【正文】 目前，隨著微機保護的廣泛運用，使得傳統(tǒng)保護理論有了新的發(fā)展，在不斷研制和開發(fā)新型原理的基礎上，整個保護裝置的性能和功能也將得到提高。通過本次畢業(yè)設計，使我掌握了發(fā)電機保護基本 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 45原理、短路電流的計算和保護的整定計算等，更加認識到繼電保護的重要性，發(fā)電機發(fā)生故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來十分嚴重的后果。因為當調節(jié)磁場變阻器時，會破壞電橋的平衡，使保護勿動作；本保護裝置只能轉子一點接地后投入，如果第二點接地發(fā)生得較快，保護來不及投入。K2 與 K1 間的距離愈大，電橋愈不平衡， 繼電器 KA 中的電流愈大，只要這個電流大于 KA 的整定電流，它就 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 43動作，跳開發(fā)電機，在繼電器 KA 的線圈回路中的串聯電感的目的，是阻止交流分量對保護動作的影響。這時由于電橋平衡，故繼電器 KA 內因無電流或流有很小的不平橫電流而不動作。當發(fā)現勵磁繞組一點（例如 K1 點）接地后,勵磁繞組的直流電阻被分為 和 兩部分，這時運行人員接通按鈕 SK，并調節(jié)電12R阻 以改變 和 ，使電橋平衡（ ／ = ／ ） ，此時毫伏表 mV 的指示最p1p2121p2R?。ɡ碚撋蠟榱悖?。 Iact≥  式中：K rel——可靠系數，取 。發(fā)電機空載運行，勵磁繞組負端經過渡電阻 Rf 接地條件下，流過繼電器 KA 的電流 Iact 為 ??012fyfdoactKfKURRI??式中：U fd0——發(fā)電機空載勵磁電壓；Ry——接地點的過渡電阻。在勵磁繞組負端和大地之間經一電流繼電器 KA 疊加直流電壓 Uo 構成的轉子一點接地保護，由可知正常運行時流過繼電器 KA 的電流： 12OfdKyactURI??式中 Uo——疊加直流電壓為 60V； Ufd——發(fā)電機勵磁電壓 450V；Rk——繼電器 KA 的內阻；Ry——勵磁繞組對地等效絕緣電阻發(fā)電機強行勵磁但勵磁繞組并不接地時，流過繼電器 KA 的電流為 .??式中 ——發(fā)電機強勵時的轉子電壓。設勵磁電壓為 Ufd=450V，勵磁繞組對地絕緣電阻為 Ry 并集中于勵磁繞組的中點。但要抬高轉子某些點的電壓，若處理得不及時，長期運行抬高電壓點的絕緣會被破壞，易形成亮點接地，此時，轉子磁通的對稱性被破壞，使發(fā)電機產生強烈的機械振動。2 轉子電流通過轉子本體，如果轉子電流比較大（通常以 1500A 為界限） ，就可能燒損轉子，有時還造成轉子和汽輪機葉片等部件被磁化。勵磁回路的一點接地故障，由于構不成電流通路，對發(fā)電機不會構成直接的危害，那么對于勵磁回路的一點接地故障的危害，主要是擔心再發(fā)生第二點接地故障，因為在一點接地故障后，勵磁回路對地電壓將有所增高，就有可能再發(fā)生第二個接地故障點。同時，裝置中利用高壓側發(fā)生接地故障時產生的零序電壓對保護進行制動，以防止由高壓側經高，低壓繞組間電容耦合過來的零序電壓，而導致保護勿動，采用上述措施之后繼電器的動作電壓可整定 5～ Uact=10V. 勵磁繞組一點接地保護 發(fā)電機正常運行時，勵磁回路對地之間有一定的絕緣電阻和分布電容，它們的大小與發(fā)電機的結構、冷卻方式等因素有關。max式中 Krel——可靠系數取 ；Uunb。max 以及三次諧波電壓。4 故障點允許電流越大，要求的靈敏系數越低，即對于給定的允許值，則 3Ic 越小要求的靈敏系數越低。特點:1 對保護裝置靈敏系數的要求與故障點的位置，電壓的高低和故障點的電流允許值得大小有關2 故障點離中性點越遠，要求的靈敏系數就越高。在發(fā)生接地故障時，流過直接接地點的電流，不應超過允許值，以此為條件來確定所需要的靈敏系數。 利用三次諧波電壓構成的接地保護，可以反應電子繞組中靠近中性點側 50﹪范圍內的單相接地故障，且故障點越接近于中性點時，保護越靈敏利用基波零序電壓構成的接地保護，可以反應靠近定子機端側 85﹪范圍內的單相接地故障，且故障點越接近于出現端時，保護越靈敏。