相接地，然后由于電位的變化引發(fā)其路；發(fā)生單相接地，然后由于電位的變化引發(fā)其他地點(diǎn)發(fā)生另一點(diǎn)的接地，從而構(gòu)成兩點(diǎn)接地短他地點(diǎn)發(fā)生另一點(diǎn)的接地，從而構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路；發(fā)電機(jī)端部放電構(gòu)成相間短路；定子繞組同路；發(fā)電機(jī)端部放電構(gòu)成相間短路；定子繞組同一相的匝間短路故障。一相的匝間短路故障。8l

9、二、比率制動式縱差動保護(hù)二、比率制動式縱差動保護(hù)l發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)基本原理與差動保護(hù)相同。發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)基本原理與差動保護(hù)相同。l規(guī)定一次電流以流入發(fā)電機(jī)規(guī)定一次電流以流入發(fā)電機(jī)l為正方向。為正方向。l當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)生保護(hù)區(qū)當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)生保護(hù)區(qū)l外故障時，流入差動繼電器外故障時，流入差動繼電器l的差動電流為零，繼電器不的差動電流為零，繼電器不l動作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故動作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故l障時，流入差動繼電器的差障時，流入差動繼電器的差l動電流將會出現(xiàn)較大的數(shù)值，動電流將會出現(xiàn)較大的數(shù)值，l當(dāng)差動電流超過整定值時，當(dāng)差動電流超過整定值時，l繼電器判為發(fā)生了內(nèi)部故障繼電器判為發(fā)生了內(nèi)

10、部故障l而動作于跳閘。而動作于跳閘。9l設(shè)設(shè)l比率制動式差動保護(hù)的動作方程為比率制動式差動保護(hù)的動作方程為lId差動電流或稱動差動電流或稱動l作電流作電流lIres制動電流制動電流lIres.min拐點(diǎn)電流拐點(diǎn)電流lId.min 啟動電流啟動電流/12dIII/122resIII.min.min.min.min.min()dresresdresresddresresIK IIIIIIIII10l發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原理是比較發(fā)電機(jī)兩發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原理是比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)的電流的大小和相位，它是反映發(fā)電機(jī)及其引側(cè)的電流的大小和相位，它是反映發(fā)電機(jī)及其引出線的相間故障。出線的相間故障。l

11、三、標(biāo)積制動縱差保護(hù)三、標(biāo)積制動縱差保護(hù)l標(biāo)積制動是比率制動原理的另一種表達(dá)形式。以標(biāo)積制動是比率制動原理的另一種表達(dá)形式。以電流流入發(fā)電機(jī)為正方向，令電流流入發(fā)電機(jī)為正方向，令 /12cos(180) ,cos(180) 00cos(180) 0resI II當(dāng)當(dāng)/12dIII11l標(biāo)積制動式縱差保護(hù)的動作判據(jù)為標(biāo)積制動式縱差保護(hù)的動作判據(jù)為l式中式中Ks 標(biāo)積制動系數(shù)標(biāo)積制動系數(shù)l 和和 夾角夾角l四、發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的接線方式四、發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的接線方式l1、縱差保護(hù)的動作邏輯、縱差保護(hù)的動作邏輯l由于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)為非直接接地，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部由于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)為非直接接地，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生相間

12、短路時，會有兩相或三相的差動繼電器發(fā)生相間短路時，會有兩相或三相的差動繼電器同時動作。同時動作。.min()()dsresddIK III/1I/2I12當(dāng)兩相或兩相以上差動繼電器動作時，可判斷為當(dāng)兩相或兩相以上差動繼電器動作時，可判斷為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障；而僅有一相差動繼電器動作發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障；而僅有一相差動繼電器動作時，則判為時，則判為TATA斷線。斷線。為了對付發(fā)生一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)接地而另外一點(diǎn)在區(qū)外為了對付發(fā)生一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)接地而另外一點(diǎn)在區(qū)外接地引起的短路故障，當(dāng)有一相差動繼電器動接地引起的短路故障，當(dāng)有一相差動繼電器動作而同時有負(fù)序電壓時也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部短作而同時有負(fù)序電壓時也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部

