第八章-发电机保护课件

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7/1/2024电力系统继电保护原理 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护7/1/2024第八章 发电机保护8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保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7/1/20248-1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ABC7/1/20248-1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7/1/20248-1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+-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7/1/20248-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置+-二、发电机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+-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磁机励磁机励磁变励磁变7/1/20248-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置+-二、发电机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7/1/20248-1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三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-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7/1/20248-1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三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR过过负负荷荷（对对称称负负荷荷引引起起定定子子绕绕组组过过电流）电流）v过过负荷负荷保护保护7/1/20248-1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三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR过励磁（频率下降或电压升高引起）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7/1/20248-1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7/1/20248-1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7/1/20248-1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7/1/20248-1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7/1/20248-1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主汽门误关主汽门7/1/20248-1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三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR误上电误上电 7/1/20248-1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7/1/20248-1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三、发电机不正常运行状态及保护配置QFQF1QF2+-ZBACR其它其它 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7/1/20248-1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、断开高压停汽机、停锅炉、断开高压则断路器、灭磁、断开高压厂用变低压侧则断路器、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。断路器、使机炉及其辅机停止工作。7/1/20248-1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四、发电机保护的动作方式QFQF1QF2+-ZBACR（2 2）解列灭磁）解列灭磁断开高压则断路器、灭断开高压则断路器、灭磁、断开高压厂用变低压侧断路器、汽轮磁、断开高压厂用变低压侧断路器、汽轮机甩负荷。机甩负荷。7/1/20248-1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、汽轮断开高压则断路器、汽轮机甩负荷。机甩负荷。7/1/20248-1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四、发电机保护的动作方式QFQF1QF2+-ZBACR（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。7/1/20248-1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。7/1/20248-1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8-28-2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+发电机正常运行时发电机正常运行时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7/1/20248-2发电机纵联差动保护一、发电机纵联差动保护基本原理+发8-28-2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+保护动作判据保护动作判据其中其中7/1/20248-2发电机纵联差动保护一、发电机纵联差动保护基本原理+保8-28-2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动作判据动作判据00制动系数制动系数斜率斜率7/1/20248-2发电机纵联差动保护二、比率制动特性和标积制动特性的纵8-28-2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制动电流制动电流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7/1/20248-2发电机纵联差动保护二、比率制动特性和标积制动特性的纵8-28-2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0+&0+&7/1/20248-2发电机纵联差动保护二、比率制动特性和标积制动特性的纵8-28-2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+7/1/20248-2发电机纵联差动保护三、发电机不完全纵联差动保护+8/8-38-3发电机匝间短路保护发电机匝间短路保护ABC+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7/1/20248-3发电机匝间短路保护ABC+一、发电机横差保护构成原理8-38-3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+7/1/20248-3发电机匝间短路保护一、发电机横差保护构成原理单元件横差8-38-3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00&v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。