【正文】 0G2????????????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。 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 。 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 。 靈敏段動作于跳閘時 ， 還需經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 的變比自動轉換 。 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 。 （ 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 。 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開口三角形 ， 或通過軟件計算 ， 采用基波零序 。 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 。 低電壓保護設一段跳閘段 ， 延時可整定 。過電壓保護反應機端三相相間電壓 ， 動作于跳閘出口 。 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 。 （ 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 。 有兩種典型保護：定時限和反時限過電流保護 。 ≥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 。 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：轉子負序發(fā)熱常數(shù) 。 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 。 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 。 GNact II .39。 保護動作量取機端 、 中性點的負序電流 。 負序電流的危害： （ 1） 負序電流產生負序磁場 ， 其旋轉方向與機組轉向相反 ，故將以兩倍的同步轉速掃過轉子的表面 ， 在轉子繞組及轉子鐵芯表面感應出 100HZ的交流電流 ， 使轉子局部過熱 。當裝置判斷出本側 TV 斷線時： ? 若“ TV斷線保護投退原則 ”控制字為‘ 1’ 時，表示復合電壓元件不滿足條件； ? 若‘ TV 斷線保護投退原則 ’控制字為‘ 0’ 時，表示復合電壓元件滿足條件，這樣復合電壓閉鎖過流保護就變?yōu)?純過流保護 。對于自并勵發(fā)電機，過流保護必須經復合電壓閉鎖。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 ?(2)電流記憶功能： ?對于自并勵發(fā)電機，在短路故障后電流衰減變小，故障電流在過流保護動作出口前可能已小于過流定值，因此，復合電壓過流保護起動后，過流元件需帶記憶功能，使保護能可靠動作出口。 ?(1)復合電壓元件： ?復合電壓元件由相間低電壓和負序電壓或門構成，有兩個控 制字（即過流 I段經復壓閉鎖，過流 II段經復壓閉鎖）來控制過流 I 段和過流 II 段經復合電壓閉鎖。復合電壓過流設兩段定值、各一段延時， 第Ⅰ 段 動作于跳母聯(lián)開關或其他開關， 第 Ⅱ 段 動作于停機。當相間電流的工頻變化量大于 時，起動元件動作。取 ，保證在系統(tǒng)振蕩和頻率偏移情況下，保護不誤動。 75m? ??最 靈 敏 角第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 ?(3)阻抗元件的比相動作方程 ?（ 4）阻抗保護啟動元件動作方程 ?阻抗保護的起動元件采用 相間電流工頻變化量起動 或 負序電流元件起動 ，開放 500ms，期間若阻抗元件動作則保持。 ?阻抗保護的方向指向由整定值整定實現(xiàn)，一般正方向指向發(fā)電機外。普 通T V 的 U2閉 鎖 匝 間 保 護信 號信 號??UUUUc ab ca b????、m a x＞＞電壓平衡式 TV斷線邏輯框圖 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 一 、 相間短路的后備保護 相間阻抗保護 發(fā)電機復合電壓過流保護 二 、 發(fā)電機定子負序過負荷保護 三 、 發(fā)電機定子過負荷保護 四 、 發(fā)電機定子電壓保護 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 一 、 相間短路的后備保護 相間阻抗保護 ?在發(fā)電機機端配置相間阻抗保護，作為發(fā)電機相間故障的后備保護，電壓量取發(fā)電機機端 TV1相間電壓 ，電流量取發(fā)電機后備電流通道 相間電流 。t0出 口)33(00 lUU ?)( nzUUK???UU033hUU0033專 用 T V 斷 線P20 l＞＞＞0出 口信 號T A 斷 線amp。 ＞信 號amp。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 A B C( a )( b )E A = ( 1 α ) E AE C.E B.