13、短路故障。這種動作邏輯的特點(diǎn)是單相路故障。這種動作邏輯的特點(diǎn)是單相TATA斷線不斷線不會誤動，因此可省去專用的會誤動，因此可省去專用的TATA斷線閉鎖環(huán)節(jié)，斷線閉鎖環(huán)節(jié)，且保護(hù)安全可靠。且保護(hù)安全可靠。13l2、發(fā)電機(jī)不完全縱差動保護(hù)接線、發(fā)電機(jī)不完全縱差動保護(hù)接線l若僅引入發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)側(cè)部分分支電流來構(gòu)成若僅引入發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)側(cè)部分分支電流來構(gòu)成縱差動保護(hù)，選擇適當(dāng)?shù)淖儽?，也可以保證正?？v差動保護(hù)，選擇適當(dāng)?shù)淖儽?，也可以保證正常運(yùn)行及區(qū)外故障時沒有差動，而在發(fā)生發(fā)電機(jī)相運(yùn)行及區(qū)外故障時沒有差動，而在發(fā)生發(fā)電機(jī)相間或匝間短路時均會形成差流，當(dāng)超過定值時，間或匝間短路時均會形成差流，當(dāng)超過定值

14、時，可切除故障。這種縱差動保護(hù)被稱為不完全縱差可切除故障。這種縱差動保護(hù)被稱為不完全縱差動保護(hù)。動保護(hù)。14l不完全縱差動保護(hù)可按下列原則選擇配置中性點(diǎn)不完全縱差動保護(hù)可按下列原則選擇配置中性點(diǎn)TA的個數(shù)的個數(shù)N中性點(diǎn)側(cè)每相接入縱差動保護(hù)的分支數(shù)中性點(diǎn)側(cè)每相接入縱差動保護(hù)的分支數(shù)a-發(fā)電機(jī)每相的并聯(lián)的分支總數(shù)發(fā)電機(jī)每相的并聯(lián)的分支總數(shù)/2( /2) 1aNa15l五、發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)整定計算與靈敏度五、發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)整定計算與靈敏度 l1、縱差動保護(hù)靈敏度系數(shù)的定義與校驗(yàn)、縱差動保護(hù)靈敏度系數(shù)的定義與校驗(yàn)l根據(jù)規(guī)程規(guī)定：發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)的靈敏度是在根據(jù)規(guī)程規(guī)定：發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)的靈敏度是在發(fā)

15、電機(jī)端發(fā)生兩相金屬性短路下差動電流與動作發(fā)電機(jī)端發(fā)生兩相金屬性短路下差動電流與動作電流的比值電流的比值l2、縱差動保護(hù)的整定：、縱差動保護(hù)的整定：l（1）啟動電流）啟動電流Id.min的整定。整定原則是躲過發(fā)的整定。整定原則是躲過發(fā)電機(jī)額定工況下差動回路中的最大不平衡電流。電機(jī)額定工況下差動回路中的最大不平衡電流。1.5senK.min12()(0.240.32)drelerergnIKIII16l（2）拐點(diǎn)電流）拐點(diǎn)電流Ires.min的整定。拐點(diǎn)電流的大小，的整定。拐點(diǎn)電流的大小，決定保護(hù)開始產(chǎn)生制動作用的電流的大小。決定保護(hù)開始產(chǎn)生制動作用的電流的大小。l在啟動電流及動作在啟動電流及動作

16、l特性曲線的斜率保特性曲線的斜率保l持不變的情況下，持不變的情況下，l拐點(diǎn)電流越小，差拐點(diǎn)電流越小，差l動保護(hù)的動作區(qū)越動保護(hù)的動作區(qū)越l小，而制動區(qū)增大；小，而制動區(qū)增大；l拐點(diǎn)電流整定計算拐點(diǎn)電流整定計算l式為式為.min(0.51.0)resgnII17l（3）比率制動特性的制動系數(shù)）比率制動特性的制動系數(shù)Kres和制動斜率和制動斜率K的整定的整定l特性曲線上的特性曲線上的C點(diǎn)又可近似由發(fā)電機(jī)外部故障時點(diǎn)又可近似由發(fā)電機(jī)外部故障時最大短路電流最大短路電流Ik.max與差動電路中的最大不平衡電與差動電路中的最大不平衡電流流Iunb.max確定。制動系數(shù)確定。制動系數(shù)而制動線斜率而制動線斜率

