八章-发电机保护课件.ppt

1、电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 主讲主讲教师教师:焦彦军焦彦军华北电力大学电自教研室华北电力大学电自教研室11/10/2022第八章 发电机保护8-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置8-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护8-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护8-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护8-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护8-7 8-7 发电机负序过电流保护发电机负序过电流保护8-88-8发电机失步保护发电机失步保

2、护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置一、发电机定子绕组故障及保护配置ABC定子绕组及引出线上的相间短路v发电机发电机纵差动保护纵差动保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置一、发电机定子绕组故障及保护配置ABC定子绕组匝间短路v发电机纵向基波零序电压保护发电机纵向基波零序电压保护v发电机不完全发电机不完全纵差保护纵差保护v发电机裂相横差保护发电机裂相横差保护v发电机单元件横差保护发电机单元件横差保护ABC11/10/20228-18-1发电机

3、的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置一、发电机定子绕组故障及保护配置ABC定子绕组单相接地短路v发电机定子绕组单相接地发电机定子绕组单相接地保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置+-fUfI二、发电机转子故障及保护配置转子绕组一点接地转子绕组两点接地v转子绕组一点接地保护v转子绕组两点接地保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置+-fUfI二、发电机转子故障及保护配置低励和失磁v发电机低励和失磁保护励

4、磁机励磁机励磁变励磁变11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR区外短路引起的区外短路引起的过电流过电流 v负序过电流及低电压过电流保护；负序过电流及低电压过电流保护；v复合电压启动的过电流保护；复合电压启动的过电流保护；v过电流保护；过电流保护；v带电流记忆的低压过流保护。带电流记忆的低压过流保护。定子过热定子过热11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置Q

5、FQF1QF2+-ZBACR区外区外不对称不对称短路引起的短路引起的负序过电流负序过电流 v负序过电流保护；负序过电流保护；转子过热转子过热11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR过负荷（对称负荷引起定子绕组过过负荷（对称负荷引起定子绕组过电流）电流）v过过负荷负荷保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR过励磁（频率下

6、降或电压升高引起）过励磁（频率下降或电压升高引起）v过过励磁励磁保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR转子绕组过负荷转子绕组过负荷 v转子绕组过负荷转子绕组过负荷保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR失步失步 v失步失步保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的

7、故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR低频、过频低频、过频 v频率异常频率异常保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR过电压过电压 v过电压过电压保护保护误强励、甩负荷误强励、甩负荷11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR逆功率逆功率 v逆功率逆功率保护保护误关

8、主汽门误关主汽门11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR误上电误上电 11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR误上电误上电 v误上电误上电保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR其它其

9、它 v起停机起停机保护保护、断路器断口闪络保护、断路器断口闪络保护v非电量非电量保护保护11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置四、发电机保护的动作方式QFQF1QF2+-ZBACR（1 1）停机）停机停汽机、停锅炉、断开高停汽机、停锅炉、断开高压则断路器、灭磁、断开高压厂用变低压压则断路器、灭磁、断开高压厂用变低压侧断路器、使机炉及其辅机停止工作。侧断路器、使机炉及其辅机停止工作。11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置四、发电机保护的动作方式QFQ

10、F1QF2+-ZBACR（2 2）解列灭磁）解列灭磁断开高压则断路器、断开高压则断路器、灭磁、断开高压厂用变低压侧断路器、汽灭磁、断开高压厂用变低压侧断路器、汽轮机甩负荷。轮机甩负荷。11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置四、发电机保护的动作方式QFQF1QF2+-ZBACR（3 3）解列）解列断开高压则断路器、汽断开高压则断路器、汽轮机甩负荷。轮机甩负荷。11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置四、发电机保护的动作方式QFQF1QF2+-ZBACR

11、（4 4）程序跳闸）程序跳闸保护先动作于跳主汽门，然后保护先动作于跳主汽门，然后经过逆功率继电器的延时接点和主汽门跳闸后的经过逆功率继电器的延时接点和主汽门跳闸后的常闭接点串联常闭接点串联,动作于跳发电机动作于跳发电机-变压器组的出口变压器组的出口断路器断路器,实现发电机组与系统解列并灭磁。实现发电机组与系统解列并灭磁。11/10/20228-18-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置四、发电机保护的动作方式QFQF1QF2+-ZBACR（5 5）减出力）减出力减少原动机的输出功率。减少原动机的输出功率。（6 6）减励磁）减励磁减小励磁电流。减小励

