03发电机保护原理.ppt

比率差动的作用 一般的差动继电器均选用比率差动，主要是为解决区外故障时，故障电流引起的不平衡电流对差动继电器的影响。当区外故障电流增大时，不平衡电流会增大，制动电流也增大，比率差动特性可让定值也随制动电流也增大而抬高，此特性能躲过不平衡电流。 一、发电机内部短路主保护－差动保护 纵向零序电压原理 在发电机的出口装设一个专用全绝绝缘电压互感器，其一次绕组中性点直接与发电机中性点相连而不接地。所以，该电压互感器二次绕组不能用来测量相对地电压。只有当发电机内部发生匝间短路时，破坏了三相电势的对称，产生了零序电势，即纵向零序电压，在它的开口三角绕组才有输出电压，即3U0≠0，使零序电压匝间短路保护正确动作。 当发生单相接地故障时，三相对地电压不对称，产生零序电压，但发电机三相电势仍是对称的，因此没有纵向零序电压。 一点接地设两段 灵敏I段动作于信号 II段动作于信号或跳闸 转子两点接地保护 一点接地II段动作于信号，自动延时投入转子两点接地保护 Rg：转子接地电阻 α：转子接地位置 U：励磁电压 R：标准电阻 S1、S2：切换开关 在上图中：当S1合、S2开可得： I1R+(I1-I2)Rg=(1-α)u 2I2R+( I1-I2)Rg=αu 当S2合、S1开可得： 2I1’R+(I1’-I2’)Rg=(1-α)u’ I2’R+( I1’-I2’)Rg=αu’ 四式联立求解，已知I1、I2、I1’、I2’、R 可求α、Rg。当Rg大于定值时，为一点接地故障。当接地位置α改变达到一定值时判为两点接地。 转子一点接地保护误动因分析 发电机励磁回路接地保护 当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减至零。由于发电机的感应电势Ed随着励磁电流的减小而减小，因此，其电磁转矩也将小于原动机的转矩，因而引起转子加速，使 发电机的功角δ增大。当δ超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步。发电机失磁后将从并列运行的电力系统中吸取电感性无功功率供给转子励磁电流，在定子绕组中感应电势。在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率 为的电流，此电流产生异步制动转矩，当异步转矩与原动机转矩达到新的平衡时，即进入稳定的异步运行。 发电机失磁后的机端测量阻抗 发电机从失磁开始到进入稳态异步运行，一般可分为三个阶段 1.失磁后到失步前 :sinδ的增大与Ed的减小相补偿，基本上保持了电磁功率P不变。 与此同时，无功功率Q将随着Ed的减小和δ的增大而迅速减小，Q值将由正变为负，即发电机变为吸收感性的无功功率。 机端测量阻抗变化轨迹说明 由于这个圆是在某一定有功功率P不变的条件下做出的，因此称为等有功阻抗圆。机端测量阻抗的轨迹与P有密切关系，对应不同的P值有不同的阻抗圆，且P越大时圆的直径越小。 发电机失磁以前，向系统送出无功功率，功率因数角为正，测量阻抗位于第一象限。失磁以后，随着无功功率的变化，功率因数角由正值变为负值，因此测量阻抗也沿着圆周随之由第一象限过渡到第四象限。 2.临界失步点 对汽轮发电机组，当?=90o时，发电机处于失去静稳定的临界状态，故称为临界失步点。此时输送到受端的无功功率 ,式中Q为负值，表明临界失步时，发电机自系统吸收无功功率，且为一常数，故临界失步点也称为等无功点。 综上所述，当一台发电机失磁前在过激状态下运行时，其机端测量阻抗位于复数平面的第一象限（如图1-28中的a或a’点），失磁以后，测量阻抗沿等有功阻抗圆向第四象限移动。当它与临界失步圆相交时（b或b’点），表明机组运行处于静稳定的极限。越过（b或b’）点以后，转入异步运行，最后稳定进行于（c或c’）点，此时，平均异步功率与调节后的原动机输入功率相平衡。 3.异步状态 对于任意的一个s值，则随 变化都有一个相应的圆，我们给定一组s值，则可得到一个圆族，s=0时圆最大，随 增大，圆逐渐变小，当 ，圆趋向于一个点。显然，这个圆族的外包线给出了发电机异步阻抗的边界，对于任意的s和 值，机端测量阻抗Z的端点，都应当落在这个边界之内。 结论：发电机失磁后，机端测量阻抗沿着等有功圆变化到b或b’点，进入等无功圆（静稳圆），越过（b或b’）点以后，转入异步运行，最后稳定进行于（c或c’）点，进入异步圆 失磁保护 1、装设失磁保护的必要性 失磁对系统的影响： 1）从系统吸收无功，，若无功储备不足，甚至使电力系统因电压崩溃瓦解。 2）引起系统电压下降，导致发电机定子过电流，从而使发电机过负荷或过流保护动作，进一步使系统其他发电机过载，使故障范围扩大。 3）会导致系统失步。 失磁对