【正文】 、自動滅磁開關(guān)誤跳閘，自動勵磁調(diào)節(jié)裝置故障以及運(yùn)行人員誤操作等。對于容量為600MW的發(fā)電機(jī)和采用半導(dǎo)體勵磁的發(fā)電機(jī)，一般采用根據(jù)發(fā)電機(jī)失磁后定子回路參數(shù)變化的特點構(gòu)成失磁。失磁保護(hù)可以根據(jù)多種原理來構(gòu)成，在這里僅介紹一種根據(jù)機(jī)端測量阻抗的變化，用阻抗繼電器構(gòu)成的失磁保護(hù)。如下圖73所示： 73發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)原理接線圖圖中，KZ為失磁保護(hù)的阻抗繼電器。KBB為電壓回路斷線閉瑣繼電器，其作用為防止電壓回路斷線時，阻抗繼電器誤動作KBB的動斷接觸點和阻抗繼電器的動合接觸點想串聯(lián)，當(dāng)電壓回路斷線時，動斷觸點打開，斷開保護(hù)的正電源，從而起斷線閉瑣作用。KT為時間繼電器，時限為12s，是為了防止保護(hù)在系統(tǒng)振蕩或自同步并列時誤動作。（4）勵磁回路一點接地保護(hù)對于汽輪發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子一點接地后，若不出現(xiàn)第二點接地，則不會有直接的危害。但要考慮第二點直接接地的可能性，以及勵磁回路兩點接地故障后果的嚴(yán)重性。大型機(jī)組不裝設(shè)兩點接地保護(hù)，此時一點接地保護(hù)動作于跳閘，以避免發(fā)生兩點接地短路時，勵磁電流急劇增大而造成汽輪機(jī)的磁化。疊加直流電壓式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)裝置的原理接線圖如圖74所示。圖 74 疊加直流電壓式轉(zhuǎn)子一點接地保護(hù)裝置原理接線圖圖中電壓變換器UV將交流電源電壓變換成適當(dāng)?shù)碾妷?，再?jīng)過全波整流變換成直流電壓疊加在勵磁繞組回路上?；芈分羞€串有繼電器K，其電阻為RK；RmE為發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時勵磁繞組對地絕緣電阻，假設(shè)集中于勵磁繞組的中部。正常運(yùn)行時，繼電器中流過的電流為 Ir=Ur+12URK+RmE (73)當(dāng)勵磁繞組對地絕緣降低時，繼電器中流過的電流為 Ir39。=Ur+12URK+RmE (74)由于勵磁繞組絕緣電阻RmE39。比RmE小，故電流Ir39。于 Ir，因此繼電器將在勵磁繞組對地絕緣電阻降低到一定值時動作。這類保護(hù)的優(yōu)點是不受勵磁繞組對地電容和勵磁電壓中交流分量的影響，保護(hù)無死區(qū)；但是對于勵磁繞組對地絕緣電阻RmE本身就很低的發(fā)電機(jī)，如雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，由于RmE太小，將使正常運(yùn)行時流過繼電器的電流 Ir大于保護(hù)的整定值，以致保護(hù)正常運(yùn)行時就處于動作狀態(tài)，因此對于這類發(fā)電機(jī)，不能應(yīng)用這種保護(hù)。（5）發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 汽輪機(jī)運(yùn)行中由于各種原因關(guān)閉主汽門后，發(fā)電機(jī)將從電力系統(tǒng)吸收能量變?yōu)殡妱訖C(jī)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱訖C(jī)運(yùn)行時，燃?xì)廨啓C(jī)有可能有齒輪損壞問題。為了及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行的異常工作狀態(tài)，大型機(jī)組一般都裝設(shè)逆功率保護(hù)。該保護(hù)裝置有靈敏的功率繼電器構(gòu)成，帶有時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。逆功率繼電器最小動作功率（即靈敏系數(shù)），應(yīng)該保證發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行出現(xiàn)最不利情況時有足夠的靈敏系數(shù)。主氣門關(guān)閉，可能在無功功率在為任意值時發(fā)生，對逆功率繼電器來說，最不利情況是在接近額定千乏數(shù)時，此時要在cosφ≈0的條件下檢測出千分之幾到百分之幾額定直的有功功率來，而且希望從進(jìn)相運(yùn)行到滯相運(yùn)行是有一定難度的。逆功率繼電器的最小動作功率，一般在cosφ≈％％。在無功功率較大時，逆功率繼電器的靈敏系數(shù)較無功功率小時低。我國生產(chǎn)的逆功率繼電器，在cosφ接近零時，％。