12、磁电流。（7 7）母线解列）母线解列对双母线系统，断开母联开关，对双母线系统，断开母联开关，缩小故障波及范围。缩小故障波及范围。（8 8）信号）信号发出警示信号。发出警示信号。11/10/20228-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护一、一、发电机纵联差动保护基本原理发电机纵联差动保护基本原理+dIdIdITINITANTdnIII/发电机正常运行时发电机正常运行时0发电机定子绕组发发电机定子绕组发生相间短路时生相间短路时TANTdnIII/TAFnI/11/10/20228-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护一、一、发电机纵联差动保护基本原理发电机纵联差动保护基本原理+d

13、IdIdITINI保护动作判据保护动作判据setdII TAKTAstnprelsetnIKKKKI/max.其中其中11/10/20228-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护二、二、比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护resresdopdIKIII0.动作判据动作判据00.opIdIresIresK0.0.0.0.0.,)(,resresresresopdresresopdIIIIKIIIIII00.opIdIresIK0.resImax.resI制动系数制动系数斜率斜率11/10/20228-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护

14、二、二、比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护制动电流制动电流TANTresnIII/5.00)180cos(,00)180cos(,/)180cos(000当当TANTresnIII比率制动特性比率制动特性的制动电流的制动电流标积标积制动特性制动特性的制动电流的制动电流11/10/20228-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护二、二、比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护A相比率制动元件相比率制动元件负序电压判别元件负序电压判别元件定子一点单相接地开入定子一点单相接地开入TA断线判别元件断线判别元件

15、差流越限判别元件差流越限判别元件跳跳闸闸差流越限告警差流越限告警TA断线断线B相比率制动元件相比率制动元件C相比率制动元件相比率制动元件2t0+&1&111t0+&111/10/20228-28-2发电机纵联差动保护发电机纵联差动保护三、三、发电机不完全纵联差动保护发电机不完全纵联差动保护+dIdIdITINI11/10/20228-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护ABC+dIdI1I1I 1I1I 一、一、发电机横差保护构成原理发电机横差保护构成原理裂相横差保护构成原理图裂相横差保护构成原理图11/10/20228-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护一、一、发电机横差保

16、护构成原理发电机横差保护构成原理单元件单元件横差保护构成原理图横差保护构成原理图ABC+dI1I1I 1I1I 11/10/20228-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护一、一、发电机横差保护构成原理发电机横差保护构成原理转子一点转子一点接地接地保护保护开入开入交流回路异常监测交流回路异常监测元件元件跳闸跳闸告警告警单元件横差单元件横差元件元件2t01t0&1v单元件横差元件的单元件横差元件的三次谐波的滤过比应不小于三次谐波的滤过比应不小于8080。v当发生发电机转子偏心、励磁回路两点接地时，横差保护有当发生发电机转子偏心、励磁回路两点接地时，横差保护有可能动作。可能动作。v当发生励

17、磁回路一点接地故障后，为防止可能出现的瞬时两当发生励磁回路一点接地故障后，为防止可能出现的瞬时两点接地时横差保护误动作，经延时出口跳闸。点接地时横差保护误动作，经延时出口跳闸。11/10/2022二、二、发电机纵向基波零序电压保护发电机纵向基波零序电压保护8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护AEBECE100/3eU03U11/10/2022二、二、发电机纵向基波零序电压保护发电机纵向基波零序电压保护8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护负序功率方向元件负序功率方向元件纵向基波零序电压元件纵向基波零序电压元件TA断线判别元件断线判别元件跳闸跳闸TA断线断线TV断线判别元件

