《《发电机的继电保护》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《发电机的继电保护》PPT课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国电力出版社电力系统继电保护霍利民编制第七章第七章 发电机的继电保护发电机的继电保护对本章学本章学习的要求的要求对本章学本章学习的要求是：的要求是：（1）了解）了解发电机的主要故障和不正常运行机的主要故障和不正常运行状状态。（2）掌握）掌握发电机机纵差差动保保护的原理与整定的原理与整定方法。方法。（3）熟）熟练掌握掌握发电机匝机匝间短路的横差短路的横差动保保护。（4）了解）了解发电机的其他保机的其他保护。复复习一、一、变压器的故障器的故障类型型二、二、变压器的不正常运行状器的不正常运行状态三、三、变压器器继电保保护都有哪些方都有哪些方法。法。1. 1.风力发电：利用风的动能，来吹动叶轮转动，
2、产生风力发电：利用风的动能，来吹动叶轮转动，产生机械能，带动发电机子转子发电。机械能，带动发电机子转子发电。风力发电机内部结构风力发电机内部结构 潮汐发电潮汐发电利用海水的潮长潮落，产生的势能进行发电利用海水的潮长潮落，产生的势能进行发电。3 3太阳能发太阳能发 电利用太阳的光辐射，通过光伏电利用太阳的光辐射，通过光伏组件吸收热量，产生电能组件吸收热量，产生电能。太阳能发电和风力发电流程太阳能发电和风力发电流程（热核反应（热核反应) )，4 4氢氢11氦，氦，1KG1KG氢的氢的热核反应，相当地球燃烧热核反应，相当地球燃烧19000T19000T的标煤，太阳中可燃烧的氢为的标煤，太阳中可燃烧的
3、氢为1010分之分之1 1，能燃，能燃烧烧100100多亿年。电磁波多亿年。电磁波- -粒子流。地球接收的能量只占总能量的粒子流。地球接收的能量只占总能量的2020亿分之亿分之1 1。4.4.核能发电：利用铀核能发电：利用铀235235的核裂变，产生的的核裂变，产生的能量，进行发电。能量，进行发电。原理：原理：1 1个中子进入铀个中子进入铀235235原子核以后，原子就变的不稳定，原子核以后，原子就变的不稳定，分裂成分裂成2 2个较小质量的原子核，这就是核裂反应，产生很大个较小质量的原子核，这就是核裂反应，产生很大的能量的同时，还会放出的能量的同时，还会放出2-32-3个中子和其他射线，这些中
4、子个中子和其他射线，这些中子再次进入铀再次进入铀235235原子核，不断重复上述核裂变反应。原子核，不断重复上述核裂变反应。5.5.水力发电：利用水的势能推动水轮机转动，带水力发电：利用水的势能推动水轮机转动，带动发电机转动发电。动发电机转动发电。 水力发电原理图水力发电原理图 水力发电原理图水力发电原理图.其他形式发电其他形式发电1. 1. 地热发电地热发电2.2.垃圾发电垃圾发电3.3.生物发电生物发电4.4.抽水蓄能发电抽水蓄能发电火电厂：利用煤、石油、天然气为燃料火电厂：利用煤、石油、天然气为燃料生产电能的工厂生产电能的工厂能量转换过程燃料的化学能 热能 机械能 电能 国产引进型300
5、汽轮机滑销系统1纵销；2猫爪横销；3定中心梁；4纵销；5横销 发电机定子发电机定子 发电机转子发电机转子 发电机定子和转子装配（穿转子）发电机定子和转子装配（穿转子）第七章 发电机保护7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其保发电机的故障类型、不正常运行状态及其保 护方式护方式 7.2 发电机的纵差动保护发电机的纵差动保护 7.3 发电机匝间短路的横差动保护发电机匝间短路的横差动保护 7.4 发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护 7.5 发电机的其他保护发电机的其他保护 7.1 发电机的故障类型、不正常运行状发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式态及其保护方式（一）发
6、电机故障（一）发电机故障发电机由定子绕组和转子绕组两部分构成。发电机由定子绕组和转子绕组两部分构成。定子绕组故障定子绕组故障 定子绕组相间故障定子绕组相间故障 定子绕组接地故障定子绕组接地故障 定子绕组一相匝间故障定子绕组一相匝间故障转子绕组故障转子绕组故障 转子绕组一点或两点接地故障转子绕组一点或两点接地故障 励磁消失励磁消失 一、发电机故障和不正常运行状态7.1 发电机的故障类型、不正常运行状发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护方式态及其保护方式 发电机的故障类型主要有：发电机的故障类型主要有：（1）定子绕组相间短路定子绕组相间短路 定子绕组间的相间短路对发电定子绕组间的相间短路对发电
