【文章內(nèi)容簡介】 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 ?(4)發(fā)電機復壓過流保護出口邏輯： 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 54 水輪發(fā)電機的電流電壓保護 二 、 發(fā)電機定子負序電流保護 產(chǎn)生的原因： 當電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路或在正常運行情況下三相負荷不平衡時 ， 在發(fā)電機定子繞組中將出現(xiàn)負序電流 。 負序電流的危害： （ 1） 負序電流產(chǎn)生負序磁場 ， 其旋轉(zhuǎn)方向與機組轉(zhuǎn)向相反 ，故將以兩倍的同步轉(zhuǎn)速掃過轉(zhuǎn)子的表面 ， 在轉(zhuǎn)子繞組及轉(zhuǎn)子鐵芯表面感應出 100HZ的交流電流 ， 使轉(zhuǎn)子局部過熱 。 （ 2） 100HZ的交流電流產(chǎn)生的交變電磁轉(zhuǎn)矩 ， 將同時作用在轉(zhuǎn)子大軸和定于機座上 ， 從而引起 100Hz的振動 。 保護動作量取機端 、 中性點的負序電流 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 允許流過的負序電流及允許時間的關(guān)系 由于負序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量 ， 正比于負序電流的平方及所持續(xù)時間的乘積 ， 則不使轉(zhuǎn)子過熱所允許的負序電流和時間的關(guān)系 ， 可用下式表示： 222202240( ti dt I t AI t i? ? ? ?? 水 輪 發(fā) 電 機 ）為 在 時 間 內(nèi) 的 平 均 值 （ 標 么 值 ）第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 0發(fā) 電 機 允 許 負 序 電 流 與 持 續(xù) 時 間 的 關(guān) 系 圖I22*t有兩種保護： 定時限和反時限負序過負荷保護 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 定時限負序過負荷保護 t 10發(fā) 電 機 允 許 負 序 電 流 與 持 續(xù) 時 間 的 關(guān) 系 圖I22*〃Ia c t＇Ia c tt 2 tabedc保護由兩段式組成 : I段 經(jīng) t1（ 4s)延時動作于跳閘； Ⅱ 段 經(jīng) t2(5~10s)延時動作于信號。 GNact II .39。2 ?GNa ct II .2 ?藍色曲線為動作特性 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 I段 II段 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 反時限負序過負荷保護 反時限過電流保護是一種動作時間隨通過電流的增大而減小的保護 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 1） 反時限動作曲線 反時限上限延時定值 反時限下限延時定值 反時限負序電流起動定值 反時限上限負序電流值 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 反時限保護由以下三部分組成： ① 下限啟動 ② 反時限部分 ③ 上限定時限部分 上限定時限部分設最小動作時間定值 。 當負序電流超過下限整定值 I2szd 時 ， 反時限部分起動 ， 并進行累積 。 反時限保護 熱積累 值大于熱積累定值時 ， 保護發(fā)出跳閘信號 。 負序反時限保護能模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過程 ， 并能模擬散熱：發(fā)電機發(fā)熱后 ， 若負序電流小于 I2h時 ， 發(fā)電機的熱積累通過散熱過程 ， 慢慢減少；負序電流增大 ， 超過 I2h時 ， 從現(xiàn)在的熱積累值開始 ， 重新熱積累的過程 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 2） 反時限動作方程 I2：發(fā)電機負序電流 Iezd:發(fā)電機額定電流 I2l：發(fā)電機長期運行允許負序電流 （ 標么值 ） A：轉(zhuǎn)子負序發(fā)熱常數(shù) 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 3） 反時限動作邏輯框圖 反時限負序保護可選擇跳閘或報警 ， 跳閘方式為解列滅磁 。 ≥上下限定時 反時限 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 54 水輪發(fā)電機的電流電壓保護 三 、 發(fā)電機定子過負荷保護 定子過負荷保護反應發(fā)電機定子繞組的平均發(fā)熱狀況 。 