17、K則可表示為則可表示為.max.maxunbreskIKI.max.min.max.minunbdkresIIKII18l差動回路中的最大不平衡電流，除與縱差保護(hù)用差動回路中的最大不平衡電流，除與縱差保護(hù)用兩側(cè)兩側(cè)TA的的10誤差、二次回路參數(shù)差異及差動誤差、二次回路參數(shù)差異及差動保護(hù)測量誤差有關(guān)外，尚與縱差保護(hù)兩側(cè)保護(hù)測量誤差有關(guān)外，尚與縱差保護(hù)兩側(cè)TA暫暫態(tài)特性有關(guān)?？紤]到上述情況，為躲過差動回路態(tài)特性有關(guān)。考慮到上述情況，為躲過差動回路中的最大不平衡電流，中的最大不平衡電流，C點(diǎn)的縱坐標(biāo)電流應(yīng)取為點(diǎn)的縱坐標(biāo)電流應(yīng)取為.max.max(0.1 0.1)drelfkIKKI19六、發(fā)電機(jī)橫差

18、動保護(hù)六、發(fā)電機(jī)橫差動保護(hù)1 1、發(fā)電機(jī)裂相橫差動保護(hù)基本原理、發(fā)電機(jī)裂相橫差動保護(hù)基本原理在大容量發(fā)電機(jī)中，由于額定電在大容量發(fā)電機(jī)中，由于額定電流很大，其每相都是由兩個或流很大，其每相都是由兩個或兩個以上并聯(lián)分支繞組組成的，兩個以上并聯(lián)分支繞組組成的，在正常運(yùn)行的時候，每個并聯(lián)在正常運(yùn)行的時候，每個并聯(lián)分支中的電動勢相等，各供分支中的電動勢相等，各供出一半的負(fù)荷電流，流過相出一半的負(fù)荷電流，流過相等的負(fù)荷電流。當(dāng)同相內(nèi)非等的負(fù)荷電流。當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)發(fā)生匝間短路時，等電位點(diǎn)發(fā)生匝間短路時，各繞組中的電動勢就不再相各繞組中的電動勢就不再相等，因而會出現(xiàn)因電動勢差而等，因而會出現(xiàn)因電動勢差而

19、在各繞組間產(chǎn)生環(huán)流。在各繞組間產(chǎn)生環(huán)流。20利用這個環(huán)流，可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)定子繞組匝利用這個環(huán)流，可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差動保護(hù)。間短路的保護(hù)，構(gòu)成裂相橫差動保護(hù)。21 （1 1）分支繞組內(nèi)部發(fā)生匝間）分支繞組內(nèi)部發(fā)生匝間短路時，兩個分支繞組的電動短路時，兩個分支繞組的電動勢將不等，出現(xiàn)環(huán)流，這時在勢將不等，出現(xiàn)環(huán)流，這時在差動回路中將會有差動回路中將會有當(dāng)此電流大于啟動電流時，當(dāng)此電流大于啟動電流時，保護(hù)可靠動作。保護(hù)可靠動作。.2dd rTAIIn22（2 2）同相的兩個并聯(lián)分支繞組間發(fā)生匝間短路時，只）同相的兩個并聯(lián)分支繞組間發(fā)生匝間短路時，只要這兩個分支繞組