7/1/20248-3发电机匝间短路保护一、发电机横差保护构成原理转子一点接二、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7/1/2024二、发电机纵向基波零序电压保护8-3发电机匝间短路保护8/1二、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&00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80807/1/2024二、发电机纵向基波零序电压保护8-3发电机匝间短路保护负序功三、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7/1/2024三、发电机负序功率方向保护8-3发电机匝间短路保护8/11/三、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7/1/2024三、发电机负序功率方向保护8-3发电机匝间短路保护8/11/跳闸跳闸机端三相无电流机端三相无电流30ms&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7/1/2024跳闸机端三相无电流30ms&0100ms三、发电机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7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护一、发电机定子绕组单相接地7/1/20248/11/20237/1/20248/11/20237/1/20248/11/20237/1/20248/11/20237/1/20248/11/20238-8-4 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（1 1）忽忽略略各各相相电电流流在在发发电电机机绕绕组组上上的的压压降降，机机端端的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。7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护一、发电机定子绕组单相接地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（2 2）当当发发电电机机定定子子绕绕组组发发生生接接地地短短路路时时，测测量量的的零零序序电电流流为为发发电电机机外外部部等等值值电电容容的的零零序序电电流流；当当发发电电机机外外部部发发生生接接地地短短路路时，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。7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护一、发电机定子绕组单相接地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（3 3）零零序序电电压压及及零零序序电电流流，其其大大小小和和故故障障点点位位置置有有关关，故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点越近，数值越小，反之越大。7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护一、发电机定子绕组单相接地例：发电价的额定电压例：发电价的额定电压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：7/1/2024例：发电价的额定电压规程规定允许的接地短路电流为：8/11/【发电机发电机中性点接地方式】中性点接地方式】欠补偿方式欠补偿方式20000/23020000/230例例7/1/2024【发电机中性点接地方式】欠补偿方式20000/230例8/18-8-4 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7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护二、发电机定子绕组三次谐波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7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护二、发电机定子绕组三次谐波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。7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护三、发电机定子绕组单相接地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正常运行时，可实际测量正常运行时，可实际测量7/1/20248-4 发电机定子绕组单相接地保护三、发电机定子绕组单相接地8-5 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-+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。7/1/20248-5 发电机转子接地保护一、发电机转子绕组故障形式及其危害8-5 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。7/1/20248-5 发电机转子接地保护-+一、发电机转子绕组故障形式及其8-5 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 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。7/1/20248-5 发电机转子接地保护-+一、发电机转子绕组故障形式及其8-5 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）（乒乓式）-+测量：测量：计算：计算：7/1/20248-5 发电机转子接地保护二、切换采样式转子一点接地保护（乒-+7/1/2024-+8/11/2023-+7/1/2024-+8/11/2023-+7/1/2024-+8/11/2023-+7/1/2024-+8/11/20237/1/20248/11/20238-5 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）（乒乓式）-+保护的动作判据保护的动作判据: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。7/1/20248-5 发电机转子接地保护二、切换采样式转子一点接地保护（乒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大轴大轴+-+-7/1/20248-5 发电机转子接地保护三、注入方波信号的转子一点接地保护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+-+-7/1/20248-5 发电机转子接地保护三、注入方波信号的转子一点接地保护v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)转转子子接接地地电电阻阻的的计计算算与与接接地地位位置置无无关关，保保护护没没有有死区；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)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)在在未未加加转转子子电电压压的的情情况况下下，也也能能监监视视转转子子的的绝绝缘缘情况。