（6）過電壓保護(hù)對于中小型汽輪發(fā)電機(jī)，一般都不裝設(shè)過電壓保護(hù)，但是，對于220MW以上的大型汽輪發(fā)電機(jī)都要求裝設(shè)過電壓保護(hù)。這是因為，大型發(fā)電機(jī)定子電壓等級較高，相對絕緣裕度較低，并且在運(yùn)行實踐中，經(jīng)常出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象。在正常運(yùn)行中，盡管汽輪發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和自動勵磁調(diào)節(jié)裝置都投入行，但當(dāng)滿負(fù)荷下突然甩負(fù)荷時，電樞反應(yīng)突然消失，由于調(diào)速系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)裝置都存在慣性，轉(zhuǎn)速仍然上升，勵磁電流不能突變，持續(xù)時間達(dá)幾秒鐘之久。如果這時自動勵磁裝置在退出位置，當(dāng)甩負(fù)荷時，過電壓持續(xù)時間將更長。，而實際運(yùn)行中出現(xiàn)的過電壓值和持續(xù)時間往往超過這個數(shù)值，因此，這將對了電機(jī)主絕緣構(gòu)成威脅。由于這些原因，大型發(fā)電機(jī)國內(nèi)外無例外地都市裝設(shè)過電壓保護(hù)。目前，大型機(jī)組的過電壓保護(hù)有以下三種形式。1）一段式定時限過電壓保護(hù)，根據(jù)整定電壓大小而取相應(yīng)的延時，然后動作于信號或跳閘。2）兩段式定時限過電壓保護(hù)，Ⅰ段動作電壓整定值按在長期允許的最高電壓下能可靠返回的條件確定，經(jīng)延時動作于信號。Ⅱ段的動作電壓取較高的整定值，按允許的時間動作于跳閘。3）定時限與反時限過電壓保護(hù)。定時限部分取較低的整定值，動作于信號。反時限部分的動作特性，按發(fā)電機(jī)允許的過電壓能力確定。對于給定的電壓值，經(jīng)相應(yīng)的時間動作于跳閘。（7）過勵磁保護(hù)現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)、變壓器，為了降低材料的消耗，材料的利用率較高，因而其額定工作磁密接近于飽和磁密。規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機(jī)、因此在實際運(yùn)行中，很容易造成過電壓，過勵磁。導(dǎo)致過勵磁的原因通常有以下幾種：1）電力系統(tǒng)甩負(fù)荷或發(fā)電機(jī)自勵磁可能引起過電壓；2）超高壓長線上電抗器的切除引起過電壓；3）由于發(fā)電機(jī)多數(shù)采用靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，因而在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列后，勵磁系統(tǒng)的誤調(diào)失靈也可能引起過電壓；4）并列或停機(jī)過程中的誤操作也可能引起過勵磁；5）由于發(fā)生鐵磁諧振引起過電壓，從而使變壓器過勵磁；6）由于系統(tǒng)故障頻率大幅度降低，從而造成變壓器勵磁電流增加。（8）失步保護(hù)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生負(fù)荷突變、短路等破壞能量平衡的事故時，往往會引起不穩(wěn)定振蕩，使一臺或多臺同步發(fā)電機(jī)失去同步，進(jìn)而使電網(wǎng)中兩個或更多個的部分不再運(yùn)行于同步狀態(tài)，這就是失步。失步就是同步發(fā)電機(jī)的勵磁仍然維持著的非同步運(yùn)行。這種狀態(tài)表現(xiàn)為有功和無功功率的強(qiáng)烈擺動。振蕩過程中出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，周期性的作用于機(jī)組軸系，會使大軸扭傷，縮短壽命。我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對失步運(yùn)行，300MW及以上的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)失步保護(hù)。保護(hù)可以由雙阻抗元件或測量振蕩中心電壓及變化率等原理構(gòu)成。在短路故障、系統(tǒng)穩(wěn)定振蕩、電壓回路斷線等情況下保護(hù)不應(yīng)動作。保護(hù)通常動作于信號，當(dāng)振蕩中心位于發(fā)電機(jī)變壓器內(nèi)部時，失步運(yùn)行時間超過整定值或電流振蕩次數(shù)超過規(guī)定值時，保護(hù)還應(yīng)動作于解列。由于系統(tǒng)振蕩時，當(dāng)兩側(cè)電動勢夾角為180176。