電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理第八章發(fā)電機(jī)保護(hù)8-1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置8-2發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)8-3發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)8-4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)8-5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)8-6發(fā)電的失磁保護(hù)8-7發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)8-8發(fā)電機(jī)失步保護(hù)一、發(fā)電機(jī)定子繞組故障及保護(hù)配置——定子繞組及引出線上的相間短路一、發(fā)電機(jī)定子繞組故障及保護(hù)配置——定子繞組匝間短路※發(fā)電機(jī)縱向基波零序電壓保護(hù)※發(fā)電機(jī)縱向基波零序電壓保護(hù)※發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)※發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)※發(fā)電機(jī)單元件橫差保護(hù)一、發(fā)電機(jī)定子繞組故障及保護(hù)配置——定子繞組單相接地短路※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)——轉(zhuǎn)子繞組一點接地——轉(zhuǎn)子繞組兩點接地——轉(zhuǎn)子繞組一點接地——轉(zhuǎn)子繞組兩點接地二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障及保護(hù)配置二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障及保護(hù)配置——低勵和失磁必發(fā)電機(jī)低勵和失磁保護(hù)必發(fā)電機(jī)低勵和失磁保護(hù)8-1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置※負(fù)序過電流及低電壓過電流保護(hù)；※復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)；必過電流保護(hù)；※帶電流記憶的低壓過流保護(hù)。定子過熱三、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)配置——區(qū)外不對稱短路引起的負(fù)序過電流※負(fù)序過電流保護(hù)；地轉(zhuǎn)子過熱——過負(fù)荷(對稱負(fù)荷引起定子繞組過QF電流)D8-1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置D8-1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置七D——失步D三、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)配置DM三、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)配置——誤上電DD三、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)配置——其它起停機(jī)保護(hù)、斷路器斷口閃絡(luò)保護(hù)D(1)停機(jī)——停汽機(jī)、停鍋爐、斷開高(1)停機(jī)——停汽機(jī)、停鍋爐、斷開高壓則斷路器、滅磁、斷開高壓廠用變低壓側(cè)斷路器、使機(jī)爐及其輔機(jī)停止工作。七D8-1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置四、發(fā)電機(jī)保護(hù)的動作方式(2)解列滅磁——斷開高壓則斷路器、(2)解列滅磁——斷開高壓則斷路器、滅磁、斷開高壓廠用變低壓側(cè)斷路器、汽輪機(jī)甩負(fù)荷。D8-1發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置四、發(fā)電機(jī)保護(hù)的動作方式(3)解列——斷開高壓則斷路器、汽輪機(jī)甩負(fù)荷。D(4)程序跳閘——保護(hù)先動作于跳主汽門，然后經(jīng)過逆功率繼電器的延時接點和主汽門跳閘后的常閉接點串聯(lián)，動作于跳發(fā)電機(jī)-變壓器組的出口斷路器，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)解列并滅磁。七D(5)減出力——減少原動機(jī)的輸出功率。QF(6)減勵磁——減小勵磁電流。(7)母線解列——對雙母線系統(tǒng)，斷開母聯(lián)開關(guān)，縮小故障波及范圍。(8)信號——發(fā)出警示信號。D8-2發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)其中其中Iset=Kre?KmpKsKTAIKmax/nTA華北電力大學(xué)2025/8/188-2發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù),Ires>Ires.0KIres.08-2發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)二、比率制動特性和標(biāo)積制動特性的縱聯(lián)差動保護(hù)制動電流制動電流——比率制動特性的制動電流——標(biāo)積制動特性的制動電流二、比率制動特性和標(biāo)積制動特性的縱聯(lián)差動保護(hù)TA斷線判別元件TA斷線A相比率制動元件≥1&B相比率制動元件≥1C相比率制動元件&跳跳閘&&&&&負(fù)序電壓判別元件