【正文】 經消弧線圈接地當發(fā)電機內部單相接地時流經接地點的電流為發(fā)電機與發(fā)電機有直接電聯(lián)系的個元件的對地電容之和根據規(guī)程規(guī)定當發(fā)電機的接地電容電流等于或大于其安全電流時應 裝設動作于跳閘的接地保護當接地電流小于安全電流時一般裝設作用于信號的接地保護 發(fā)電機定子繞組單相接地故障的分析 定子繞組的單相接地故障的零序電壓 正常運行時發(fā)電機機端三相電壓時對稱的當發(fā)電機機端 U 相發(fā)生金屬性接地故障時 U 相對地電壓其他兩相對地電壓升高倍顯然當發(fā)電機一相金屬性接地時極端零序電壓的大小等于發(fā)電機故障前的相電壓當發(fā)電機 U 相接地發(fā)生定子繞組距中性點處則各相機端對地電壓將隨著故障點的位置不同而改變當接地點發(fā)生在中性點處時發(fā)電機零序電壓的大小等于故障前想電動勢的倍 2 正常運行和定子單相接地時三次諧波電壓 分布 1 正常運行時三次諧波電壓分布任何一臺發(fā)電機的相電動勢中都含有諧波分量在設計發(fā)電機時利用發(fā)電機繞組的分布和短節(jié)距來消除 5次 7次諧波以消除對電壓波形的影響而三次諧波的相序屬零序分量在線電壓中可以將它消除但在相電動勢中依然存在根據大量實測資料表明每臺發(fā)電機的相電動勢中約有 2～10 的三次諧波分量 當發(fā)電機中性點對地接地時正常運行情況下發(fā)電機機端的三次諧波電壓總是小于中性點側的三次諧波電壓極限情況當發(fā)電機出線端開路即時當發(fā)電機中性點經消弧線圈接地時正常運行情況下機端三次諧波電壓比中性點側的三次諧波電壓更小因此發(fā) 電機正常運行時機端三次諧波電壓總是小于中性點側的三次諧波電壓 2 距中性點處發(fā)生單相接地時三次諧波分布當發(fā)電機定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時不論發(fā)電機中性點有無消弧線圈恒有可見發(fā)電機中性點接地時發(fā)電機機端接地時當 05 時 二．反應基波零序電壓的定子接地保護 根據發(fā)電機單相接地時定子回路出現(xiàn)零序電壓且零序電壓的大小與接地點的位置有關的特點 利用機端電壓互感器開口三角繞組的輸出電壓構成了反應基波零序電壓的零序電壓的定子接地保護該保護的過電壓元件檢測發(fā)電機機端電壓互感器二次側開口三角形的輸出電壓當檢測的電壓大于保護的 動作整定值時過電壓元件動畫做發(fā)信號 由于正常運行時發(fā)電機相電壓中含有三次諧波因此在機端電壓互感器開口三角形繞組一側也有三次諧波電壓輸出此外當變壓器高壓側發(fā)生接地故障時由于變壓器高低繞組之間由耦合電容存在發(fā)電機機端也產生零序電壓為了保證保護動作的選擇性保護裝置的整定值應避開正常運行時的不平衡電壓包括三次諧波電壓以及變壓器高壓側接地時在發(fā)電機機端產生的零序電壓 根據運行經驗保護的起動電壓一般整定為 15～ 30KV 左右考慮采用性能良好的三次諧波濾過器后其動作值可降至 5～ 10KV 顯然保護在中性點附近有 5～ 10的死區(qū)若 定子繞組經過渡電阻 Rf 單相接地時則死區(qū)更大這對于大中型發(fā)電機是布允許的因此在大中型發(fā)電機上應裝設能反應 100 定子繞組單相接地保護 三．基波零序電壓和三次諧波電壓構成的 100 定子接地保護 1 保護的原理分析 基波零序電壓和三次諧波構成的 100 定子接地保護由兩部分組成一部分是極薄電壓保護另一部分是三次諧波電壓保護即基波零序電壓保護來反應發(fā)電機85～ 95 的定子繞組單相接地由三次諧波電壓保護來反應發(fā)電機中性點附近定子繞組的單相接地為提高可靠性兩部分的保護區(qū)應重疊無論發(fā)電機中性點有無消弧線圈正常運行時機端三次諧波電壓比 中性點側的三次諧波電壓而在距中性點50 范圍內接地時 基波零序電壓和三次諧波構成的 100 定子接地保護的動作判據為 式中為發(fā)電機機端零序電壓 為基波零序電壓整定值 和 分別為機端 TV 和中性點 TV 開口三角形開口繞組輸出的三次諧波分量為三次諧波比例整定值 