18、断线判别元件负序电压元件负序电压元件负序电流元件负序电流元件TV断线断线机端三相无电流机端三相无电流&11t02t0判断发电机是否并网判断发电机是否并网防止外部不对称短路时保护误动防止外部不对称短路时保护误动三次谐波滤过比大于三次谐波滤过比大于808011/10/2022三、三、发电机负序功率方向保护发电机负序功率方向保护8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护TI.2NI.2kU.22U2UTI.2NI.2TI.2NI.2kU.22U2UTI.2NI.211/10/2022三、三、发电机负序功率方向保护发电机负序功率方向保护8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护2UTI.2

19、NI.22UTI.2NI.2TI.2NI.2kI.22UTI.2NI.2kI.22U11/10/2022跳闸跳闸机端三相无电流机端三相无电流30ms2U2I2P2I2P2U&1&0100ms三、三、发电机负序功率方向保护发电机负序功率方向保护8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护gCAEBECENZtCCI-103I一、一、发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点1.1.发电机定子绕组发电机定子绕组距中性点距中性点 处处单相接地单相接地短路短路11/10

20、/2022gCAEBECENZtCCI-103ICAkACBkBkCEEUEEUU 0kAkCkBkAkEUUUU)(31)(011/10/2022gCAEBECENZtCCI-103ICAACBBCCEEUEEUEU)1(kACBAEUUUU)(31)(011/10/2022gCAEBECENZtCCI-103IkgCCggCBBggCAAgCEICEEICEEI)1()()(gACgBgAggCEIIII)(310.0.gIAgIBgICgI0.gIgCU)(011/10/2022gCAEBECENZtCCI-103IktCCttCBBttCAAtCEICEEICEEI)1()()(AtI

21、BtICtI0.tItACtBtAttCEIIII)(310.tCU)(011/10/2022gCAEBECENZtCCI-103IkgCENZtCCI-103I)(0kU)(0U0.gI0.tI11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护一、一、发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点1.1.发电机定子绕组发电机定子绕组距中性点距中性点 处处单相接地单相接地短路短路gCENZtCCI-103I)(0kU)(0U0.gI0.tI（1 1）忽略各相电流在发电机绕组上的压降，机端的）忽略各相电流在发电机绕组上的

22、压降，机端的零序电压和故障处的零序电压相等。零序电压和故障处的零序电压相等。11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护一、一、发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点1.1.发电机定子绕组发电机定子绕组距中性点距中性点 处处单相接地单相接地短路短路gCENZtCCI-103I)(0kU)(0U0.gI0.tI（2 2）当发电机定子绕组发生接地短路时，）当发电机定子绕组发生接地短路时，测量的零序电流为测量的零序电流为发电机外部等值电容的零序电流；当发电机外部发生接地短路发电机外部等值电容的零序电流；当发电机

23、外部发生接地短路时，测量的时，测量的零序电流为零序电流为发电机发电机对地对地电容的零序电流。电容的零序电流。11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护一、一、发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点1.1.发电机定子绕组发电机定子绕组距中性点距中性点 处处单相接地单相接地短路短路gCENZtCCI-103I)(0kU)(0U0.gI0.tI（3 3）零序电压）零序电压及及零序电流，其大小和故障点位置有关，故零序电流，其大小和故障点位置有关，故障点距离发电机中性点越近，数值越小，反之越大。障点距离发电机中性

24、点越近，数值越小，反之越大。11/10/2022gCENZtCCI-103I)(0kU)(0U0.gI0.tI例：发电价的额定电压例：发电价的额定电压kVUe20FCg284.0FCt016.0NZACCUItgeC26.3)(33AMWkVAMWkVAMWkVAMWkV13002018220012575.158.133100505.104503.6规程规定允许的规程规定允许的接地短路电流为接地短路电流为：11/10/2022AEBECE【发电机发电机中性点接地方式】中性点接地方式】AEBECENX欠补偿方式欠补偿方式AEBECER20000/23020000/23042.0R3176R例例1

25、1/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护二、二、发电机定子绕组三次谐波电势及其特点发电机定子绕组三次谐波电势及其特点2gC3ENZtCN3NU2gC3TUT)21(3233gtNgNNTCCZCjZUU1233tggNTCCCUUNZ11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护二、二、发电机定子绕组三次谐波电势及其特点发电机定子绕组三次谐波电势及其特点2gC3ENZtCN3NU2)1(gC3TUT3)1(E2gC2)1(gC133NTUU%50133NTUU11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕

26、组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护三、三、发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护构成构成原理原理1.1.基波零序电压保护基波零序电压保护setUU 03VUset105AEBECEVU10030100/3eU%10%5的死区的死区 接地电流小于安全电流，接地电流小于安全电流，可动作于信号或延时跳闸。可动作于信号或延时跳闸。11/10/20228-8-4 4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护三、三、发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护构成构成原理原理2 2.三次谐波电压比定子接地保护三次谐波电压比定子接地保护保护的动作判据保护的动作判据se

27、tNTKUU33330KKKrelset0K正常运行时，可实际测量正常运行时，可实际测量11/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护一、一、发电机发电机转子转子绕组绕组故障形式及其危害故障形式及其危害-+fUfI绕组匝间短路绕组匝间短路对于气体冷却的转子，这种匝间短路不会直接引对于气体冷却的转子，这种匝间短路不会直接引起严重后果。起严重后果。对于水内冷的转子，由于匝数少、电流密度大，对于水内冷的转子，由于匝数少、电流密度大，不容许带着匝间短路长期运行。不容许带着匝间短路长期运行。11/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护-+fUfI一、

28、一、发电机发电机转子转子绕组绕组故障形式及其危害故障形式及其危害转子绕组一点接地转子绕组一点接地对发电机不会造成实质性危害对发电机不会造成实质性危害转子绕组两点接地转子绕组两点接地烧伤转子本体；励磁绕组因过热而烧伤；引起振烧伤转子本体；励磁绕组因过热而烧伤；引起振动；轴系和汽机磁化。动；轴系和汽机磁化。11/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护-+fUfI一、一、发电机发电机转子转子绕组绕组故障形式及其危害故障形式及其危害 水轮发电机，都装设一点接地保护，动作于信号，不装设水轮发电机，都装设一点接地保护，动作于信号，不装设两点接地保护。两点接地保护。中小型汽轮发电

29、机，不装设一点接地保护。用绝缘检查电中小型汽轮发电机，不装设一点接地保护。用绝缘检查电压表检出一点接地故障后，投两点接地保护装置。两点接地保压表检出一点接地故障后，投两点接地保护装置。两点接地保护动作后，经延时停机。护动作后，经延时停机。大型汽轮发电机装设一点接地保护已属定论。但在一点接大型汽轮发电机装设一点接地保护已属定论。但在一点接地保护动作于信号还是动作于跳闸的问题上，存在着不同的看地保护动作于信号还是动作于跳闸的问题上，存在着不同的看法。法。11/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护二、二、切换采样式转子一点接地保护切换采样式转子一点接地保护（乒乓式）（乒

30、乓式）-+fU)1(fUaRaRbRbRgRR1U3U2U1S2S测量：测量：1U2U3UfU计算：计算：gR11/10/2022-+1)1(fU1fUaRaRbRbRgRR01U31U21U1S2S)()()1(31211gbabfRRRURRRUUabbabfRRURURRRUU)()(213121111/10/2022-+1)1(fU1fUaRaRbRbRgRR01U31U21U1S2S)()(2)1(313111gbabaaffRRRURRRRRRUUU11/10/2022-+2)1(fU2fUaRaRbRbRgRR12U32U02U1S2S)()(12322babgfRRRURRRU

31、UababbfRRURURRRUU)()(-321212211/10/2022-+2)1(fU2fUaRaRbRbRgRR12U32U02U1S2S)(2)(322322babaafgfRRRRRRUURRRUU11/10/2022)(2(2321312312UUUURRUURRRRffbafbbaa)()(2)1(313111gbabaaffRRRURRRRRRUUU)(2)(322322babaafgfRRRRRRUURRRUURRRRRRUUUURRUURRRbabaaffbaffbg2)()(2(3212312111/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护二