20、短路點(diǎn)存在電動勢差，分別產(chǎn)生兩要這兩個分支繞組短路點(diǎn)存在電動勢差，分別產(chǎn)生兩個環(huán)流，此時差動回路中有電流個環(huán)流，此時差動回路中有電流232 2、單元件橫差動保護(hù)基本原理、單元件橫差動保護(hù)基本原理單元件橫差動保護(hù)適用于具有多分支的定子繞單元件橫差動保護(hù)適用于具有多分支的定子繞組且有兩個以上中性點(diǎn)引出端子的發(fā)電機(jī)，組且有兩個以上中性點(diǎn)引出端子的發(fā)電機(jī)，能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及能反應(yīng)定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機(jī)內(nèi)繞組間相間短路。機(jī)內(nèi)繞組間相間短路。24單元件橫差動保護(hù)動作電流必須要克服這些不單元件橫差動保護(hù)動作電流必須要克服這些不平衡量，整定式為平衡量，整定式為123()(0.2

21、50.31)setrelunbunbunbgNIKIIII25七、縱向零序電壓式定子繞組間匝間短路保護(hù)七、縱向零序電壓式定子繞組間匝間短路保護(hù)1 1、縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)基本、縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)基本原理原理發(fā)電機(jī)定子繞組在同一分支匝間或同相不同分發(fā)電機(jī)定子繞組在同一分支匝間或同相不同分支間短路故障，均會出現(xiàn)縱向不對稱（即機(jī)支間短路故障，均會出現(xiàn)縱向不對稱（即機(jī)端相對于中性點(diǎn)出現(xiàn)不對稱），從而產(chǎn)生所端相對于中性點(diǎn)出現(xiàn)不對稱），從而產(chǎn)生所謂的縱向零序電壓。該電壓由專用電壓互感謂的縱向零序電壓。該電壓由專用電壓互感器（互感器一次中性點(diǎn)通過高壓電纜連接起器（互感器一次中性

22、點(diǎn)通過高壓電纜連接起來，而不允許接地）的開口三角形繞組兩端來，而不允許接地）的開口三角形繞組兩端取得。當(dāng)測量到縱向零序電壓超過定值時，取得。當(dāng)測量到縱向零序電壓超過定值時，保護(hù)動作。保護(hù)動作。262 2、縱向零序電壓的整定、縱向零序電壓的整定在對縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)整定在對縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護(hù)整定計算時，首先應(yīng)對發(fā)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，計算時，首先應(yīng)對發(fā)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并估算發(fā)生最少匝數(shù)匝間短路時的最小縱向零并估算發(fā)生最少匝數(shù)匝間短路時的最小縱向零序電壓值，然后據(jù)此進(jìn)行整定和靈敏度校驗(yàn)；序電壓值，然后據(jù)此進(jìn)行整定和靈敏度校驗(yàn)；同時還需要考慮躲開各種因素引起

23、的不平衡電同時還需要考慮躲開各種因素引起的不平衡電壓。整定為壓。整定為根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，縱向零序電壓式定子電壓匝間短根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，縱向零序電壓式定子電壓匝間短路保護(hù)的動作電壓一般可取路保護(hù)的動作電壓一般可取2.52.53V。0.0.maxsetrelUK U273 3、負(fù)序功率方向元件、負(fù)序功率方向元件為防止區(qū)外故障時匝間短路保護(hù)誤動作，可增為防止區(qū)外故障時匝間短路保護(hù)誤動作，可增設(shè)負(fù)序功率方向元件。同樣，負(fù)序功率元件設(shè)負(fù)序功率方向元件。同樣，負(fù)序功率元件的動作方向，應(yīng)根據(jù)不同發(fā)電機(jī)的定子繞組的動作方向，應(yīng)根據(jù)不同發(fā)電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)來確定。對于定子繞組匝間短路時能產(chǎn)結(jié)構(gòu)來確定。對于定子繞組匝間短

24、路時能產(chǎn)生較大負(fù)序功率的發(fā)電機(jī)，負(fù)序功率方向元生較大負(fù)序功率的發(fā)電機(jī)，負(fù)序功率方向元件的動作方向應(yīng)指向發(fā)電機(jī)。此時，負(fù)序功件的動作方向應(yīng)指向發(fā)電機(jī)。此時，負(fù)序功率元件為允許式，即發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時，方率元件為允許式，即發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時，方向元件動作，其觸點(diǎn)閉合允許匝間保護(hù)動作。向元件動作，其觸點(diǎn)閉合允許匝間保護(hù)動作。28 7.3 7.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)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電氣量的特征一、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時電氣量的特征1、定子繞組接地危害、定子繞組接地危害: l 接地電流會產(chǎn)生電弧，燒傷鐵芯，使定子繞組鐵芯接地電流會產(chǎn)生電弧，燒傷鐵芯，使定子繞組