7、机的危害最大。产出很大的短路电流使绕组过热，故障点机的危害最大。产出很大的短路电流使绕组过热，故障点的电弧将破坏绝缘，烧坏铁芯和绕组、甚至导致发电机着的电弧将破坏绝缘，烧坏铁芯和绕组、甚至导致发电机着火火。（2）定子绕组匝间短路）定子绕组匝间短路 定子绕组匝间短路时，被短路定子绕组匝间短路时，被短路的部分绕组内将产生大的环流，从而引起故障处温度升高，的部分绕组内将产生大的环流，从而引起故障处温度升高，绝缘破坏，并有可能转变成单相接地和相间短路。绝缘破坏，并有可能转变成单相接地和相间短路。（3）定子绕组单相接地定子绕组单相接地 发生这种故障时，发电机电压发生这种故障时，发电机电压网络的电容电流将
8、流过故障点，当电流较大时，会使铁芯网络的电容电流将流过故障点，当电流较大时，会使铁芯局部溶化，给修理工作带来很大的困难。局部溶化，给修理工作带来很大的困难。（4）励磁回路一点或两点接地励磁回路一点或两点接地 当励磁回路一点接地时，当励磁回路一点接地时，由于没有构成接地电流通路，因此对发电机没有直接的危由于没有构成接地电流通路，因此对发电机没有直接的危害。如果再发生另一点接地，就会造成励磁回路两点接地害。如果再发生另一点接地，就会造成励磁回路两点接地短路，可能烧坏励磁绕组和铁芯。此外，由于转子磁通的短路，可能烧坏励磁绕组和铁芯。此外，由于转子磁通的对称性破坏，还会引起机组的强烈震动。对称性破坏，
9、还会引起机组的强烈震动。发电机的不正常运行状态主要有发电机的不正常运行状态主要有：(1)由于外部短路引起的定子绕组过电流；(2)由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；(3)由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；(4)由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；(5)由于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)由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。 发电机可能机可能发生的故障及其相生的故障及其相应的保的保护1）发电机定子机定子绕组相相间短路短路定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机。应装设纵联差动保
10、护。2）发电机定子机定子绕组匝匝间短路短路匝匝间短路将出短路将出现很大的很大的环流，流，使使绝缘老化，老化，甚至甚至击穿穿绝缘发展展为单相接相接地或相地或相间短路，短路，扩大大发电机机损坏范坏范围。3）发电机定子机定子绕组单相接地相接地 定子绕组单相接地是易发生的一种故障。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。因此，应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的100%定子绕组单相接地保护。4）发电机机转子子绕组一点接地两点接地一点接地两点接地 转子绕组一点接地，由于没有构成通路，对发电机没有直接危害。再发生另一点接地，则转子绕组一部分被短接，会
11、烧毁转子绕组，由于部分绕组短接，破坏磁磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。应装设转子绕组一点接地保护和两点接地保护。5）发电机失磁机失磁造成危害：失磁原因转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等。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。装设失磁保护。二、二、发电机的不正常工作状机的不正常工作状态及及其相其相应的保的保护不正常工作状态负荷超过发电机额定值、负序电流超过发电机长期允许值外部短路、非周期合闸以及系统振荡等。发电机突然甩负荷主汽门突然关闭而发电机断路器未断开过电流保护过负荷保护过电压保护逆功率保护过电流保护过电流保护过负荷保护过负荷保护作为