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7/1/2024注入方波信号的转子一点接地保护具有以下特点：8-5 发电机转8-6 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QF1QF2QF3发电机发电机空载电势空载电势7/1/20248-6 发电的失磁保护一、发电机失磁后的基本物理过程QF1Q8-6 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QF1QF2QF3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：7/1/20248-6 发电的失磁保护一、发电机失磁后的基本物理过程QF1Q对于隐极发电机对于隐极发电机7/1/2024对于隐极发电机8/11/2023对于对于凸凸极发电机极发电机7/1/2024对于凸极发电机8/11/20238-6 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QF1QF2QF3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7/1/20248-6 发电的失磁保护一、发电机失磁后的基本物理过程QF1Q8-6 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QF1QF2QF3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：凸凸极发电机极发电机7/1/20248-6 发电的失磁保护一、发电机失磁后的基本物理过程QF1Q隐极机功角特性隐极机功角特性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7/1/2024隐极机功角特性凸极机功角特性发电机转子运动方程8/11/20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）：7/1/2024发电机失磁后的电气量变化（以隐极机为例）：8/11/2023QF1QF2QF37/1/2024QF1QF2QF38/11/2023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：7/1/2024转子出现转差发电机失磁后的电气量变化的特征：8/11/202（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7/1/2024（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（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7/1/2024（1）转子绕组出现差频电流，引起绕组发热。发电机失磁后的危害8-6 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QF1QF2QF37/1/20248-6 发电的失磁保护二、发电机失磁后的机端测量阻抗QF1Q1.1.失步前失步前（）时的机端测量阻抗时的机端测量阻抗007/1/20241.失步前（）时的机端测量阻抗008/11/22 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O7/1/20242.临界失步点（）时的机端测量阻抗O8/11/3 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，发电机进入异步运行状态发电机进入异步运行状态。7/1/20243.发电机失步后的机端测量阻抗 当发电机失磁后，励磁3 3.发电机失步后的机端测量阻抗O7/1/20243.发电机失步后的机端测量阻抗O8/11/2023 发电机失磁后的机端测量阻抗Oabcde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7/1/2024 发电机失磁后的机端测量阻抗Oabcde等有功圆静稳边界阻抗4.4.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QF1QF2QF3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O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7/1/20244.发电机在其它运行方式下的机端测量阻抗QF1QF2QF3发8-6 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 核核心心元元件件是是阻阻抗抗继继电电器器，阻阻抗抗继继电电器器的的动动作作特特性性可可以以采采用用静静稳稳极极限限阻阻抗抗圆圆、异异步步阻阻抗抗圆圆，或或者者诸诸如如透透镜镜、苹苹果果和和椭椭圆圆形形的的特特性性，具具体体采采用用何何种种特特性，应根据发电机结构、运行工况及其在电网中所处位置而定。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 由由于于发发电电机机低低励励失失磁磁故故障障，无无功功储储备备不不足足，引引起起系系统统侧侧高高压压母母线线三三相相相间电压同时下降到低于最低电压允许值。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7/1/20248-6 发电的失磁保护三、发电机失磁保护的构成 1.基7/1/20248/11/20238-8-7 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：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：【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 A A A的的数数值值与与发发电电机机的的结结构构及及冷冷却却方方式式有有关关，应应采采用用电电机机制制造造厂厂家家提供的数值提供的数值。7/1/20248-7 发电机负序电流保护一、发电机承受负序电流的能力（转子二、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 定定时时限限发发信信段段的的延延时时通通常常按按躲躲过过后后备备保保护护的的最最大延时整定，一般取大延时整定，一般取第第I段：段：7/1/2024二、负序过电流保护的构成1.两段定时限负序过电流保护 8-7二、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：（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7/1/2024二、负序过电流保护的构成1.两段定时限负序过电流保护 8-7ab：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7/1/2024ab：对发电机不安全bc：未充分利用发电机对I2的承受能力 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AB00&跳跳闸闸根根据据 和和厂厂家家提提供供的的发发电电机机承承受受负负序序电电流流特特性性曲线确定曲线确定2.反时限负序过电流保护 7/1/2024二、负序过电流保护的构成8-7 发电机负序电流保护AB00&8-88-8 发电机失步保护发电机失步保护一、发电机失步的危害QFQF1QF27/1/20248-8 发电机失步保护一、发电机失步的危害QFQF1QF288-88-8 发电机失步保护发电机失步保护 jXR123456O二、发电机失步保护构成原理7/1/20248-8 发电机失步保护 jXR123456O二、发电机失步保本章小结本章小结（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、不正常运行状态及保护配置。（2）掌掌握握发发电电机机纵纵差差保保护护、横横差差保保护护、不不完完全全纵纵差差保保护护的的构构成成原理及其反应的故障类型。原理及其反应的故障类型。（3）掌掌握握发发电电机机定定子子接接地地时时电电气气量量特特征征，掌掌握握基基于于基基波波零零序序电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）熟熟知知发发电电机机失失磁磁的的危危害害，把把握握发发电电机机失失磁磁后后电电气气量量的的变变化化过过程程，能能够够推推导导和和分分析析发发电电机机失失磁磁后后机机端端测测量量阻阻抗抗的的变变化化轨轨迹迹，了解构成失磁保护的判据。了解构成失磁保护的判据。（5）了解发电机其它保护构成的一般原理。）了解发电机其它保护构成的一般原理。7/1/2024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。