1、第第1010章章 發(fā)電機保護發(fā)電機保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護2 教學(xué)要求： 熟悉發(fā)電機的故障和不正常工作狀態(tài)； 掌握發(fā)電機縱差保護的工作原理和整定原則； 理解發(fā)電機橫差保護工作原理； 掌握100%保護范圍的發(fā)電機定子接地保護工作原理； 理解勵磁回路一點接地、兩點接地保護； 了解負序過電流保護； 掌握發(fā)電機失磁保護； 了解發(fā)電機-變壓器組保護特點。 第第1010章章 發(fā)電機保護發(fā)電機保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護3 10-1 發(fā)電機的故障，不正常工作狀態(tài)及其保護方式 10-2 發(fā)電機的縱差保護 10-3 發(fā)電機定子繞組匝間短路保護 10-4 發(fā)電機定子繞組單相接地保護 10-5 發(fā)電機勵磁回

2、路接地保護 10-6 發(fā)電機失磁保護 10-7 發(fā)電機的后備保護 10-8 發(fā)電機的過負荷保護 10-9 發(fā)電機的過電壓保護 10-10 發(fā)電機變壓器組的保護 第第1010章章 發(fā)電機保護發(fā)電機保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護4 10.1.1 發(fā)電機故障 1.發(fā)電機內(nèi)部故障 定子：相間短路，匝間短路，單相接地 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子一點（兩點）接地，失磁 2.外部故障 定子繞組引出線：相間短路，單相接地 10-1 10-1 發(fā)電機的故障，不正常工作狀態(tài)及其保護方式發(fā)電機的故障，不正常工作狀態(tài)及其保護方式 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護5 1.外部短路或系統(tǒng)振蕩引起的定子繞組過電流； 2.定子繞組引起的三相對稱過負

3、荷； 3.外部不對稱短路或不對稱負荷（如果相負荷、非全相運行 等）而引起的發(fā)電機過電流和過負荷； 4.突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓； 5.勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負荷； 6.汽輪機主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機逆功率運行等。 10.1.2 10.1.2 發(fā)電機不正常工作狀態(tài)發(fā)電機不正常工作狀態(tài) 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護6 1.縱差保護：反應(yīng)定子繞組及引出線相間短路 瞬時動作于1KOM：跳QF，跳MK，停機 2.零序保護：反應(yīng)定子單相接地 Ic5A 保護動作于1KOM Ic5A 保護作用于信號 3.橫差保護：反應(yīng)定子匝間短路 4.過電流保護（后備保護）：反應(yīng)外部短路或系統(tǒng)振

4、蕩 引起的定子繞組過電流。 延時動作于2KOM：跳QF，跳MK 10.1.3 10.1.3 發(fā)電機保護配置發(fā)電機保護配置 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護7 5.過負荷保護：定子繞組引起的三相對稱過負荷。 延時作用于發(fā)信號 6.過電壓保護：突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓。 延時作用于2KOM 7.轉(zhuǎn)子一點接地保護：反應(yīng)轉(zhuǎn)子一點接地。作用于發(fā)信號 8.轉(zhuǎn)子兩點接地保護：反應(yīng)轉(zhuǎn)子兩點接地。動作于1KOM 9.失磁保護：反應(yīng)轉(zhuǎn)子失磁。作用于2KOM 10.轉(zhuǎn)子回路過負荷保護 11.逆功率保護 10.1.3 10.1.3 發(fā)電機保護配置發(fā)電機保護配置 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護8 10.2.1 帶斷線監(jiān)視的發(fā)

5、電機普通縱差保護 1.接線：原理接線圖，按正常時的“環(huán)流接線”。圖 10-1 10-2 10-2 發(fā)電機的縱差保護發(fā)電機的縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護9 圖10-2 帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機普通縱差保護原理接線圖 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護10 2.動作過程分析:圖10-2 (1)正常及外部短路時 u 一次電流：發(fā)電機母線 u 二次電流：環(huán)流 I Ij j=I=Ibp bp（ （I Ibp.max bp.max） ）I Idz.j dz.j KD不動作,保護不動作 10.2.1 帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機普通縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護11 2.動作過程分析:圖10-2 （2）內(nèi)部故障時 l 一次

6、電流：發(fā)電機尾端短路點；母線短路點 l 二次電流：I Ij j=I=Id dI Idz.j dz.j KD動作 +WCFU1KD（常開）閉合KS線圈XB1KOM線圈FU2-WC 1KOM線圈帶電動作：跳QF，跳MK，停機切除故障 KS線圈帶電動作：發(fā)掉牌信號，光字牌信號，音響信號 10.2.1 帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機普通縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護12 2.動作過程分析:圖10-2 （3）TA二次回路斷線時（設(shè)C相斷線） 3KD：I Ij j=I=Ifh fh I Idz dz 3KD不動作（整定計算獲得） KA0：I Ij j=I=Ifh fh I Idz dz KA0動作發(fā)斷線監(jiān)視信號