25、鐵芯疊片燒結(jié)在一起，造成檢修困難。疊片燒結(jié)在一起，造成檢修困難。 接地電流會破壞繞組絕緣，擴(kuò)大事故，若一點(diǎn)接地接地電流會破壞繞組絕緣，擴(kuò)大事故，若一點(diǎn)接地而未及時發(fā)現(xiàn)，很有可能發(fā)展成繞組的匝間或相間短而未及時發(fā)現(xiàn)，很有可能發(fā)展成繞組的匝間或相間短路故障，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)。路故障，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)。 l要求要求: l繞組有繞組有100%的保護(hù)范圍。的保護(hù)范圍。 l在繞組匝內(nèi)發(fā)生經(jīng)過渡電阻接地故障時，保護(hù)應(yīng)有在繞組匝內(nèi)發(fā)生經(jīng)過渡電阻接地故障時，保護(hù)應(yīng)有足夠靈敏度。足夠靈敏度。 29l2、反應(yīng)基波零序電壓的接地保護(hù)原理、反應(yīng)基波零序電壓的接地保護(hù)原理 l 當(dāng)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部當(dāng)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部A相距中性點(diǎn)相距中性

26、點(diǎn)處處 K點(diǎn)發(fā)生定子繞組點(diǎn)發(fā)生定子繞組接地，單相接地發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)將發(fā)生位移，產(chǎn)生零序接地，單相接地發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)將發(fā)生位移，產(chǎn)生零序電壓。電壓。l故障點(diǎn)各相對地電壓：則每相對地電壓為：故障點(diǎn)各相對地電壓：則每相對地電壓為：(1)AADBABDCACDUEUEEUEE30l故障點(diǎn)零序電壓為故障點(diǎn)零序電壓為上式說明，故障點(diǎn)離中性點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓高。上式說明，故障點(diǎn)離中性點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓高。 當(dāng)中性點(diǎn)不接地時，故障點(diǎn)的接地電流為當(dāng)中性點(diǎn)不接地時，故障點(diǎn)的接地電流為l l當(dāng)中性點(diǎn)接地時，當(dāng)中性點(diǎn)接地時，故障點(diǎn)的接地電流故障點(diǎn)的接地電流為為( )1()3AkoADADADUUUUE3 ()kaAfwICC

27、E13 ()kaAfwIjCCEl31二、利用零序電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接二、利用零序電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)地保護(hù)根據(jù)根據(jù)可以畫出零序電壓隨故障點(diǎn)位置可以畫出零序電壓隨故障點(diǎn)位置變化的曲線圖變化的曲線圖越靠近機(jī)端，故障點(diǎn)的零越靠近機(jī)端，故障點(diǎn)的零序電壓就越高，可以利用序電壓就越高，可以利用基波零序電壓構(gòu)成定子單基波零序電壓構(gòu)成定子單相接地保護(hù)。相接地保護(hù)。3 ()kaAfwICCE 32l零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓可取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV二次側(cè)。當(dāng)保護(hù)二次側(cè)。當(dāng)保護(hù)動作于跳閘且零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端動作于跳閘且零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開口開口三角繞組時需要有三角繞組時需

28、要有TV一次側(cè)斷線的閉鎖措施。一次側(cè)斷線的閉鎖措施。33l三、利用三次諧波電壓構(gòu)成的發(fā)電機(jī)定子繞組三、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)單相接地保護(hù)l1、正常運(yùn)行時繞組中、正常運(yùn)行時繞組中3次諧波分布次諧波分布 34l機(jī)端和中性點(diǎn)機(jī)端和中性點(diǎn)3次諧波電壓：次諧波電壓： 333322()2()fwNfwfSfwCCUECCCUECC332fNSfwCUUCC13 ()fwlCC35l2、定子繞組單相接地時、定子繞組單相接地時3次諧波電壓分布次諧波電壓分布 36l 7.4 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)l一、負(fù)序電流保護(hù)的作用一、負(fù)序電流保護(hù)的作用l為了提高不對稱短路的靈敏度，