12、外部短路和内部短路的后作为外部短路和内部短路的后备保护。备保护。50MW及以上的发电及以上的发电电机，应装设电机，应装设负序过电流保护负序过电流保护。对称过负荷，应装设只接于一对称过负荷，应装设只接于一相的过负荷保护。不对称过负相的过负荷保护。不对称过负荷，一般在荷，一般在50MW及以上发电及以上发电电机应装设电机应装设负序过负荷保护负序过负荷保护。过电压保保护逆功率保逆功率保护特别是水轮发电机，在突然甩负荷时，转速急剧上升从而引起过电压。在水轮发电机和大型汽轮发电机上应装设。主汽门突然关闭而发电机断路器未断，发电机变为从系统吸收无功，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。 发电机保机保
13、护动作跳开作跳开发电机机断路器断路器的同的同时，还应断开断开发电机励磁机励磁电流流。三、发电机三、发电机保护配置保护配置1. 1.定子绕组相间短路保护定子绕组相间短路保护3. 3.定子绕组接地保护定子绕组接地保护2. 2.定子绕组匝间短路保护定子绕组匝间短路保护电流速断保护、纵联差动保护电流速断保护、纵联差动保护基波零序电流保护、基波零序电压保护、基波零序电流保护、基波零序电压保护、三次谐波型接地保护三次谐波型接地保护横差保护、故障分量负序方向保护、纵向横差保护、故障分量负序方向保护、纵向基波零序电压保护基波零序电压保护5. 5.定子绕组过电压保护定子绕组过电压保护6. 6.转子绕组一点或两点
14、接地保护转子绕组一点或两点接地保护7. 7.低励或失磁保护低励或失磁保护8. 8.逆功率保护逆功率保护4. 4.外部相间短路及主保护的后备保护外部相间短路及主保护的后备保护过电流保护、复压起动过电流保护、负序过流过电流保护、复压起动过电流保护、负序过流及单元件低压起动过流保护、低压自保持的过及单元件低压起动过流保护、低压自保持的过电流保护电流保护7.2 发电机的纵差动保护发电机的纵差动保护纵差保护作用：反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路，是发电机的主要保护。图7-1 发电机纵差动保护原理图 保护基本原理：比较发电机两侧的电流的大小和相位，它是反映发电机及其引出线的相间故障。发电机纵联差动保
15、护的构成的两侧电流互感器同变比、同型号。正常运行及外部故障时：保护区内故障：一、传统纵差动保护整定方法一、传统纵差动保护整定方法按照以下两个原则来整定： (1) 在正常情况下，电流互感器二次回路断线时保护不应误动。 保护装置和继电器的起动电流分别为 (2) 保护装置的起动电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定，此时起动电流应整定为 再根据前面章节对不平衡电流的分析，有 二、比率制动式纵差动保护整定方法二、比率制动式纵差动保护整定方法 对于大容量的发电机（100MW及以上），为了减少故障发生于发电机中性点附近而出现的纵差动保护的死区，要求将纵联保护的动作电流降低，提高保护动作的灵敏性，并要保证
16、在区外短路时保护可靠不误动。考虑到不平衡电流随着流过电流互感器TA电流的增加而增加，往往采用性能更好的比率制动式纵差动保护，使其动作值随着外部短路电流的增大而自动增大（即利用外部故障时的穿越电流实现制动，其原理接线如图7-2所示。 图7-2 比率制动式差动继电器原理接线图基本原理：是基于保护的动作电流随着外部故障的短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而按比例的线性增大，且比最大不平衡电流增大的更快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误动作。制动电流：将外部故障的短路电流作为制动电流。差动电流：把流入差动回路的电流作为动作电流。图7-3 比率制动特性曲线(1)启动电流的整定。 (2)拐点电流的整定。 (3)比率制动特性的制动系数制动线斜率的整定 。 7.3 发电机匝间短路的横差动保护发电机匝间短路的横差动保护 在大容量发电机中，由于额定电流很大，其每相都是由两个或多个并联的绕组组成。在正常运行的时候，各绕组中的电动势相等，流过相等的负荷电流。而当任一绕组发生匝间短路时，绕组中的电动势就不再相等，因而会出现因电动势差而在各绕组间产生均衡电流。利用这个环流，可以实现对发电机定子绕组匝间短路