對其余范圍可采用基波零序電壓的保護。cI? 整定計算正常運行時，發(fā)電機中心側的三次諧波電壓總是大于發(fā)電機端的三次諧波電壓。定子繞組的單相接地故障，應裝設零序保護。因為一旦在機端又發(fā)生另一點接地故障，使中性點驟增至相電壓，則中性點附近絕緣水平已經下降部位，有可能在這個電壓下發(fā)生擊穿，故障立即轉為嚴重的相間或匝間短路。如果定子繞組絕緣的破壞是由于機械的原因，例如水內冷發(fā)電機的漏水、冷卻風扇的葉片斷裂飛出，則完全不能排除發(fā)電機附近接地故障的可能性。因此設發(fā)電機定子繞組單相接地保護。三相定子繞組而構成通路。發(fā)電機定子繞組與鐵芯間的絕緣破壞，就形成定子單相接地故障。利用這個特點，使發(fā)電機出口的三次諧波電壓成為動作分量，而使中性點的三次諧波分量成為制動分量，從而使發(fā)電機出口三次諧波電壓大于中性點三次諧波電壓時讓繼電器動作。利用發(fā)電機三次諧波電壓構成的部分，其原理是利用發(fā)電機中性點和出線端的三次諧波電壓在正常運行和接地故障時變化相反的特點構成。該保護保護一般由兩部分組成：一部分是零序電壓保護，保護定子繞組的 85%以上；另一部分利用發(fā)電機三次諧波電壓構成，它用來消除零序電壓保護的死區(qū)，從而實現保護 100%定子繞組的接地保護。逆功率的保護動作值得整定： 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 35Pact=（～）Pe式中Pe——發(fā)電機的額定功率∴ Pact=（～）200MW=(1～6)MW其延時分兩段，～ s 動作于信號，汽輪機允許的逆功率運行時間，可動作于解列，一般取1～3min。由于常規(guī)火電廠的汽輪機葉片較短，承受逆功率運行的能力較強，此時主要考慮避免出現“飛車”的情況，僅需要設逆功率保護即可。當汽輪機的主汽門關閉，即發(fā)電機沒有動力時，理想情況下發(fā)電機發(fā)出的功率應該為零。2?APICU?發(fā)電機發(fā)出的有功功率P 可通過下式計算其中：U 為發(fā)電機的電壓； I 為發(fā)電機的電流；?為發(fā)電機的功率因數角； q E 為發(fā)電機的空載電動勢； d X 為發(fā)電機的電抗；δ 為發(fā)電機的功角。逆功率繼電器不反映無功功率。設為有功分量電流， 為無功分量電流。逆功率保護所需電壓和電流分別取自發(fā)電機機端 TV 和 TA。對發(fā)電機變電動機運行的異常運行方式，200MW 及以上的汽輪發(fā)電機，宜裝設逆功率保護G****BAKRPTXTVAUBCIAKRPKMKT1KT2KCOKS信 號 跳 QF 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 33圖 18 逆功率保護接線原理圖它是由逆功率繼電器組成，保護設兩段時限，第一段時限作用于信號；第二段時限（延時定值較長）作用于解列滅磁或程序跳閘。防止發(fā)電機處于電動機運行狀態(tài)的主保護通常可以是機械式的機輪機閥門的限位開關、排汽缸溫度敏感裝置或測量汽輪機沖動室和高壓排汽室之間差壓的壓力開關。保護裝置由靈敏的功率繼電器構成，帶時限動作于信號，經長時限動作于解列。而且發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C運行時，燃汽輪機可能有齒輪損壞的問題。圖 17 過電壓接線原理圖 200MW發(fā)電機組繼電保護 32 逆功率保護 大型汽輪機在運行中由于各種原因將關閉主氣門后，發(fā)電機將從電力系統(tǒng)吸收能量變?yōu)殡妱訖C運行。瞬時動作單元整定為在 130150％額定電壓下動作，而反時限單元整定為在 110％額定電壓下動作。對于 200MW 及以上汽輪發(fā)電機： ?所以繼電器的動作電壓整定值： Vn???t = 動作于解列滅磁發(fā)電機過電壓保護是一個帶頻率補償（或對頻率不靈敏）過電壓繼電器。該兩段過電壓保護跳閘段，反應機端相間ABU 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 31電壓的最大值，動作于跳閘出口，過電壓保護可作為過壓啟動、閉鎖及延時元件、保護取三相線電壓，當任一線電壓大于整定值，保護即動作。