零序電壓判據和三次諧波判據各有獨立的出口回路以滿需不同配置的要求利用三次諧波構成的接地保護由于反應中性點側附近定子繞組的單相接地故障在該保護范圍內定子繞組單相接地時零序電壓較小該保護動作與信號由于反應機端零序電壓的接地保護范圍內發(fā)生接地故障時零序電壓較大該保護可 動作與跳閘或信號 2 保護的整定計算 1 三次諧波電壓保護 設正常運行時三次諧波電壓比值為實測最大值則取 2 基波零序電壓保護 該保護的動作電壓按躲過正常運行時中性點側但想電壓互感器或機端電壓互感器開口三角形繞組的最大不平衡電壓整定即 式中 基波零序電壓保護整定值 可靠系數(shù)取 12～ 13 實測基波不平衡電壓 當＜ 10V 時應校驗高壓系統(tǒng)接地短路時傳遞到機端的基波零序電壓以避免保護誤動作 3 保護動作邏輯框圖 第三節(jié) 主變壓器接地保護 變壓器的接地保護又稱變壓器的零序保護用于中性點 直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器以反應變壓器高壓繞組引出線上的接地短路并作為變壓器主保護和相領母線線路接地故障的后備保護電力變壓器的接地保護通常由主變壓器零序電壓元件主變壓器零序電流元件主變壓器間隙零序電流元件及時間元件構成根據變壓器中性點的接地方式進行選擇配置 一中性點直接接地的變壓器接地保護 1 保護原理 中性點直接接地的變壓器接地保護通常采用兩段零序電壓保護零序電流均由變壓器中性點電流互感器的二次側獲得每段保護均設置兩個動作時限保護每段動作后都以較短時限跳開母聯(lián)絡斷路器或三繞組變壓器中壓側由源斷路器以減小故障 范圍以較長時限跳開高壓側斷路器 2 保護邏輯框圖 為防止變壓器與系統(tǒng)并列前其高壓側發(fā)生單相接地時變壓器的接地保護誤動作誤跳母聯(lián)斷路器將變壓器接地保護動作于母聯(lián)段路器的跳閘回路經其高壓側斷路器的常開觸點 1QF1 閉鎖變壓器零序電流Ⅰ段保護的動作電流和動作時限分別與相鄰線路零序過電流保護第Ⅰ段或第Ⅱ段的動作電流及動作時限配合進行整定其中變壓器零序電流Ⅱ段保護的動作電流和動作時限分別與相鄰線路零序電流保護后備段的動作電流及動作時限配合進行整定其中 二中性點可能接地也可能不接地運行變壓器的接地保護 對于中性點可能接地也 可能不接地運行的每臺變壓器其接地保護需配兩套一套作為中性點接地運行方式時的接地保護另一套用于中性點不接地運行方式時的接地保護中性點接地運行方式時的接地保護通常采用兩段式零序過電流保護而中性點不接地運行方式時的接地保護通常采用零序過電壓保護重重保護的整定計算動作時限等與變壓器中性絕緣水平過電壓保護方式及并聯(lián)運行的變壓器臺數(shù)有關 1 全絕緣變壓器的接地保護 對于中性點可能接地也可能不接地運行的全絕緣變壓器當有數(shù)臺并列運行時要求其接地保護的動作行為是保護動作后應先切除中性點接地運行的變壓器后切除中性點不接地運行的變 壓器 當變壓器所連接的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時對中性點接地運行的變壓器利用兩段式零序過電流保護中的較短時限跳開母線聯(lián)絡斷路器以較長時限跳開高壓側斷路器對于中性點不接地運行的變壓器利用零序點過電壓保護經預定延時后跳開中性點不接地變壓器各側的斷路器零序過電壓保護的動作電壓整定值按躲過系統(tǒng)失去中性點且發(fā)生單相接地故障時所接 TV 二次繞組可能出現(xiàn)的最低電壓整定時一般取 180V 其動作時限只需躲過暫態(tài)過電壓的時限考慮無需與其他保護配合 2 分級絕緣且中性點不裝設放電間隙的變壓器 由于分級絕緣變壓器中性點處繞組的絕緣水平最低所 以對于此類變壓器接地保護動作行為的要求是保護動作后應先切除中性點不接地運行的變壓器后切除中性點接地運行的變壓器 為此對于分級絕緣且中性點不裝設放電間隙的變壓器其接地保護的配置為兩段式零序過電流保護和零序電流閉鎖的零序電壓保護兩段式零序過電流保護用于中性點直接接地運行方式零序電流閉鎖的零序電壓保護用于中性點不接地運行方式零序過電壓保護的動作時限要求小于零序過電流的長動作時限大于零序過電流保護的短動作時限這樣保證當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時中性點接地運行變壓器以零序過電流保護的短時限跳開母線聯(lián)絡斷路器使兩臺變壓器分列運 