32、、二、切换采样式转子一点接地保护切换采样式转子一点接地保护（乒乓式）（乒乓式）-+fU)1(fUaRaRbRbRgRR1U3U2U1S2S保护的动作判据保护的动作判据:setgRR 转子接地保护可设置两段，依据汽轮发电机和水轮发电转子接地保护可设置两段，依据汽轮发电机和水轮发电机所采用的冷却方式不同进行设置机所采用的冷却方式不同进行设置。灵敏段动作于信号，不。灵敏段动作于信号，不灵敏段可延时动作于跳闸。灵敏段可延时动作于跳闸。11/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护三、三、注入方波信号的转子一点接地保护注入方波信号的转子一点接地保护大轴大轴+-+-SRSRgRM

33、ReCSU)1(EEMUtSU01SU2SUtMU0gR11/10/20228-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护三、三、注入方波信号的转子一点接地保护注入方波信号的转子一点接地保护大轴大轴+-+-SRSRgRMReCSU)1(EEMUtSU01SU2SUtMU0gRMUgR11/10/2022v注入方波信号的转子一点接地保护具有以下特点：注入方波信号的转子一点接地保护具有以下特点：v1)1)转子接地电阻的计算与接地位置无关，保护没有转子接地电阻的计算与接地位置无关，保护没有死区；死区；v2)2)转子接地电阻的计算与转子电压的大小无关；转子接地电阻的计算与转子电压的大小无关；v3

34、)3)不受转子绕组对地电容的影响；不受转子绕组对地电容的影响；v4)4)在未加转子电压的情况下，也能监视转子的绝缘在未加转子电压的情况下，也能监视转子的绝缘情况。情况。8-5 8-5 发电机转子接地保护发电机转子接地保护三、三、注入方波信号的转子一点接地保护注入方波信号的转子一点接地保护11/10/20228-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护一、一、发电机失磁后的基本物理过程发电机失磁后的基本物理过程QF1QF2QF3SUqEgUIjQPsxTxdxqxfadqijxE 发电机发电机空载电势空载电势1SU11/10/20228-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护一、一、发电机失磁

35、后的基本物理过程发电机失磁后的基本物理过程QF1QF2QF3SUqEgUIjQPsxTxdxqx发电机稳态运行时的电压、电流向量关系为：发电机稳态运行时的电压、电流向量关系为：qqddgqxI jxI jUEqqddSTSqxI jxI jxxI jUE)(11/10/2022qqddSTSqxI jxI jxxI jUE)(对于隐极发电机对于隐极发电机x I jUx I jxxI jUESdSTSq)(SUI)(STdxxxI jqE11/10/2022qqddSTSqxI jxI jxxI jUE)(对于对于凸凸极发电机极发电机qqddSTSqxI jxI jxxI jUE)(qqddSq

36、xI jxI jUESUIddxI jqEqqxI jdIqI11/10/20228-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护一、一、发电机失磁后的基本物理过程发电机失磁后的基本物理过程QF1QF2QF3SUqEgUIjQPsxTxdxqx发电机稳态运行时的发电机稳态运行时的攻角攻角关系：关系：隐极发电机隐极发电机sindSqxUEPdSdSqxUxUEQ2cos11/10/20228-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护一、一、发电机失磁后的基本物理过程发电机失磁后的基本物理过程QF1QF2QF3SUqEgUIjQPsxTxdxqx发电机稳态运行时的发电机稳态运行时的功角功角关系：关系：

37、凸凸极发电机极发电机2sin)11(2sin2dqSdSqxxUxUEPdSdqSdSqxUxxUxUEQ222sin)11(cos11/10/2022PTP1sb隐极机功角特性隐极机功角特性PTP1sb凸极机功角特性凸极机功角特性发电机转子运动方程发电机转子运动方程)(22acTJPPPdtdT11/10/2022发电机发电机失磁后的电气量变化（以隐极机为例）失磁后的电气量变化（以隐极机为例）：fiqEsindSqxUEPdSdSqxUxUEQ2cos)(22acTJPPPdtdTPTP1sb2 90acTPPP 90dSxUQ2 90TPP Q11/10/2022QF1QF2QF3SUqE