29、可采用負(fù)序電流為了提高不對稱短路的靈敏度，可采用負(fù)序電流保護(hù)，同時還可以防止轉(zhuǎn)子回路的過熱。保護(hù)，同時還可以防止轉(zhuǎn)子回路的過熱。 l發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力，是負(fù)序電流保護(hù)的發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力，是負(fù)序電流保護(hù)的整定依據(jù)之一。整定依據(jù)之一。 l 發(fā)電機(jī)能長期承受的負(fù)序電流值由轉(zhuǎn)子各部件發(fā)電機(jī)能長期承受的負(fù)序電流值由轉(zhuǎn)子各部件能承受的溫度決定，通常為額定電流的能承受的溫度決定，通常為額定電流的6%到到8%。 l 22*I tA37l曲線表明：曲線表明： 發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流的時間是隨大發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流的時間是隨大小而變化小而變化 故稱為反時限。發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流故稱為反時限。發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電

30、流的能力，與負(fù)序電流通過的時間有關(guān)，時間越的能力，與負(fù)序電流通過的時間有關(guān)，時間越短，允許的負(fù)序電流越大，時間越長，允許的短，允許的負(fù)序電流越大，時間越長，允許的負(fù)序電流越小。針對此情況，裝設(shè)發(fā)電機(jī)負(fù)序負(fù)序電流越小。針對此情況，裝設(shè)發(fā)電機(jī)負(fù)序過流保護(hù)過流保護(hù)38l1、定時限負(fù)序電流保護(hù)、定時限負(fù)序電流保護(hù) l對于中、小型發(fā)電機(jī)，負(fù)序過電流保護(hù)大多采對于中、小型發(fā)電機(jī)，負(fù)序過電流保護(hù)大多采用兩段式定時限負(fù)序電流保護(hù)，定時限負(fù)序電用兩段式定時限負(fù)序電流保護(hù)，定時限負(fù)序電流保護(hù)由動作于信號的負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)和動作流保護(hù)由動作于信號的負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)和動作于跳閘的負(fù)序過電流保護(hù)組成。于跳閘的負(fù)序過電流保護(hù)

31、組成。lI段段 經(jīng)延時動作于跳閘經(jīng)延時動作于跳閘 段段 經(jīng)延時動作于信號經(jīng)延時動作于信號39l負(fù)序過電流保護(hù)的動作電流，按發(fā)電機(jī)短時允負(fù)序過電流保護(hù)的動作電流，按發(fā)電機(jī)短時允許的負(fù)序電流整定。許的負(fù)序電流整定。 l 兩段式定時限負(fù)序電流保護(hù)接線簡單，即能兩段式定時限負(fù)序電流保護(hù)接線簡單，即能反應(yīng)負(fù)序過負(fù)荷，又能反應(yīng)負(fù)序過電流，對保反應(yīng)負(fù)序過負(fù)荷，又能反應(yīng)負(fù)序過電流，對保護(hù)范圍內(nèi)故障有較高的靈敏度。在變壓器后短護(hù)范圍內(nèi)故障有較高的靈敏度。在變壓器后短路時，其靈敏度與變壓器的接線方式無關(guān)。路時，其靈敏度與變壓器的接線方式無關(guān)。 40l2、反時限負(fù)序電流保護(hù)、反時限負(fù)序電流保護(hù) l 反時限特性是指電

32、流大時動作時限短，而電反時限特性是指電流大時動作時限短，而電流小時動作時限長的一種時限特性。通過適當(dāng)流小時動作時限長的一種時限特性。通過適當(dāng)調(diào)整，可使保護(hù)時限特性與發(fā)電機(jī)的負(fù)荷發(fā)熱調(diào)整，可使保護(hù)時限特性與發(fā)電機(jī)的負(fù)荷發(fā)熱允許電流曲線相配合。允許電流曲線相配合。l 41l 7.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù) l一、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果一、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果 l 發(fā)電機(jī)失磁一般是指發(fā)電機(jī)的勵磁電流異發(fā)電機(jī)失磁一般是指發(fā)電機(jī)的勵磁電流異常下降超過了靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的程度或勵常下降超過了靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的程度或勵磁電流完全消失的故障。前者稱為部分失磁或磁電流完全消失的故障。前者稱為部分失磁