行解列后若故障消失則表明故障不在本變壓器保護范圍內解列后若故障仍存在對于中性點不接地變壓器可由零序過電壓經一動作時限先跳閘切除故障對于中性點接地變壓器由于仍有零序電流而閉鎖零序過電壓保護只能以零序過電流保護的長動作時限跳閘最終切除故障 3 分級絕緣且中性點裝設放電間隙的變壓器的接地保護 根據分級絕緣變壓器接地保護動作行為的要求對于分級絕緣且中性點裝設放電間隙的變壓器接地保護的配置為兩段式零序過電流保護用于中性點直接接地運行放電間隙零序過電流及零序過電壓保護用于變壓器中性點經放電間隙接地運行方式 當系統(tǒng)發(fā)生單相 接地故障時中性點經放電間隙接地運行的變壓器以無時限的間隙零序過電流跳開母線聯(lián)絡斷路器或高壓側斷路器若放電間隙零序過電流保護未動作則以帶時限的零序過電壓保護跳開母線聯(lián)絡斷路器或高壓側斷路器中性點直接接地變壓器仍以較短時限跳開母線聯(lián)絡斷路器以較長時限跳開直接接地變壓器高壓側斷路器 第四章 反應發(fā)電機異常運行的保護 第一節(jié) 發(fā)電機過負荷保護 發(fā)電機的過負荷通常是由于系統(tǒng)中切除了電源生產過程中出現(xiàn)的短時沖擊性負荷大型電動機自啟動發(fā)電機強行勵磁失磁運行同期誤操作及振蕩等原因引起的對于發(fā)電機由于定子和轉子的材料利用率很 高其熱容量和銅損的比值較小因而熱容量常數(shù)也較小因此為了充分利用發(fā)電機的過載能力而又不導致受過負荷的損害發(fā)電機上需裝設三套過負荷保護分別反應定子繞組轉子繞組和轉子表層的過負荷且過負荷保護的動作特性應分別與發(fā)電機對應允許過負荷的特性相配合 一．定子繞組的過負荷保護 對于非直吹冷卻方式的中小型發(fā)電機定子繞組的過負荷保護采用單相式定時限電流保護經延時動作與信號 保護的電流按在發(fā)電機長期允許的負荷電流下能可靠返回的條件整定即 式中 發(fā)電機額定電流 可靠系數(shù)取 15 返回系數(shù)取 085 保護的動 作時限應與發(fā)電機在過負荷條件下允許的時間相配合并大于相間短路后備保護最大延時 對于直接冷卻的大中型發(fā)電機定子繞組的過負荷保護由定時限電流保護和反時限電流保護兩部分組成定時限部分經延時動作與信號有條件時可動作于自動減負荷反時限部分按反時限特性動作與跳閘 二．轉子繞組的過負荷保護 轉子繞組過負荷保護的配置與整定原則和定子繞組過負荷保護相似對于30MW 及以上的發(fā)電機轉子繞組過負荷保護由定時限電流保護和反時限電流保護兩部分組成定時限部分經延時動作與信號反時限部分動作于解列滅磁 定時限過負荷保護的動作電流按發(fā)電機正常 運行最大勵磁電流下能可靠返回的條件整定計算公式與定子繞組過負荷保護計算公式相同反時限過負荷保護按進行整定 三．轉子表層的過負荷保護 當發(fā)電機三相負荷不對稱或系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時定子繞組中的負序電流產生旋轉磁場該磁場旋轉的方向與轉子運動方向相反以兩倍同步速度切割轉子轉子中感應出 100HZ 交變電流該電流使轉子本體端部護環(huán)內表面等處因電流密度過大而過熱灼傷甚至引起護環(huán)松脫導致發(fā)生重大事故另外在定子轉子之間產生的 100HZ 交變電磁力矩的作用下機組會發(fā)生振動為防止以上事故的發(fā)生發(fā)電機應裝設轉子表層負序過負荷保護即反時 限負序電流保護同時該保護還可以兼作系統(tǒng)不對稱故障的后備保護 對于中小型的發(fā)電機轉子表層的負序過負荷保護通常采用兩段式定時限負序電流保護Ⅰ段動作電流按與相鄰元件后備保護配合的條件整定一般取經 3～5s 延時后動作于跳閘Ⅱ段動作電流按躲過發(fā)電機長期允許的負序電流一般取經5～ 10s 延時后動作于信號 大型發(fā)電機組轉子表層負序過負荷保護一般由定時限負序電流保護反時限負序電流保護兩部分組成定時限負序電流保護動作與信號反時限負序電流保護動作于跳閘定時限負序電流保護的動作電流按在發(fā)電機長期允許的負荷電流下能可靠返回的條件整定反 時限負