&&定子一點單相接地開入差流越限告警2差流越限判別元件28-3發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)I裂相橫差保護(hù)構(gòu)成原理圖8-3發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)i單元件橫差保護(hù)構(gòu)成原理圖8-3發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)一、發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)構(gòu)成原理交流回路異常監(jiān)測元件交流回路異常監(jiān)測元件轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)開入跳閘單元件橫差元件告警&&※單元件橫差元件的三次諧波的濾過比應(yīng)不小于80?！?dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心、勵磁回路兩點接地時，橫差保護(hù)有可能動作?！?dāng)發(fā)生勵磁回路一點接地故障后，為防止可能出現(xiàn)的瞬時兩點接地時橫差保護(hù)誤動作，經(jīng)延時出口跳閘。8-3發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)WWEWWWWWN8-3發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)判斷發(fā)電機(jī)是否并網(wǎng)機(jī)端三相無電流跳閘跳閘縱向基波零序電壓元件&負(fù)序功率方向元件三次諧波濾過比大于80負(fù)序電壓元件&防止外部不對稱短路時保護(hù)誤動&負(fù)序電流元件華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)三、發(fā)電機(jī)負(fù)序功率方向保護(hù)機(jī)端三相無電流&跳閘&跳閘&P?1.發(fā)電機(jī)定子繞組距中性點α處單相接地短路N乙ON乙OllEEc華北電力大學(xué)rri捍=(E?-αEc)@C,Ic=(1-α)EcwC,EcaaZ1.發(fā)電機(jī)定子繞組距中性點α處單相接地短路a(1)忽略各相電流在發(fā)電機(jī)繞組上的壓降，機(jī)端的零序電壓和故障處的零序電壓相等。1.發(fā)電機(jī)定子繞組距中性點α處單相接地短路a(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生接地短路時，測量的零序電流為(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生接地短路時，測量的零序電流為發(fā)電機(jī)外部等值電容的零序電流；當(dāng)發(fā)電機(jī)外部發(fā)生接地短路時，測量的零序電流為發(fā)電機(jī)對地電容的零序電流。1.發(fā)電機(jī)定子繞組距中性點α處單相接地短路a(3)零序電壓及零序電流，其大小和故障點位置有關(guān)，故障點距離發(fā)電機(jī)中性點越近，數(shù)值越小，反之越大?！?0MW50≤50MW50～100MW125～200MW300MW6.3kV10.5kV13.8～15.75kV18～20kV規(guī)程規(guī)定允許的接地短路電流為：【發(fā)電機(jī)中性點接地方式】E【發(fā)電機(jī)中性點接地方式】EEcEEEBEcEWWWWWEcR欠補(bǔ)償方式8-4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)EEBEca接地電流小于安全電流，可動作于信號或延時跳閘。/1008-4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)K?！＿\(yùn)行時，可實際測量對于水內(nèi)冷的轉(zhuǎn)子，由于匝數(shù)少、電流密度大，8-5發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)水輪發(fā)電機(jī)，都裝設(shè)一點接地保護(hù)，動作于信號，不裝設(shè)中小型汽輪發(fā)電機(jī)，不裝設(shè)一點接地保護(hù)。用絕緣檢查電壓表檢出一點接地故障后，投兩點接地保護(hù)裝置。兩點接地保大型汽輪發(fā)電機(jī)裝設(shè)一點接地保護(hù)已屬定論。但在一點接地保護(hù)動作于信號還是動作于跳閘的問題上，存在著不同的看二、切換采樣式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)(乒乓式)RURaRRaRaRUU二、切換采樣式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)(乒乓式)保護(hù)的動作判據(jù)：R?<R轉(zhuǎn)子接地保護(hù)可設(shè)置兩段，依據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)所采用的冷卻方式不同進(jìn)行設(shè)置。靈敏段動作于信號，不靈敏段可延時動作于跳閘。2025/8/18三、注入方波信號的轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)t0三、注入方波信號的轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)tRg三、注入方波信號的轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)注入方波信號的轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)具有以下特點：1)轉(zhuǎn)子接地電阻的計算與接地位置無關(guān)，保護(hù)沒有死區(qū)；※2)轉(zhuǎn)子接地電阻的計算與轉(zhuǎn)子電壓的大小無關(guān)；※3)不受轉(zhuǎn)子繞組對地電容的影響；4)在未加轉(zhuǎn)子電壓的情況下，也能監(jiān)視轉(zhuǎn)子的絕緣情況。