38、gUIjQPsxTxdxqx11/10/2022 转子出现转差 定子电流增大 定子电压下降 有功功率下降 无功功率反向并且增大 机端测量阻抗变化 在转子回路出现差频电流 电力系统的电压下降 某些电源支路过电流发电机发电机失磁后的电气量变化的特征失磁后的电气量变化的特征：11/10/2022（1）造成系统中大量无功缺少。当系统中无功储备不足，将引起电压下降，严重时引起电压崩溃，系统瓦解。（2）造成系统中其他发电机增加无功输出。使某些发电机、变压器、输电线路过电流，后备保护可能因过流动作，扩大故障范围。（3）造成有功功率摆动及系统电压降低。可能导致相邻正常运行的发电机与系统之间失去同步，引起系统振

39、荡。发电机发电机失磁后的危害失磁后的危害：对电力系统的影响对电力系统的影响11/10/2022（1）转子绕组出现差频电流，引起绕组发热。（2）异步运行后，发电机的等效电抗降低，从系统中吸收的无功增加，使定子绕组过热。（3）对大型直接冷却式汽轮发电机，其转矩和有功将发生剧烈摆动。这种影响对水轮发电机更为严重，直接威胁机组安全。（4）定子端部漏磁增强，使端部的部件和端部铁芯过热。发电机发电机失磁后的危害失磁后的危害：对发电机的影响对发电机的影响11/10/20228-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护二、二、发电机失磁后的机端测量阻抗发电机失磁后的机端测量阻抗QF1QF2QF3SUqEgUI

40、jQPsxTxdxqxconSSTSggjxIUIxxI jUIUZ)(11/10/20221.1.失步前失步前（）时的机端测量阻抗时的机端测量阻抗0902222)2(jSconSgePUjxPUZ)(PQarctg0RjXconjxPUS220RjX1P2P21PP 11/10/20222 2.临界失步点（临界失步点（）时的机端测量阻抗时的机端测量阻抗090)(PQarctgORjXconjxdjx-222jcondcondgexxjxxjZ11/10/20223 3.发电机失步后的机端测量阻抗 当发电机失磁后，励磁电流按指数规律衰减到零，当发电机失磁后，励磁电流按指数规律衰减到零，发电机进

41、入异步运行状态发电机进入异步运行状态。1x2xssR)1(2adx1I2I0I)()(22221xxjsRjxsRjxjxZadadgdadgjxxxjZ)(10ssdadadgx jxxxxxjZ22111/10/20223 3.发电机失步后的机端测量阻抗ORjXdx j-djx-11/10/2022 发电机失磁后的机端测量阻抗ORjXdx j-djx-conjxPUS22abcde等有功圆等有功圆静稳边界阻抗圆静稳边界阻抗圆异步边界阻抗圆异步边界阻抗圆11/10/20224.4.发电机发电机在其它运行方式下在其它运行方式下的机端测量阻抗的机端测量阻抗QF1QF2QF3SUqEgUIjQPs

42、xTxdxqxIUZgg发电机正常运行发电机正常运行发电机外部短路发电机外部短路dx j-ORjXdjx-conjx系统振荡系统振荡发电机自并列发电机自并列发电机对长线充电发电机对长线充电11/10/20228-6 8-6 发电的失磁保护发电的失磁保护三、三、发电机失磁保护的构成发电机失磁保护的构成 1.1.基于机端测量阻抗的发电机失磁保护基于机端测量阻抗的发电机失磁保护 核心元件是阻抗继电器，阻抗继电器的动作特性可以采用静稳极限核心元件是阻抗继电器，阻抗继电器的动作特性可以采用静稳极限阻抗圆、异步阻抗圆，或者诸如透镜、苹果和椭圆形的特性，具体采用何种阻抗圆、异步阻抗圆，或者诸如透镜、苹果和椭

43、圆形的特性，具体采用何种特性，应根据发电机结构、运行工况及其在电网中所处位置而定。特性，应根据发电机结构、运行工况及其在电网中所处位置而定。2.2.基于高压侧低电压的发电机失磁保护基于高压侧低电压的发电机失磁保护 由于发电机低励失磁故障，无功储备不足，引起系统侧高压母线三由于发电机低励失磁故障，无功储备不足，引起系统侧高压母线三相相间电压同时下降到低于最低电压允许值。相相间电压同时下降到低于最低电压允许值。3.3.失磁保护的辅助判据失磁保护的辅助判据 （1 1）等励磁电压失磁保护）等励磁电压失磁保护 （2 2）转子绕组变励磁低电压失磁保护）转子绕组变励磁低电压失磁保护11/10/202211/

