发电机主设备保护.ppt

三、100％定子绕组单相接地保护对大型发电机组，应装设能反应100%定子绕组接地的保护。目前100%定子接地保护一般由两部分组成，第一部分是零序电压保护，它能反应从机端到中性点间85%范围内的定子绕组接地故障，第二部分由三次谐波电压构成，用来消除零序电压保护的保护死区，共同构成100%定子绕组单相接地保护（双频式100％定子绕组单相接地保护方案）。外加交流电源式100％定子绕组单相接地保护第30页，共63页，星期日，2025年，2月5日外加交流电源式100％定子绕组单相接地保护：正常运行时，三相定子绕组对地绝缘完好，外加电源只在三相对地电容中产生很小的电流，当定子绕组发生单相接地故障时，外加电源将通过接地点产生较大的故障电流，使保护动作。第31页，共63页，星期日，2025年，2月5日外加电源频率的选择：1.正常运行时，外加电源只在三相对地电容中产生很小的电流，希望对地电流数值尽可能小，宜选用直流电源。但采用直流外加电源，使得发电机定子绕组与保护设备在电气上直接相连，一次系统与二次系统之间没有电气隔离，不利于安全操作。2.外加低频交流电源方式(12.5Hz，20Hz，25Hz)运行经验表明：发电机系统可能发生谐振的频率主要集中在25Hz，50Hz和150Hz，因此25Hz外加电源方式一般不被采纳。第32页，共63页，星期日，2025年，2月5日外加交流电源式100％定子绕组单相接地保护：外加电源方式的定子绕组单相接地保护，主要优点：与发电机的运行方式无关，它不仅能够检测发电机正常运行状态下的单相接地故障，而且在发电机启、停机过程中同样能够保护定子绕组的单相接地故障灵敏度高于双频式的定子绕组单相接地保护方案。缺点：需要附加设备，造价昂贵。第33页，共63页，星期日，2025年，2月5日四、选择性定子绕组接地保护假设K1点发生单相接地故障，相当于在故障点突然施加一个电压源，产生故障暂态行波。故障行波自左而右流过TA2，一部分经变压器发生透射和反射，另一部分经母线流过TA1，其方向是自右而左，与TA2相反，因此，可以利用零序电压行波3u0和零序电流行波3i01,3i02，构成行波零序功率方向保护。第34页，共63页，星期日，2025年，2月5日6.4发电机励磁回路接地保护发电机励磁回路的绝缘破坏会造成励磁回路的接地故障。当励磁回路发生一点接地时，并未形成电流回路，对发电机不会造成直接危害。但如果再发生第二点接地故障，形成了短路电流的通路，不仅可能烧伤励磁绕组和转子本体，还可能使轴系和汽机磁化，引起机组剧烈振动，严重威胁发电机的安全。对于100MW及以上汽轮发电机，均装设一点接地保护，转子一点接地后保护方式有两种情况：1.发生一点接地后保护动作于发信或跳闸；2.发生一点接地后投入两点接地保护，两点接地保护动作于跳闸。保护配置：第35页，共63页，星期日，2025年，2月5日一、直流电桥式发电机励磁回路一点接地保护转子对地绝缘的分布电阻看作接于励磁绕组中点与地之间的一个集中电阻Rg，励磁绕组中点两侧电阻构成电桥的两个臂，而外接电阻R1、R2构成电桥的另外两臂，在R1、R2连接点与地之间接入继电器。正常时通过调整使电桥各臂平衡，继电器流过的不平衡电流最小，发生某点接地故障时电桥平衡破坏，流过继电器的电流大于不平衡电流时动作。缺点：当接地点在励磁绕组中点附近时，保护存在一定的死区。第36页，共63页，星期日，2025年，2月5日二、叠加交流电压式励磁回路一点接地保护交流电压U0经电流继电器K和隔直电容C叠加到励磁绕组的一端与地之间。忽略励磁绕组中的交流压降和交变感应电势，正常情况下流过继电器的不平衡电流为：第37页，共63页，星期日，2025年，2月5日当励磁绕组上某点经过渡电阻短路后，流过继电器电流为：继电器动作，判别励磁绕组发生接地短路。优点：接线简单，没有保护死区，励磁绕组上任一点接地的灵敏度基本相近。缺点：大机组的励磁绕组对地电容较大，容抗较小，一般小于对地绝缘电阻，该保护的灵敏度较低。第38页，共63页，星期日，2025年，2月5日三、叠加方波电压式励磁回路一点接地保护方波电压U0经耦合电容C和测量电阻RM加到励磁回路两端，令耦合电容CCg，得等效电路。对应的齐次方程的通解（自由分量）为：第39页，共63页，星期日，2025年，2月5日对应的非齐次方程解的强制分量（新稳态量）为：所以，一阶线性非齐次微分方程的通解为：设t=0时，分布电容的端电压uc