時，發(fā)電機(jī)變壓器組的斷路器斷口電壓將為兩電動勢之和，遠(yuǎn)大于斷路器的額定電壓，此時斷路器能開斷的電流將小于額定開斷電流。因此，失步保護(hù)在必要時，還應(yīng)裝設(shè)電流閉鎖裝置，以保證斷路器開斷時的電流不超過斷路器的額定失步開斷電流[6]。 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置選擇根據(jù)上述內(nèi)容，對100MW及以上大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)采用新型帶比率制動特性的整流型或晶體管型差動繼電器。所謂比率制動特性就是繼電器的動作電流隨外部短路電流的增大而增大，而且動作電流增大比不平衡電流的增大還要快。這樣就可以避免由于外部短路電流的增大而造成互感器飽和引起不平衡電流的增大，也就是說可以避免繼電器誤動。實現(xiàn)這種動作特性的縱差繼電器以差動電流作為動作電流，引入外部短路電流作為制動電流，如圖71所示。由于保護(hù)裝置采用比率制動特性，保護(hù)動作電流不必按躲過外部故障時的不平衡電流來整定，其整定值只需躲過最大負(fù)荷條件下的不平衡電流。繼電器的最小動作電流為：=KKIbp= （75）式中：KK—可靠系數(shù)，； Kfzp—考慮非周期分量影響的系數(shù)，采用1； Ktx—電流互感器的同型系數(shù)，； fi—電流互感器的最大相對誤差，； —發(fā)電機(jī)的二次額定電流。而實際上最小動作電流的確定還要根據(jù)選定的制動系數(shù)和繼電器固有動作電流來確定。所以，制動系數(shù)：Kzd=IdzIzd （76）假定最大外部短路電流下流過繼電器的動作電流是：Idz= （77）此時，制動電流：Idz=，所以=KKKfzpKfxfi=1=式中：—在發(fā)電機(jī)外部三相短路時，流經(jīng)保護(hù)的最大周期性短路電流； Idz—保護(hù)動作電流應(yīng)躲過外部短路時的最大不平衡電流；因此，參考電力工程設(shè)計手冊電氣二次部分P591600選擇LCD7型比率制動特性差動繼電器[21]。 變壓器保護(hù) 變壓器保護(hù)的配置原則電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。大容量變壓器造價十分昂貴，其故障會對供電可靠性和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。因此，應(yīng)根據(jù)變壓器容量和重要程度，裝設(shè)性能良好、動作可靠的繼電保護(hù)裝置。（1）變壓器的故障變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障兩類。油箱內(nèi)的故障包括各相繞組之間發(fā)生的相間短路、單相繞組通過外殼發(fā)生的單相接地短路、單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路一級鐵芯燒損等故障。變壓器油箱內(nèi)的故障產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈汽化，從而可能引起油箱的爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外部故障指的是絕緣套管及其引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路故障等。（2）變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要包括變壓器外部短路故障引起的過電流、負(fù)荷長時間超過額定容量引起的過負(fù)荷、風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力下降等。對于中性點非直接接地運(yùn)行的變壓器，外部接地短路時可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣。對于大容量變壓器，因鐵芯額定工作磁通與飽和磁通密度比較接近，所以當(dāng)外部電壓過高或頻率降低時容易發(fā)生過勵磁。根據(jù)上述故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，變壓器應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)。1）瓦斯保護(hù)：瓦斯保護(hù)反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作，它可防御變壓器油箱內(nèi)的各種短路故障和油面的降低，且具有很高的靈敏度。瓦斯保護(hù)有重、輕之分，一般重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器，輕瓦斯保護(hù)動作于信號。