α發(fā) 電 機 定 于 繞 組 匝 間 短 路 及 其 相 量 圖（ a ) 匝 間 短 路 （ b ) 三 相 電 動 勢 相 量 圖第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 接線原理 ABC定 子 繞 組專 用 T V裝 置 交 流 模 件3U0第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 動作判據(jù) 零序電壓基波通道與三次諧波通道相互獨立 ， 并采用硬件濾波回路和軟件濾波算法濾去零序電壓基波通道的三次諧波分量 ， 濾去三次諧波電壓通道的基波分量 。 機端對中性點的零序序電壓為 縱向零序電壓 ， 取自機端專用 TV的開口三角輸出端 。 ★ 定子繞組單相接地時 ， 故障相對地電壓等于零 ， 中性點對地電壓為相電壓 ， 三相定子繞組對中性點電壓仍然對稱 ，不出現(xiàn)機端對繞組中性點的零序電壓 。 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 （ 2） 動作特性及動作值的整定： 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 三峽機組裂相橫差保護： 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 三峽機組各種差動保護的動作特性 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 二 、 縱向零序電壓式匝間保護 構成原理 該保護反映的是發(fā)電機縱向零序電壓的 基波分量 ， 并用其三次諧波增量 作為制動量 。正常運行時，兩支路電流相等，差動電流為為不平衡電流；發(fā)生匝間短路時，由于兩支路電路不再相等，差動電流超過整定值后，將觸發(fā)保護動作。 點之間的電位幾乎相同，保護也將出現(xiàn)有死區(qū)。αα1α2同 相 不 同 繞組 匝 間 短 路αikik某 一 繞 組 內部 匝 間 短 路當 α1 α2之差值很小時，將不會有環(huán)流 , 保護也將出現(xiàn)有死區(qū)。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 4） 橫差動保護在下列情況下存在死區(qū)： 當 α 較小時，短路電流 ik也較小 , 保護不能動作。 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 2） 動作特性及動作整定值 dIzdINTAIn.maxI相1brkK ?動作區(qū) 高定值段橫差保護： 相當于傳統(tǒng)單元件橫差保護，動作電流按躲過外部短路最大不平衡電流整定，通?？扇? ( 0 .0 2 ~ 0 .0 3 ) NzdTAIIn?高靈敏橫差保護： 動作電流按躲過發(fā)電機正常運行時最大不平衡電流整定，可靠系數(shù)大于 2，一般可?。? 0 .0 5 NzdTAIIn?在發(fā)電機勵磁回路一點接地動作后，為防止勵磁回路發(fā)生瞬時性兩點接地時橫差保護誤動，保護切換為 ～ 。 裝 置 交 流 模 件發(fā) 電 機 定 子 繞 組ABCNN? 橫差動保護電流互感器，發(fā)電機正常運行和外部短路時，有不平衡電流，主要分別為基波和三次諧波，但很小。點電位不再相等 。 正常情況下： 每個并聯(lián)分支的電勢相等 ， 各供出一半的負荷電流 ， 因此 N與 N‘點電位相等 。 ?工頻變化量概念如下： 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 NMKNM正 常 運 行ME KMZ KNZSMZNEMIMUMESMZSNZNESNZMIMUKKU?K0UK0U??KNZKMZNMME KMZ KNZSMZNEMIMUSNZ短 路短 路 點 電 壓的 疊 加故 障 前 狀 態(tài) KU?SMZ MI?MU?MKSNZNNMMESMZ NESNZLILUK K0U KNZKMZKMZ KNZ短 路 附 加 狀 態(tài) 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 1） 動作特性 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 ?（ 2）動作方程 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 第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 53水輪發(fā)電機定子繞組匝間短路保護 一 、 橫差保護 二 、 縱向零序電壓式匝間保護 AB Cαα1α2NN`..αα1α2第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 一 、 橫差保護 是發(fā)電機定子繞組匝間短路 （ 同分支匝間短路及同相不同分支之間的匝間短路 ） 、 線棒開焊的主保護 ，也能保護定子繞組相間短路 。T A 斷 線 信 號只 一 相動 作A 相 差 動第五章 水輪發(fā)電機的繼電保護 （ 4） 定值的整定