一、發(fā)電機(jī)失磁后的基本物理過程E?Iδjiax?E?jiqx?一、發(fā)電機(jī)失磁后的基本物理過程發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的攻角關(guān)系：隱極發(fā)電機(jī)一、發(fā)電機(jī)失磁后的基本物理過程發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的功角關(guān)系：凸極發(fā)電機(jī)P↑P↑發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程發(fā)電機(jī)失磁后的電氣量變化(以隱極機(jī)為例):E?E?xaxqP+jQxs失磁到臨界失步穩(wěn)定異步運(yùn)行發(fā)電機(jī)失磁后的電氣量變化的特征：發(fā)電機(jī)失磁后的電氣量變化的特征：轉(zhuǎn)子出現(xiàn)轉(zhuǎn)差定子電流增大定子電壓下降有功功率下降無功功率反向并且增大機(jī)端測量阻抗變化在轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)差頻電流電力系統(tǒng)的電壓下降某些電源支路過電流(1)造成系統(tǒng)中大量無功缺少。當(dāng)系統(tǒng)中無功儲備不足，將引起電壓下降，嚴(yán)重時引起電壓崩潰，系統(tǒng)瓦解。(2)造成系統(tǒng)中其他發(fā)電機(jī)增加無功輸出。使某些發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路過電流，后備保護(hù)可能因過流動作，擴(kuò)大故障范圍。(3)造成有功功率擺動及系統(tǒng)電壓降低?？赡軐?dǎo)致相鄰正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間失去同步，引起系統(tǒng)振蕩。(1)轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)差頻電流，引起繞組發(fā)熱。(2)異步運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)的等效電抗降低，從系統(tǒng)(3)對大型直接冷卻式汽輪發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和有功將發(fā)生劇烈擺動。這種影響對水輪發(fā)電機(jī)更為(4)定子端部漏磁增強(qiáng)，使端部的部件和端部鐵芯8-6發(fā)電的失磁保護(hù)二、發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗1.失步前(δ<90°)時的機(jī)端測量阻抗P?>PP?>PR可2.臨界失步點(δ=90°)時的機(jī)端測量阻抗jXjXjxconR03.發(fā)電機(jī)失步后的機(jī)端測量阻抗當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后，勵磁電流按指數(shù)規(guī)律衰減到零，發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)。3.發(fā)電機(jī)失步后的機(jī)端測量阻抗等有功圓jxconaRe異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓4.發(fā)電機(jī)在其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測量阻抗EXaxq-jx'xsP+jQ核心元件是阻抗繼電器，阻抗繼電器的動作特性可以采用靜穩(wěn)極限阻抗圓、異步阻抗圓，或者諸如透鏡、蘋果和橢圓形的特性，具體采用何種由于發(fā)電機(jī)低勵失磁故障，無功儲備不足，引起系統(tǒng)側(cè)高壓母線三(1)等勵磁電壓失磁保護(hù)(2)轉(zhuǎn)子繞組變勵磁低電壓失磁保護(hù)&&跳閘TA斷線信號跳閘TA斷線信號機(jī)端TA斷線識別&&&5失穩(wěn)強(qiáng)減勵磁失穩(wěn)&&等勵磁電壓元件發(fā)電機(jī)自并列&&&減出力減出力&&過電流判據(jù)8-7發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)(轉(zhuǎn)子表層過負(fù)荷保護(hù))一、發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力汽輪發(fā)電機(jī)：I?=0.06～0.1【定義】發(fā)電機(jī)的短時負(fù)序轉(zhuǎn)子發(fā)熱常數(shù)AA的數(shù)值與發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及冷卻方式有關(guān)，應(yīng)采用電機(jī)制造廠家提供的數(shù)值。華北電力大學(xué)2025/8/188-7發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)第I段：大延時整定，一般取5～10s8-7發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)(2)與相鄰元件的負(fù)序電流后備保護(hù)配合發(fā)電機(jī)定時限負(fù)序電流保護(hù)問題分析ab:對發(fā)電機(jī)不安全abc:未充分利用發(fā)電機(jī)對I?b延時跳閘cd:發(fā)信號，由于運(yùn)行人員處理，靠近c點時不安全延時跳閘d延時發(fā)信號de:保護(hù)根本不反應(yīng)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)8-7發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)I?A華北電力大學(xué)B根據(jù)I和廠家提供的發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流特性曲線確定業(yè)閘業(yè)