過電壓保護用來保護發(fā)電機各種運行情況下引起的定子過電壓。動作于信號或自動減負荷： t=10S 反時限部分的動作時間 ??21KtIa???式中 —— 定子繞組電流標幺值,取 倍額定電流 a——與定子繞組溫升裕度有關的常數，取 . K——定子繞組的允許發(fā)熱時間常數，為 ?? s????保護上限設最小延時定值,便于與快速保護配合:t=1S，保護出口：程序跳閘 過電壓保護發(fā)電機出現過電壓，不僅對定子繞組絕緣帶來威脅，同時使變壓器勵磁電流劇增，引起變壓器的過勵磁和過磁通。 KA KT KS 過 負 荷 信 號 圖16 過負荷原理接線圖 200MW發(fā)電機組繼電保護 30 勵磁繞組過負荷保護 整定計算Iact= / kKh1LI式中 ——可靠系數，取 ——返回系數，取 ——正常運行最大勵磁電流，一般取 倍額定勵磁電流。 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 29 電流取自發(fā)電機中性點或機端 TA 三相電流。由于過負荷電流在大多數情況下是三相對稱的，因此，過負荷保護僅接入一相電流，各側的過負荷保護均經過同一時間繼電器發(fā)出信號，即采用接一相電流的電流繼電器和一個時間繼電器構成，帶延時動作于信號。 保護出口：全停。X??? ???? ? Ksen=50/6=＞3 ）相間電壓元件:Ksen=式中:——后備保護范圍末端金屬性三相短路時，保護安裝處的最大相間電壓。接線：LH發(fā)電機中性點 YH發(fā)電機出口 動作結果: 跳 DL，MK圖13 復合電壓過電流保護出口邏輯 反應外部相間短路的后備保護的整定計算（ 1 ）保護動作電流：Iact = / KkhNI式中: ——發(fā)電機額定電流NI ——可靠系數， ——返回系數， h 200MW發(fā)電機組繼電保護 26∴ Iact=8625=12176A ( 2 )負序電壓繼電器動作電壓按躲過正常運行時的不平衡電壓整定：Uact=式中U——額定相間電壓 ∴ Uact=100=6V ( 3 )接在相間的低電壓繼電器動作電壓按躲過電動機自啟動的條件整定，此外還應躲過失去勵磁時的非同步運行方式是的電壓降：Uact=∴ Uact=100=60V( 4 )靈敏系數按后備保護范圍末端進行校驗:Ksen≥1 )電流元件：當發(fā)電機定子繞組為星形接線，并且保護用的電流互感器也接成星形時：Ksen=——后備保護范圍末端金屬性不對稱短路時，通過保護的最小一次穩(wěn)態(tài)電流 ?????∴ Ksen=＞2 )負序電壓元件：Ksen=——后備保護范圍末端金屬性不對稱短路時，保護安裝處的最小負序電壓。但三相短路時母線電壓均很低，小于 KV 的返回電壓，故 KV 保持動作狀態(tài)，此時相當于低電壓啟動的過電流保護。負序電壓元件和反映相間電壓的低電壓元件，兩者構成或門關系。通常在微機保護中可通過改變設置變成簡單過流保護或低壓起動的過流保護，具有更好的適應性，廣泛用于各種中小發(fā)電機。由于外部短路，非周期重合閘以及系統(tǒng)震蕩而引起過電流。電流啟動元件由接于相電流的 3 個繼電器構成，電壓啟動元件由反應不對稱短路的負序電壓繼電器 U2 和反應對稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器 KV 構成。為了防止外部短路所引起的過電流和作為發(fā)電機的后備保護，在發(fā)電機上可裝設過電流保護或帶低電壓起動的過電流保護，如這種保護的靈敏度不夠或為了簡化接線，也可裝設負序過電流保護或復合電壓起動的過電流保護。 低勵失磁保護的輔助判據有： （1)負序電壓元件； （2)勵磁低電壓元件； （3)延時元件。經輔助判據“與門”輸出，短延時動作于發(fā)電機解列。自同步及電壓回路斷線等情況下不誤動作，當失磁后母線電壓低于允許置時，失磁保護帶時限動作于斷路器跳閘，當母線電壓未低于允許值時，保護帶時限動作于信號，同時動作于切換勵磁回路和自動減出力，可作為失磁保護的判據有： 整定計算： 內蒙古農業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 21系統(tǒng)側主判據——高壓母線三相同時低電壓繼電器。3 在發(fā)電機外部故障，電力系統(tǒng)震蕩，