文档介绍：第7章发电机继电保护
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本章讲述了发电机故障、不正常运行状态及其各种保护方式,重点讲述了发电机纵差动保护、定子匝间短路保护、单相接地保护和失磁保护的工作原理及整定计算,最后对逆功率保护、低频保护及失步保护等予以介绍。
本章内容
● 发电机的故障类型、不正常运行状态及其保
护方式
● 发电机的纵差动保护
● 发电机定子绕组匝间短路保护
● 发电机定子绕组单相接地保护
● 发电机的失磁保护
● 发电机的其他保护
●思考题与习题
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
发电机是电力系统中重要的设备。保证发电机的安全和防止其本身遭受损害对电力系统的稳定运行、对负荷的不间断供电起着决定性作用。发电机在运行过程中要承受短路电流和过电压的冲击,同时发电机本身又是一个旋转的机械设备,它在运行过程中还要承受原动机械力矩的作用和轴承摩擦力的作用。因此,发电机在运行过程中出现故障及不正常运行情况就不可避免。
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
发电机的故障和异常运行状态
1. 发电机的内部故障
内部故障主要是由定子绕组及转子绕组绝缘损坏引起的,常见的故障有:
(1) 定子绕组相间短路。
(2) 定子绕组单相匝间短路。
(3) 定子绕组单相接地。
(4) 转子绕组一点接地或两点接地。
(5) 转子励磁回路电流消失。
2. 发电机的不正常运行状态
不正常运行状态主要有:
(1) 外部短路引起的定子绕组过电流。
(2) 负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷。
(3) 外部不对称短路或不对称负荷(如单相负荷,非全相运行等)而引起的发电机负序过电流和过负荷。
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
(4) 突然甩负荷而引起的定子绕组过电压。
(5) 励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。
(6) 汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率运行等。
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
大型发电机组的特点及对继电保护的要求
随着电力工业的飞跃发展,大机组的陆续投运,与中、小型机组相比,大机组在设计、结构及运行方面有许多特点,相应的对继电保护提出了新的要求,具体有如下表现。
(1) 大容量机组的体积不随容量成比例增大,即有效材料利用率高,但却直接影响了机组的惯性常数明显降低,使发电易于失步,因此很有必要装设失步保护;其次,发电机热容量与铜损、铁损之比明显下降,使定子绕组及转子表面过负荷能力降低,为了确保大型发电机组在安全运行条件下充分发挥过负荷的能力,应装设具有反时限特性的过负荷保护及过电流保护。
(2) 电机参数、、增大
其后果是:
①短路电流水平下降,要求装设更灵敏的保护。
②定子回路时间常数显著增大,定子非周期分量电流衰减缓慢,使继电保护用的电流互感器的工作特性严重恶化,同时也加重了不对称短路时转子表层的附加发热,使负序保护进一步复杂化。
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
③发电机平均异步力矩大为降低,因此失磁异步运行时滑差大,从系统吸收感性无功多,允许异步运行时的负载小、时间短,所以大型机组更需要性能完善的失磁保护。
④由于增大,发电机由满载突然甩负荷引起的过电压就较严重。
(3) 大型机组采用水内冷、氢内冷等复杂的冷却方式,故障几率增加。
(4) 单机容量增大,汽轮机组轴向长度与直径之比明显增大,从而使机组振荡加剧,匝间绝缘磨损加快,有时候可能引起冷却系统故障。因此,应当用灵敏的匝间短路保护和漏水保护(对水内冷机组)。
(5) 大型水轮机组的转速低,直径大,气隙不均匀,将引起机组振荡加剧,因此要装气隙不均保护。若定子绕组并联分支多且有中性点,应设计新的反应匝间短路的横差保护。
(6) 大型机组励磁系统复杂,故障几率也增多,发电机过电压、失磁的可能性加大,若采用自并励励磁系统,还需考虑后备保护灵敏度问题。
综上所述,并考虑到大型机组造价高、结构复杂,一旦发生故障,其检修难度大、时间长、造成经济损失大,因此,要求大型机组的继电保护进一步的完善化,
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
即不但要提高原有保护的性能,还要探索多功能、新原理的故障预测装置,用计算机技术使保护与安全监测和综合自动化控制更好的结合。
发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式
发电机保护装设的原则
针对以上故障及不正常运行状态,一般发电机应装设以下继电保护装置:
(1) 对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路,应装设纵差保护装置。
(2) 对直接连于母线的发电机定子