2）縱聯(lián)差動保護(hù)和電流保護(hù)：縱聯(lián)差動保護(hù)和電流保護(hù)可用于防御變壓器繞組和引出線的各種相間短路故障、繞組的匝間短路故障一級中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路。容量為10000kVA及以上的單獨運(yùn)行的變壓器，容量為及以上的并列運(yùn)行變壓器以及工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。3）反應(yīng)外部相間短路故障的后備保護(hù)：對于外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為變壓器瓦斯保護(hù)、縱差保護(hù)的后備保護(hù)，可采用的保護(hù)有過電流保護(hù)、低壓啟動的過電流保護(hù)。復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)、負(fù)序電流及單相式低壓啟動的過電流保護(hù)以及阻抗保護(hù)等。4）反應(yīng)外部接地短路故障的后備保護(hù)：對中性點直接接地的電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運(yùn)行應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。零序電流保護(hù)可由兩端組成，每段可各帶兩個時限，并均以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，或動作于本側(cè)斷路器，以較長的時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。對于自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時應(yīng)增設(shè)零序方向元件。5）過負(fù)荷保護(hù)：對400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺變壓器并列運(yùn)行，或單獨運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷經(jīng)延時作用于信號。對于無人值守的變電站，必要時過負(fù)荷可動作與自動減負(fù)荷或跳閘。6）過勵磁保護(hù)：超高壓大型變壓器需要裝設(shè)過勵磁保護(hù)，由于變壓器鐵芯中的磁通密度B與電壓和頻率的比值U/f成正比，因此當(dāng)電壓升高和頻率降低時會引起變壓器過勵磁，使得勵磁電流增大，造成鐵損耗增加，鐵芯和繞組溫度升高，嚴(yán)重時要造成局部變形和損傷周圍的絕緣介質(zhì)。過勵磁保護(hù)反映于實際工作磁密和額定工作磁密之比（成為過勵磁倍數(shù)）而動作。在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，過勵磁保護(hù)作用于信號，當(dāng)過勵磁超過允許值時可動作于跳閘[6]。 變壓器保護(hù)配置選擇根據(jù)上述原則，容量為6300kVA及以上、廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器、10000kVA及以上廠用備用變壓器和單獨運(yùn)行的變壓器、以及2000kVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。最小動作電流選擇按躲過最大負(fù)荷電流條件下流入保護(hù)裝置的不平衡電流來整定： （78），通常?。ǎ㊣e即可滿足要求。制動系數(shù)：Kzh=KK(Ktxfi+?U+?fph)2=(++)2=,參考電力工程電氣設(shè)計手冊電氣二次部分P618631，可選擇LCD5型差動繼電器。第二部分 設(shè)計計算書8 短路電流計算根據(jù)設(shè)計說明書內(nèi)計算好的各電抗標(biāo)幺值進(jìn)行短路電流的計算。發(fā)電廠等值電路圖如81所示：圖81 發(fā)電廠等值電路圖 K1點短路電流計算其等值電路圖如圖82所示：圖82 K1點等值電路圖 圖83 K1點等效電路圖各個電源點的轉(zhuǎn)移阻抗：Xf1=Xf2= Xfs=各計算電抗：Xjs1=Xjs2=Xf1SNSB== Xjss=XfsSNSB=10000100= K2點短路電流計算K2點短路即發(fā)電機(jī)出口處短路其等值電路圖如圖84所示：圖84 K2點等值電路圖圖85 K2點等效電路圖各個電源點的轉(zhuǎn)移阻抗： Xfs=++=各計算電抗： Xjss=XfsSNSB=10000100= K3點短路電流計算（1）K3點短路即廠用變壓器低壓側(cè)短路，要計算點短路時各電源對短路點的計算電抗，先要計算點短路時各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。其等值電路如圖86所示： 圖86 K3點等值電路圖