33、或低勵故障，后者則稱為完全失磁。低勵故障，后者則稱為完全失磁。l 1、 失磁原因：三種（失磁原因：三種（1）勵磁回路開路，勵磁）勵磁回路開路，勵磁繞組斷線繞組斷線 滅磁開關(guān)誤動作，勵磁調(diào)節(jié)裝置的自滅磁開關(guān)誤動作，勵磁調(diào)節(jié)裝置的自動開關(guān)誤動，可控硅勵磁裝置中部分元件損壞動開關(guān)誤動，可控硅勵磁裝置中部分元件損壞（2） 勵磁繞組由于長期發(fā)熱，絕緣老化或損勵磁繞組由于長期發(fā)熱，絕緣老化或損壞引起短路（壞引起短路（3） 運(yùn)行人員調(diào)整等。運(yùn)行人員調(diào)整等。l發(fā)電機(jī)失磁后，它的各種電氣量和機(jī)械量都會發(fā)電機(jī)失磁后，它的各種電氣量和機(jī)械量都會發(fā)生變化，且將危及發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的安全。發(fā)生變化，且將危及發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的安

34、全。42l二、發(fā)電機(jī)失磁機(jī)端測量阻抗的變化規(guī)律二、發(fā)電機(jī)失磁機(jī)端測量阻抗的變化規(guī)律 l1、發(fā)電機(jī)失磁機(jī)端測量阻抗、發(fā)電機(jī)失磁機(jī)端測量阻抗l 失磁后機(jī)端測量阻抗的變化是失磁保護(hù)的重失磁后機(jī)端測量阻抗的變化是失磁保護(hù)的重要判據(jù)。以圖所示發(fā)電機(jī)與無窮大系統(tǒng)并列運(yùn)要判據(jù)。以圖所示發(fā)電機(jī)與無窮大系統(tǒng)并列運(yùn)行為例，討論發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)端測量阻抗的變行為例，討論發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)端測量阻抗的變化規(guī)律。正常運(yùn)行時（化規(guī)律。正常運(yùn)行時（90發(fā)電機(jī)失步發(fā)電機(jī)失步后。后。43l發(fā)電機(jī)從失磁開始至進(jìn)入穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行，一般可發(fā)電機(jī)從失磁開始至進(jìn)入穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行，一般可分為分為l1）失磁后到失步前的階段）失磁后到失步前的階段 l依

35、據(jù)：功角特性關(guān)系：依據(jù)：功角特性關(guān)系：l轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程：轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程：sindSSdE UPxx2cosdSSSddsE UUQxxxx22JTedTPPdtdE .eTPP不變.eTPP 轉(zhuǎn)子加速44l與此同時，與此同時，l 即發(fā)電機(jī)變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收感性無功功率，即發(fā)電機(jī)變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收感性無功功率，發(fā)電機(jī)的機(jī)端測量阻抗發(fā)電機(jī)的機(jī)端測量阻抗dEQ090當(dāng)時2SdsUQxx .222221.2()22SgSSSSgSSSSSjSSSUj I xUUUUZjxjxPjQIIIUUPjQPjQjxPPjQUUQjxetgPPP45l失步前的失磁發(fā)電機(jī)滑差很小，發(fā)電機(jī)輸出的失步前的失磁發(fā)電機(jī)滑差很小，發(fā)電

