发电机继电保护装置及配置与整定计算

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1、第3章  发电机继电保护装置的配置与整定计算重点：熟悉发电机的故障和不正常工作状态；掌握发电机保护配置的基本方法；理解发电机横差保护工作原理；100%保护范围的发电机定子接地保护工作原理。难点：100%保护范围的发电机定子接地保护工作原理。能力培养要求：基本具备对中小型发电机配置保护装置的能力。学时：讲课3学时，现场教学2学时3.1发电机的保护配置一、发电机的故障和不正常工作状态发电机是电力系统中十分重要和贵重的设备，发电机的安全运行直接影响电力系统的安全。1、发电机可能出现的故障类型①发电机定子绕组相间短路定子绕

2、组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机，甚至引起火灾。②发电机定子绕组匝间短路定子绕组匝间短路会产生很大的环流，引起故障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。③发电机定子绕组单相接地定子绕组单相接地是发电机易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。④发电机转子绕组一点接地和两点接地转子绕组一点接地，对发电机没有直接危害。两点接地则转子绕组一部分被短接，不但会烧毁转子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏

3、磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。水轮发电机组是凸极结构，机组剧烈振动后会破坏各轴承与轴瓦之间的间隙，造成“拉瓦”，排除故障需要相当长的停机时间，故绝不允许转子绕组两点接地现象出现。⑤发电机失磁由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。发电机失去励磁后，运行状态将变为电动机运行。故不允许发电机失磁后继续运行。2、发电机的不正常工作状态①由于外部短路、非周期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流。②过负

4、荷。③过电压。特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大，在突然甩负荷时，将引起过电压。④逆功率。当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器未断开时，发电机将过渡到同步电动机运行状态，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。二、发电机的保护配置1、纵差动保护反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障，动作于瞬时跳开发电机开关、停机并灭磁。2、横联差动保护当发电机定子绕组有2个以上的分支且连接成双星形，每个分支都有引出线时，应装设横联差动保护反应定子绕组匝间短路，动作结构同纵差动保护。当不满足该条件时，取消该保护，待故障

5、发展为相间短时，用纵差动保护反应。3、零序保护当发电机电压回路回路的接地电容电流（未经消弧线圈补偿）大于或等于5A时，保护动作于跳闸、停机、灭磁。；当接地电容电流小于5A时，保护应动作信号。对单机容量为100MW及以上的发电机，应尽量装设保护范围为100%的接地保护。4、过电流保护一般应配置低电压过流或复合电压过流保护反应外部短路引起的定子绕组过电流状态，并作为发电机的后备保护。对单机容量为50MW及以上的发电机，一般装设负序过流及单相低电压起动的过流保护。5、过负荷保护由于发电机对称过负荷引起的定子绕组过流，应装

6、设反应一相电流的过负荷保护，延时动作于信号。6、过电压保护反应发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压现象，延时动作于跳开关、停机、灭磁。7、转子绕组一点接地保护水轮发电机组一般装设一点接地保护并动作于信号。汽轮机发电机采用定期检测装置，大容量机组才设一点接地保护和二点接地保护。一点接地保护动作于信号，二点接地保护动作于停机。8、失磁保护当不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时，连跳发电机断路器。对单机容量100MW及以上或采用可控硅励磁方式时，应设专门的失磁保护。其他还有如转子回路过负荷保护，用于单机容量100MW

7、及以上并采用可控硅励磁方式的发电机；大容量汽轮机发电机的逆功率保护等。一般成套的可控硅励磁装置自身都设有失磁保护和转子回路过负荷保护，所以发电机上不再单独配置该保护。3.2发电机纵差保护的整定计算一、电流继电器构成的发电机纵差保护  图中，KVI串接于三相电流互感器的中性线上，反应中性线上的电流大小，作为差动保护TA断线监视用，延时发信号。二、保护整定计算动作电流按两个条件整定：1、躲开TA二次侧断线影响： 2、躲开二次侧不平衡电流：式中：短路电流非周期分量影响系数，电流继电器取1.5～2，BCH-2继电器取1；可

8、靠系数一般取1.3。取1、2两项中的最大值为保护动作整定值。3、断线监视继电器的整定：根据经验：4、灵敏度校验注意：在发电机中性点附近短路，当过渡电阻不为零时，短路电流很小，保护存在动作死区。三、由BCH—2差动继电器构成的发电机纵差动保护1.保护构成示意图2、工作原理三相平衡线圈串联接于纵差保护的中性线回路，其极性与差动线圈的极性相反。当发电机内部相间短路