保護動作量同時取發(fā)電機機端 、 中性點定子電流 。 有兩種典型保護：定時限和反時限過電流保護 。 定時限定子過負荷保護 （ 1） 構(gòu)成 定時限定子過負荷保護配置一段跳閘 、 一段信號 。 （ 2） 保護邏輯框圖 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 反時限定子過負荷保護 （ 1） 保護動作特性 tmin：反時限上限延時定值 tmax：反時限下限延時定值 Iszd：反時限起動定值 Ih：上限電流值 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 反時限定子過負荷保護 （ 2） 動作方程 KSzd:發(fā)電機發(fā)熱時間常數(shù) Ksrzd：發(fā)電機散熱效應系數(shù) 為防止區(qū)外故障后熱累積不能散掉 ， 發(fā)電機散熱效應系數(shù)一般建議整定在 。 Iezd：發(fā)電機額定電流二次值 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 反時限定子過負荷保護 （ 3） 動作邏輯框圖 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 54 水輪發(fā)電機的電流電壓保護 四 、 發(fā)電機定子電壓保護 過電壓保護 過電壓保護用于保護發(fā)電機各種運行情況下引起的定子過電壓 。 發(fā)電機電壓保護所用電壓量的計算不受頻率變化影響 。過電壓保護反應機端三相相間電壓 ， 動作于跳閘出口 。 動作電壓： 動作時間： ( ~ )op NUU?0 .3 ~ 0 .5ts?第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 動作邏輯 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 低電壓保護 （ 調(diào)相失壓保護 ） 低電壓保護由經(jīng)外部控制接點 （ 調(diào)相運行控制接點 ， 調(diào)相時閉鎖 ） 來閉鎖的低電壓構(gòu)成 ， 低電壓保護反應三相相間電壓的降低 。 低電壓保護設一段跳閘段 ， 延時可整定 。 Uppmax 為相間電壓最大值。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 55 水輪發(fā)電機的定子接地保護 水輪發(fā)電機定子繞組通常屬于小接地電流系統(tǒng) ， 當發(fā)生單相接地時 ， 會在接地點引起電弧 ， 燒壞定子的絕緣 ， 并有可能發(fā)展為匝間或相間短路 。 一 、 定子繞組單相接地的特點 二 、 零序電壓定子接地保護 三 、 三次諧波電壓定子接地保護 三次諧波電壓比率定子接地保護 三次諧波電壓差動定子接地保護 四 、 外加低頻電源式發(fā)電機定子接地保護 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 55 水輪發(fā)電機的定子接地保護 一 、 定子繞組單相接地的特點 電壓特點 表示出中性點到故障點的繞組占全部繞組布線的百分數(shù) ， 各 相機端對地電壓 分別為： ?第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 K( 1 )AKABABKCACUEU E a EU E a E??? ? ?? ? ??? ????? ????? ????A B C 0 ( ) K K K1 ()3k a A B C AU U U U a E? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?故 障 點 零 序 電 壓結(jié)論： 機端零序電壓將隨故障點位置不同而改變；當機端單相接地時（ α ≈1 ） ， 在中性點附近單相接地時（ α ≈0 ） ， 0 ( )ka AUE? ??0 ( ) 0kaU? ?第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 電流特點 發(fā)電機的零序電容電流和網(wǎng)絡的零序電容電流分別為 則總接地電流為： 0 ( )000 ( )003 3 33 3 3O G AKaGGO l AKallI j C U j C a EI j C U j C a E????? ? ?? ? ??? ? ????? ? ? ?() 0 0 03 ( ) = 3k a A AGlI j C C a E j C a E??? ? ??? ? ? ?+C 0 GT A 0U k 0發(fā) 電 機 內(nèi) 部 單 相 接 地 時 電 流 分 布 ( b ) 零 序 等 效 網(wǎng) 絡0lC第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 結(jié)論： 流經(jīng)故障點的接地電流與 α 和 C0Σ 成正比 ， 當機端（ α≈ 1） 單相接地時 ， 接地電流最大；與發(fā)電機有電聯(lián)系的元件越多 ， 接地電流也越大 。 