7、10.2.1 帶斷線監(jiān)視的發(fā)電機普通縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護13 3.動作參數(shù)整定 (1)差動繼電器KD： u 動作電流的整定原則： 躲外部故障時的最大不平衡電流：I Idz dz=K =Kk kI Ibp.max bp.max 躲差動回路斷線時的發(fā)電機額定電流:I Idz dz=K =Kk kI Ie.f e.f u繞組匝數(shù)的整定：同變壓器縱差保護繞組匝數(shù)的整定：同變壓器縱差保護 (2)斷線監(jiān)視繼電器KA0：I Idz dz=0.2I =0.2Ie.f e.f (3)靈敏性校驗： K Klm lm=I =Id.min d.min/I /Idz dz2 2 10.2.1 帶斷線監(jiān)視的

8、發(fā)電機普通縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護14 1.接線： 原理接線圖，按正常時的“環(huán)流接線”。圖10-3 差動線圈Ld：分別接于各相的差動回路 平衡線圈Lbal：串聯(lián)起來接于差動保護的中性線回路 Ld與Lbal極性相反 Ld：差動電流 Lbal：Ia+Ib+Ic 10.2.2 采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的高靈敏縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護15 圖10-3 發(fā)電機高靈敏縱差保護原理接線 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護16 2.動作過程分析:圖10-3 (1)正常時 I Ij.d j.d=I =Ibp bp I Idz.j dz.j I Ij.bal j.bal=I =Ibp.a bp.a

9、+I +Ibp.b bp.b+I +Ibp.c bp.c I Idz.j dz.j (2)內(nèi)部故障時 三相短路：I Ij.d j.d=I =Id dI Idz.j dz.j I Ij.bal j.bal=I =Ibp.a bp.a+I +Ibp.b bp.b+I +Ibp.c bp.c=0 =0 兩相短路（AB）：I Ij.d j.d=I =Id dI Idz.j dz.j I IdA dA=-I =-IdB dB I Idc dc=0 =0 I Ij.bal j.bal=I =Ibp.a bp.a+I +Ibp.b bp.b+I +Ibp. bp.c=0 c=0 KD不動作 KD靈敏動作 1

10、0.2.2 采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的高靈敏縱差保護 KD靈敏動作 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護17 (3）TA二次回路斷線時（設(shè)C相斷線） 斷線相：Ld與Lbal流過Ifh KD不動作 非斷線相：Ld流過Ibp；Lbal流過Ifh 要求KD不動作 10.2.2 采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的高靈敏縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護18 3.整定計算:圖10-3 (1)平衡線圈Lbal的計算 原則：躲TA二次回路斷線時，保護不誤動 I Ie.f.2 e.f.2L Lbalbal AWAW0 0 K Kk kI Ie.f.2 e.f.2L Lbalbal=AW =AW0 0 L Lbal.j

11、s bal.js=AW =AW0 0/K/Kk kI Ie.f.2 e.f.2 取整得平衡線圈整定匝數(shù)L Lbal.z bal.z 10.2.2 采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的高靈敏縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護19 (2)差動線圈Ld的計算:圖10-3 原則：躲TA二次回路斷線時，保護不誤動 即：I Ie.f.2 e.f.2(L (Ld d-L-Lbal bal) ) AWAW0 0 K Kk kI Ie.f.2 e.f.2(L (Ld d-L-Lbal bal)=AW )=AW0 0 L Ld.js d.js=AW =AW0 0/K/Kk kI Ie.f.2 e.f.2+L +Lba

12、l bal2AW 2AW0 0/K/Kk kI Ie.f.2 e.f.2 取整得差動線圈整定匝數(shù)L Ld.z d.z 10.2.2 采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的高靈敏縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護20 (3)動作電流： I Idz.j dz.j=AW =AW0 0/L/Ld.z d.z=1/2K =1/2Kk kI Ie.f.2 e.f.2 與普通差動比較：I Idz.j dz.j=K =Kk kI Ie.f.2 e.f.2 靈敏度較普通縱差保護高一倍 10.2.2 采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的高靈敏縱差保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護21 10.3.1 匝間短路的特點 :圖10-4