44、10/20228-8-7 7 发电发电机负序电流机负序电流保护保护一、一、发电机承受负序电流的能力发电机承受负序电流的能力（转子表层过负荷保护转子表层过负荷保护）汽轮发电机汽轮发电机：20.06 0.1I无阻尼绕组的水轮发电机：无阻尼绕组的水轮发电机：有有阻尼绕组的水轮发电机：阻尼绕组的水轮发电机：1.02I05.02I【定义】发电机的短时负序转子发热常数定义】发电机的短时负序转子发热常数A AAtit022 A A的数值与发电机的结构及冷却方式有关，应采用电机制造厂家的数值与发电机的结构及冷却方式有关，应采用电机制造厂家提供的数值提供的数值。11/10/2022二、负序过电流保护的构成1.两

45、段定时限负序过电流保护 8-8-7 7 发电发电机负序电流机负序电流保护保护IsetII.22rerelIsetKIKI2.2 定时限发信段的延时通常按躲过后备保护的最定时限发信段的延时通常按躲过后备保护的最大延时整定，一般取大延时整定，一般取s105第第I段：段：11/10/2022二、负序过电流保护的构成1.两段定时限负序过电流保护 8-8-7 7 发电发电机负序电流机负序电流保护保护IIsetII.22第第II段：段：（1 1）按转子发热条件整定）按转子发热条件整定：TAIIIset/.2)120(sT （2 2）与相邻元件的负序电流后备保护配合）与相邻元件的负序电流后备保护配合setr

46、elIIsetIKI.2.2保护的动作延时，应遵循逐级配合的原则，一般取保护的动作延时，应遵循逐级配合的原则，一般取s5311/10/2022abcde(s)t*2I041040010.50.ab：对发电机不安全bc：未充分利用发电机对I2的承受能力 cd：发信号，由于运行人员处理，靠近c点时不安全de：保护根本不反应 延时跳闸延时发信号发电发电机定时限负序电流机定时限负序电流保护保护问题分析问题分析11/10/2022二、负序过电流保护的构成8-8-7 7 发电发电机负序电流机负序电流保护保护1.setI2.setI2I)(st2T1TAB2.2setII 2T01.2setII 1T0At

47、I22)(&1跳跳闸闸s1000600esetIIAI221.1000根据根据 和厂家提供的和厂家提供的发电机承受负序电流特性发电机承受负序电流特性曲线确定曲线确定2.setI2.反时限负序过电流保护)2(22.TdsatesetxxxKII 2I11/10/20228-88-8 发电机失步保护发电机失步保护一、发电机失步的危害QFQF1QF2IgU11/10/20228-88-8 发电机失步保护发电机失步保护 jXR123456O1234conjxdx j 二、发电机失步保护构成原理11/10/2022本章小结本章小结（1）熟知发电机常见故障、不正常运行状态及保护配置。）熟知发电机常见故障、

48、不正常运行状态及保护配置。（2）掌握掌握发电机纵差保护、横差保护、不完全纵差保护的构成发电机纵差保护、横差保护、不完全纵差保护的构成原理及其反应的故障类型。原理及其反应的故障类型。（3）掌握发电机定子接地时电气量特征，掌握基于基波零序电）掌握发电机定子接地时电气量特征，掌握基于基波零序电压的定子接地保护和压的定子接地保护和100%定子接地保护的构成原理。定子接地保护的构成原理。（4）熟知发电机失磁的危害，把握发电机失磁后电气量的变化）熟知发电机失磁的危害，把握发电机失磁后电气量的变化过程，能够推导和分析发电机失磁后机端测量阻抗的变化轨迹，过程，能够推导和分析发电机失磁后机端测量阻抗的变化轨迹，了解构成失磁保护的判据。了解构成失磁保护的判据。（5）了解发电机）了解发电机其它其它保护保护构成构成的的一般一般原理原理。11/10/2022