36、機(jī)輸出的有功功率基本上保持失磁前輸出的有功功率值，有功功率基本上保持失磁前輸出的有功功率值，即可近似看作恒定，而無功功率則從正值變?yōu)榧纯山瓶醋骱愣?，而無功功率則從正值變?yōu)樨?fù)值。負(fù)值。 l機(jī)端的測量阻抗是在有功不變的前提下得出的機(jī)端的測量阻抗是在有功不變的前提下得出的,稱為等有功圓。稱為等有功圓。 46l特點(diǎn)：特點(diǎn)：l（1） 圓的大小與圓的大小與P有關(guān)有關(guān) P增大圓減小。增大圓減小。l（2） 失磁前，發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送無功，失磁前，發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送無功，Q為正，為正，位于第位于第象限象限l失磁后，隨失磁后，隨Q的變化，的變化，Q由正變?yōu)樨?fù)，機(jī)端測量由正變?yōu)樨?fù)，機(jī)端測量阻抗從阻抗從到到象限。象限。l（

37、3） 圓的位置與圓的位置與jxs有關(guān)，若有關(guān)，若xs=0， 圓心在實(shí)圓心在實(shí)軸上，很容易進(jìn)入第軸上，很容易進(jìn)入第象限象限 l可見，失磁后，可見，失磁后， 向第四象限移動，且最終將穩(wěn)向第四象限移動，且最終將穩(wěn)定在第四象限內(nèi)定在第四象限內(nèi)47l2)臨界失步點(diǎn)臨界失步點(diǎn)l （靜穩(wěn)定極限角）（靜穩(wěn)定極限角）臨界失步狀態(tài)臨界失步狀態(tài)l表明臨界失步時，發(fā)電機(jī)自系統(tǒng)吸收無功功率表明臨界失步時，發(fā)電機(jī)自系統(tǒng)吸收無功功率0902SdsUQxx .222.2(1)222gjSSgSSjddddUUUZjXejxPjQj QIxxxxjje 48l3）靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段）靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段l由機(jī)端看到的

38、阻抗為：由機(jī)端看到的阻抗為：l當(dāng)當(dāng) 時時 為發(fā)電機(jī)的為發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗。暫態(tài)電抗。l當(dāng)當(dāng) 時，時， 為發(fā)電機(jī)的為發(fā)電機(jī)的同步電抗。同步電抗。l可見，當(dāng)滑差可見，當(dāng)滑差 在之間變化時，機(jī)端測量在之間變化時，機(jī)端測量阻抗在發(fā)電機(jī)的同步電抗與暫態(tài)電抗之間變化。阻抗在發(fā)電機(jī)的同步電抗與暫態(tài)電抗之間變化。22122()()adgadRjxjxsZjxRj xxs 22adgdadxxZjjxxx S 0S 1()gaddZj xxjx 049l2、 發(fā)電機(jī)在其他運(yùn)行方式下的機(jī)端測量阻抗發(fā)電機(jī)在其他運(yùn)行方式下的機(jī)端測量阻抗l（1）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時的機(jī)端測量阻抗）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時的機(jī)端測量阻抗l位于第一象限

39、，與水平軸的夾角為負(fù)荷的功率位于第一象限，與水平軸的夾角為負(fù)荷的功率因數(shù)角。其大小對應(yīng)于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時的負(fù)因數(shù)角。其大小對應(yīng)于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時的負(fù)荷阻抗。荷阻抗。50l（2）發(fā)電機(jī)外部故障時的機(jī)端測量阻抗）發(fā)電機(jī)外部故障時的機(jī)端測量阻抗l當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生各種相間短路或變壓器高壓當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生各種相間短路或變壓器高壓側(cè)發(fā)生各種短路故障時，經(jīng)分析，其測量阻抗側(cè)發(fā)生各種短路故障時，經(jīng)分析，其測量阻抗均在第一或第二象限。均在第一或第二象限。51l（3） 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間發(fā)生發(fā)生振蕩時的機(jī)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間發(fā)生發(fā)生振蕩時的機(jī)端測量阻抗端測量阻抗l設(shè)設(shè) ，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的聯(lián)系電抗為，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的聯(lián)系電抗為X，則振蕩時的測量阻抗軌跡為穿過則振蕩時的測量阻抗軌跡為穿過1/2X處的一條處的一條直線。設(shè)發(fā)電機(jī)機(jī)端與系統(tǒng)之間的阻抗為零