13、 10-3 10-3 發(fā)電機定子繞組匝間短路保護發(fā)電機定子繞組匝間短路保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護22 1.發(fā)電機定子繞組單繼電器式橫差保護 ：圖10-5 10.3.2 10.3.2 橫差動保護的構(gòu)成及工作原理橫差動保護的構(gòu)成及工作原理 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護23 2.定子繞組零序電壓原理的匝間短路保護 圖10-6 發(fā)電機零序電壓匝間電流保護專用TV接入方式 10.3.2 10.3.2 橫差動保護的構(gòu)成及工作原理橫差動保護的構(gòu)成及工作原理 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護24 10.4.1 定子繞組單相接地的特點 1.單相接地時的零序電壓： 即：故障點離中性點越遠，零序電壓越高 10-4 10-4

14、 發(fā)電機定子繞組單相接地保護發(fā)電機定子繞組單相接地保護 圖10-7定子繞組單相接地時的網(wǎng)絡(luò)圖 圖10-8 定子A相a處單相接地時的相量圖 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護25 2.單相接地時的零序電流： 外部接地時:流過的零序電流為發(fā)電機的零序電容電流； 內(nèi)部接地時:流過的零序電流為發(fā)電機電壓網(wǎng)絡(luò)中所有其 他元件的零序電容電流之和。 圖10-9 定子繞組接地時零序電流的分布 （a）內(nèi)部接地 （b）外部接地 （a） （b） 10.4.1 10.4.1 定子繞組單相接地的特點定子繞組單相接地的特點 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護26 1.構(gòu)成原理： 反應(yīng)內(nèi)部故障和外部故障時零序電流的大小不同構(gòu)成的 2.接線：圖

15、10-10 采用專用零序電流互感器，KA，KT，KOM，KM（由外部 相間短路過電流保護的起動元件起動），KM（常開）閉鎖 KT線圈。 為了防止外部相同短路產(chǎn)生的不平衡電流引起保護誤動， 特增設(shè)了用后備過電流保護接點實現(xiàn)閉鎖的回路。 3.動作過程 10.4.2 反應(yīng)零序電流的發(fā)電機定子繞組單相接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護27 圖10-10 利用零序電流的發(fā)電機單相接地保護原理圖 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護28 1.構(gòu)成原理： 利用發(fā)電機單相接地零序電壓的出現(xiàn)構(gòu)成的保護 2.接線： TV開口三角形側(cè)取3U0 過電壓繼電器KV 時間繼電器KT 3.動作過程：動作于發(fā)信號 10.4.3 反應(yīng)零序

16、電壓的發(fā)電機定子繞組單相接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護29 1.雙頻式100%接地保護 由基波零序電壓保護和3次諧波電壓保護組成 2.外加直流電源的100%接地保護 10.4.4 具有100%保護范圍的發(fā)電機定子繞組接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護30 10.5.1 勵磁回路接地故障的危害 由于發(fā)生一點接地不能形成電流回路，因此對發(fā)電機沒有 直接影響。如果接地故障不排除，則由于運行過程中勵磁回 路其他部分對地電壓升高或操作過程中出現(xiàn)的操作過電壓， 可能造成勵磁回路的另一點接地，即兩點接地。 1.破壞了氣隙磁通的對稱性，引起發(fā)電機劇烈振動； 2.部分繞組中將由于過電流而過熱，燒壞轉(zhuǎn)子，也可

17、能使 轉(zhuǎn)子、汽輪機的汽缸等部件磁化； 3.高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子由于其勵磁電流分布不均，從而和定子 三相電流形成不對稱電磁力，使轉(zhuǎn)子發(fā)生機械損壞。 10-5 10-5 發(fā)電機勵磁回路接地保護發(fā)電機勵磁回路接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護31 1.水輪發(fā)電機裝設(shè)勵磁回路一點接地保護。1MW及以上的水 輪發(fā)電機一點接地后，保護動作于信號，值班員接到信號后， 立即安排轉(zhuǎn)移負荷和停機檢修；1MW以下的一點接地故障采用 定期檢測裝置，發(fā)現(xiàn)一點接地后，立即停機。由于結(jié)構(gòu)上的原 因，水輪發(fā)電機的勵磁回路一點接地是不允許的，因此一點接 地后應(yīng)安排停機；因一點接地后不允許運行，所以水輪機一般 不裝設(shè)兩點接地保護。 2

18、.汽輪發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)勵磁回路一點接地保護，動作于信號， 但允許發(fā)電機繼續(xù)運行一段時間。當一點接地后，又出現(xiàn)了新 的接地點，即形成兩點接地時，保護應(yīng)動作于停機，故應(yīng)裝設(shè) 兩點接地保護；對100MW及以下容量的發(fā)電機裝設(shè)一點接地定 期檢測裝置，發(fā)現(xiàn)一點接地后，投入兩點接地保護；對于 100MW以上的大容量發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)一點接地保護（帶時限動 作于信號）和兩點接地保護（帶時限動作于跳閘）。 10.5.2 10.5.2 勵磁回路接地故障保護裝設(shè)原則勵磁回路接地故障保護裝設(shè)原則 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護32 1.勵磁回路絕緣檢查裝置：圖10-11 定期檢測母線電壓： 正常時 V1=V2 正地 V1V2 負

