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1、North China Electric Power University 1 1 发电机保护发电机保护发电机保护发电机保护 发电机保护发电机保护 1.6 失步保护失步保护 1.6.1 装设失步保护的必要性。 1.大型发电机均采用单元接线方式 d XT X s X 发变组本身电抗大，系统电抗小，振荡中心常位于 机端附近，厂用电电压周期性下降，电动机制动，产生 严重危害。 2.振荡电流很大，可与三相短路相比，在长时间内 存在，给机组带来力和热的损害。 3失磁保护不能代替失步保护，也不能作为失步 保护的后备保护。 1.6.2 对失步保护的基本要求 1.能尽快检查失步，通常要求在第一个振荡周期内 检
2、出； 1.6.2 对失步保护的基本要求 2.有鉴别短路与失步，失步振荡与同步摇摆的能力； 功角变化不同： 失步振荡时，功角在3600范围内周期性变化 稳定振荡时，功角最终稳定在某一值。 1.6.2 对失步保护的基本要求 2.有鉴别短路与失步，失步振荡与同步摇摆的能力； 机端测量阻抗不同： r jx 0 3 2 1 短路时为曲线1； 稳定振荡时为曲线2； 失步振荡时为曲线3。 1.6.2 对失步保护的基本要求 3一般不应立即动作于跳闸，而是发信号 4振荡中心位于机组内部时，可动作于跳闸 发跳闸令应避开的时刻，在且逐步减小 的时刻发跳闸命令。 0 180= 0 90 1 Z 2 Z 1.6.3 双
3、透镜特性失步保护 1.基本原理 r jx 0 特性为近似的动稳定边界。 2 Z 3 失步振荡时依次穿过各动作区，在各动作区都有停留 时间。 动作特性为； 2 稳定振荡可能进入动作区，但不会进入动作区， 或进入但不穿越。 2 Z 1 Z 1 短路后可能进入动作区， 此时两元件同时动作，随后故 障切除后退出动作区。 1.6.3 双透镜特性失步保护 2.整定计算 r jx 0 1 Z 2 Z 元件： 2 Z 保证所有振荡轨迹均进入动作区。B maxsTB XXX+= dA XX= )25 . 1 ( 按系统最小运行方式整定。 A A 2)点A 1)点B dA XX= 转差较小时发电机电抗大于。 d
4、X 2.整定计算 元件： r jx 0 1 Z 2 Z 2 Z 保证所有振荡轨迹均进入动作。B db 按动稳定边界整定A A 3)动作边界点 D 与初始功率及扰动后电磁功率 恢复水平有关 db 一般以为整定依据。 0 A 120= dbsqB UEXX、 DM 2 )( 2 1 max db dsT ctgXXXDM += 元件： 1 Z 和是同心圆，半径是半径的1.21.3倍。 2 Z 2 Z 1.6.3 双透镜特性失步保护 3.评价 1.6.3 双透镜特性失步保护 (1)简单，可由传统继电器构成，易于实现； (2)没有失步预测功能，动作时表明已经失步； (3)只能近似模拟动稳边界条件； (
5、4)考虑电阻分量时，可偏移一个角度。 r jx 0 1.6.4 多直线遮挡器特性失步保护 1.动作特性 4条电阻线将阻抗平面 水平划分为6个区； 电抗线将阻抗平面垂 直划分为2个区； 判据： （1）在每个区都有停留时间，且大于整定时间，判为失步， 滑极计数加1 （2）穿过部分区域并反方向返回，判为稳定振荡 （3）在任一区停留时间小于定值即进入下一区，判为短路 （4）轨迹在电抗线上侧，则振荡中心在发变组之外，否则在 发变组之内 2.整定计算 (1)电抗线 按动稳定边界整定 Tset XX (2)电阻线 2 R B A db 2 )( 2 1 max2 db dsT ctgXXXR += (3)电
6、阻线 1 R () 21 3 . 12 . 1RR= 1.6.4 多直线遮挡器特性失步保护 2.整定计算 B A db (4)穿越时间 T 2 1 max 2 2 2 R XXX arctg dsT + = min 0 2 2 360 s db TT = min 0 0 3 360 180 s db TT = )min(7 . 0 32 TTT、= (5)滑极次数 0 N 2 0 =N 1.6.4 多直线遮挡器特性失步保护 1.6.4 多直线遮挡器特性失步保护 3.逻辑框图 1.6.5测量振荡中心电压及其变化率的失步预测保护 假设振荡过程中两侧的电势相等，则振荡中心的电压为： cos 2 os
7、 UE = sin 22 os dUEd dtdt = 振荡中心电压的大小可以反应功角的大小，其变化率 可以反应功角的变化速度。 1.6.5测量振荡中心电压及其变化率的失步预测保护 失步保护判据为： sos osop T dU UKU dt 式中：0K N 当时，保护不动作，不利于被保护设备安全。15. 1fRC如果 fRCnn U U TVATV C 2 = f U K = 1.7.4过励磁保护判据 发电机保护 1.8 发电机负序电流保护发电机负序电流保护 1.8.1 负序电流的危害 1.在转子中产生倍频电流，集中于转子表面，形成过 热点，将转子烧伤； 2.若转子本体与护环温差超过允许限度，
8、将导致护环 松脱； 3.倍频交变电磁力矩引起倍频振动； 4.大型汽轮机热容量相对小、轴系较长，受到的危害 更大。 1.8.2 发电机承受负序电流的能力 发电机承受负序电流的能力是构成和整定负序电流保 护的依据。 与转子线负荷差异、转子材料、允许温升以及转子正 常热负荷有关，要通过负序电流试验加以校验，一般为 0.040.10。 长期承受负序电流能力：2 I 短时承受负序电流能力： AtI 2 2 短时负序转子发热常数 A 与额定线负荷，各部分材料性能有关。 1.8.3 定时限负序电流保护 通常采用两段式： 段： 与相邻后备保护配合 ，经延时跳闸。 gn I 2.set 0.6)5 . 0(II
9、=s53 1 =t 段： 躲长期允许的负序电流 ，经延时发信号。 gn II 2.set 1 . 0 II=s105 2 =t 2 I )(st 5 . 0 0 . 1 1 . 0 410 1.8.3 定时限负序电流保护 2 I )(st 5 . 0 0 . 1 1 . 0 410 a c d e b ab段：动作时间长不安全 bc段：动作时间提前，没有完全发挥承受能力 cd段：靠近c处发信后没有太时间去处理，不够安全 de段：大于长期允许的负序电流，而不能动作 一般用于中小型机组，尤其是A值很大的空冷式水轮 发电机组。 1.8.4 反时限负序电流保护 2 I )(st 5 . 0 0 . 1 1 . 0 410 2 2 2 2 II A t 动作判据： AtII k ) ( 2 2 2 2 由于判据（黑色曲线）在电流不大时偏于保守， 同时考虑转子散热影响之后，可以使特性上移。 AtI 2 2