發(fā)電機的定子單相接地保護是采用零序電流方式還是零序電壓方式取決于發(fā)電機的具體工作條件： ◆ 如發(fā)電機直接連在發(fā)電機電壓母線上 ， 通常采用零序電流保護； ◆ 如發(fā)電機和變壓器組成單元接線 ， 通常采用零序電壓保護； 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 55 水輪發(fā)電機的定子接地保護 二 、 零序電壓基波定子接地保護 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 特點 （ 1） 電壓信號的選取 零序電壓取自發(fā)電機電壓互感器二次側(cè)開口三角形 ， 或通過軟件計算 ， 采用基波零序 。 由于保護采用了頻率跟蹤 、 數(shù)字濾波及全周傅氏算法 ， 使得零序電壓對三次諧波的濾除比達 100 以上 ， 保護只反應基波分量 。 （ 2） 不足 在中性點附近有 （ 515） %的死區(qū) ， 故基波零序電壓保護發(fā)電機 8595％ 的定子繞組單相接地 。 （ 3） 構(gòu)成 對大型機組 ， 基波零序電壓保護設兩段定值 ， 一段為靈敏段 ， 另一段為高定值段 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 C0TC0XC0G發(fā) 電 機 對 地 電 容 分 布Q F第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 動作方程 （ 1） 靈敏段基波零序電壓保護 動作于信號時 ， 其動作方程為 : 式中 Un0 為發(fā)電機中性點零序電壓 ， U0zd 為零序電壓定值 ，通常為 1530V， 動作時限為 。 靈敏段動作于跳閘時 需經(jīng)主變高壓側(cè)零序電壓閉鎖 ， 以防止區(qū)外故障時定子接地基波零序電壓靈敏段誤動 。 靈敏段動作于跳閘時 ， 還需經(jīng)機端開口三角零序電壓閉鎖 ，閉鎖定值不需整定 ， 保護裝置根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)中機端 、 中性點TV 的變比自動轉(zhuǎn)換 。 （ 2） 高定值段基波零序電壓保護 ， 取中性點零序電壓為動作量 ， 動作方程為： 高定值段可單獨投退 ， 動作于跳閘 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 三 、 三次諧波電壓定子接地保護 三次諧波電壓保護只保護發(fā)電機中性點附近 25％ 左右的定子接地 。 機端三次諧波電壓 取自機端開口三角零序電壓 ， 中性點側(cè)三次諧波電壓 取自發(fā)電機中性點 TV。 發(fā)電機三次諧波電勢的分布特點 由于發(fā)電機氣隙磁通密度的非正弦分布和鐵磁飽和的影響 ，發(fā)電機電動勢中存在三次諧波 。 （ 1） 正常運行時 ， 發(fā)電機三次諧波等值電路 假定： ◆ 把發(fā)電機每相對地電容 C0G分成相等地兩部分 ， 每部分1/2C0G等效地分別集中在發(fā)電機的中性點 N和機端 S處； ◆ 將發(fā)電機端引出線 、 升壓變壓器 、 廠用變壓器以及電壓互感器等設備的每相對地電容 C0S也等效地放在機端 。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 +U3N+U3 T+E 3C0S發(fā) 電 機 內(nèi) 部 單 相 接 地 時 三 次 諧 波 電 勢 分 布 的 等 值 電 路 圖I0 3C0G2C0G2????????????30003300003)(2)(22ECCCUECCCCUSGGSSGSGN中性點對地絕緣，發(fā)電機正常運行時 303 0 012SGN G SUCU C C???第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 中性點接消弧線圈，發(fā)電機正常運行時 +U3N+U3S+E 3C0S發(fā) 電 機 中 性 點 接 消 弧 線 圈 時時 三 次 諧 波 電 勢 分 布 的 等 值 電 路 圖I0 3C0G2C0G23 L3 3 0 03 3 0 072 19 ( )S S G SN N G SU X C CU X C C?? ? ??第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 可見：在正常運行時，發(fā)電機中性點側(cè)的三次諧波電壓 U3N總是大于發(fā)電機端的三次諧波電壓 U3S。極限情況是當發(fā)電機出線端開路（即發(fā)電機孤立運行）時 : U3S＝ U3N 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 (2)定子繞組接地短路時的等值電路 當在距發(fā)電機中性點 α 處發(fā)生定子繞組金屬性單相接地時 ，機端 S和中性點 N處的三次諧波電壓分別為： 333333(1 )1NTTNU a EU a EU aUa??????????? ???+