19、地 V1V2 缺點：裝置存在死區(qū) （FLQ中間接地） 10.5.3 10.5.3 勵磁回路一點接地保護勵磁回路一點接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護33 （1）接線：見書上 圖中R1、R2為外接電阻，3WY為穩(wěn)壓管，其電阻值將隨外加電 壓的變化而變化。勵磁繞組以地電位為界分成兩個部分，其等效 電阻分別為R3和R4，高靈敏度直流繼電器J接于R1和R2的中點與地 之間。即由R1（包括穩(wěn)壓管電阻Rv）R2、R3、R4和繼電器J組成的 一個四臂直流電橋。 （2）工作原理： 正常運行時：R1+Rv=R2，R3=R4，故繼電器J中無電流流過，繼電 器不動作。 當勵磁繞組發(fā)生一點接地后，由于電橋平衡條件破壞

20、:R3R4， 繼電器J中便有電流流過，其大小與接地點的位置有關(guān)。若該電 流大于繼電器的整定電流時，繼電器動作。當接地故障發(fā)生在勵 磁繞組中點時，則R3=R4 ，此時若不考慮穩(wěn)壓管的作用，電橋仍 舊是平衡的，繼電器亦不會動作，這表明該保護存在死區(qū)。 2.2.直流電橋式勵磁回路一點接地保護直流電橋式勵磁回路一點接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護34 （1）依據(jù)：轉(zhuǎn)子回路疊加交流 （2）原理接線： 構(gòu)成：JDJ接地繼電器 B隔離轉(zhuǎn)子回路與接地交流電網(wǎng)；降壓 C2隔離轉(zhuǎn)子回路與接地大軸 DZX中間繼電器 AN在運行中檢查裝置是否正常 XD監(jiān)視交流電源 LPC2被擊穿，即斷開LP，使保護退出 3.3.利

21、用轉(zhuǎn)子一點接地繼電器（利用轉(zhuǎn)子一點接地繼電器（ZBZ-2ZBZ-2型）型） 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護35 （3）原理： 正常：轉(zhuǎn)子繞組泄漏電阻回路IJDJ不動作 接地：轉(zhuǎn)子繞組泄漏電阻回路IJDJ動作 電流流通回路為：B二次繞組一端C2LP大軸接地點 DFLQ部分繞組2RDDZX2JDJ線圈B二次繞組另一端 JDJ動作DZX動作DZX1發(fā)信號 DZX2斷開JDJ線圈回路 DZX需手動復(fù)歸（使其復(fù)歸線圈通電） 試驗：按AN，接通下列回路 B二次繞組一端JDJDZX22RDFLQ1RDANR1C2B 二次繞組另一端DZX1發(fā)信號手動復(fù)歸 C2擊穿即斷開LP，使保護退出:防止勵磁回路與大軸連通 3.

22、3.利用轉(zhuǎn)子一點接地繼電器（利用轉(zhuǎn)子一點接地繼電器（ZBZ-2ZBZ-2型）型） 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護36 1.接線：利用直流電橋原理 2.工作原理 正常時，保護不投入 一點接地后，保護投入 投入K1，按下SB，調(diào)R使電橋平衡，mv指 示為0，放開SB，投入K2 兩點接地時：電橋不平衡，KA動作 10.5.10.5. 勵磁回路兩點接地保護勵磁回路兩點接地保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護37 10.6.1 發(fā)電機失磁運行及影響 1.失磁原因： 轉(zhuǎn)子繞組故障 勵磁回路開路 半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)故障 自動滅磁開關(guān)誤跳閘 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置故障 運行人員誤操作 10-6 發(fā)電機失磁保護 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護38 2.失磁后：發(fā)電機由同步運行轉(zhuǎn)為異步運行 （1）失磁運行對機組的影響 轉(zhuǎn)子出現(xiàn)轉(zhuǎn)差差頻電流附加損耗轉(zhuǎn)子過熱轉(zhuǎn)子燒傷 等值電抗降低吸取無功功率增大定子過流，過熱 異步運行轉(zhuǎn)矩、有功周期性劇烈擺動機組振動 定子端部的漏磁增大端部部件和鐵心過熱 （2）失磁運行對系統(tǒng)的影響 無功不足，引起電壓下降 10.6.1 10.6.1 發(fā)電機失磁運行及影響發(fā)電機失磁運行及影響 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼電保護39 10.6.2 10.6.