主设备异常运行的其它保护.ppt

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1、主设备异常运行的其它保护（一）过负荷保护1、发电机的过负荷对于大型发电机，定子和转子的材料利用律很高,其热容量与铜损的比值较小，因而热时间常数也比较小。通常在发电机定子绕组内总是装有热偶元件，反应定子绕组过负荷。但因热偶元件与铜导线间隔着绝缘层，而且热偶元件本身还有一定的热时间常数，因而不能迅速反应发电机的负荷变化。在转子励磁绕组内，就连这样的热偶元件也没有。因此，为防止受到过负荷的损害，大型发电机都要装设反应定子绕组和励磁绕组平均发热状况的过负荷保护装置。设发电机定子绕组（或转子绕组）正常运行的电流为，绕组

2、铜损为。当电流由增大为时，1相应的铜损将由增大到。若铜损所产生的热量毫不散失地储存在绕组之中，则绕组的温度按指数规律由上升到，如图81所示。在铜损由升到时，近似地认为温度随时间t线性上升，则在时间内绕组的温升为：（8-1-1）其中：—绕组的热容量。注意到铜损与电流的平方成正比，则式（8-1-1）变为：（8-1-2）对于给定的温升，则可得到相应的允许时间图81绕组温度上升规律2与电流的关系式为：（8-1-3）其中：一般发电机都给出过负荷倍数和相应的持续时间。例如，一直接冷却的汽轮发电机，其定子绕组的过负荷能力为

3、1.3倍额定电流下允许持续时间为60s，由式（8-1-3）可算出常数；励磁绕组的过负荷能力为1.25倍额定电流下允许持续60s，同理算出常数。已知K值之后，即可求出对应于给定电流的允许时间。对于的汽轮发电机，一般应能承受1.5倍定子额定电流、历时30s，不发生有害变形和损伤，但每年不得超过2次，由式（8-1-3），当，3，可得：。内冷式发电机的励磁绕组，要求能承受短时的过负荷（以直流过电压表示）能力如表7所示。实际运行中，可以用过电压代表过电流。发电机除定子绕组和励磁绕组的过负荷问题之外还有转子表层由于负序电

4、流引起的过负荷。针对这三个部位，要装设三套过负荷保护。103060120208146125112表7励磁绕组短时过负荷能力42、定子绕组的过负荷保护大型发电机定子绕组的过负荷保护，一般由定时限和反时限两部分组成。保护装置的构成形式，与负序过电流保护相似。定时限部分的动作电流，按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定，经延时动作于信号。反时限部分的动作特性，按式（8-1-3）确定，其中取等于额定电流，保护动作于解列或程序跳闸（即首先关闭主汽门或导水叶，随后逆功率继电器动作，最后才断开主断路器，这种程序

5、跳闸保证机组不发生飞车灾难性事故）。定子绕组过负荷保护，可以采用三相式，引入三相电流，电压形成回路的输出电压决定于三相中最大的一相电流。这样，保护装置能够反应伴随不对称5短路之后发电机最严重的发热情况。但在实际上，常为了简化而采用单相式接线。负荷电流波动，振荡过程电流的变化，以及短路切除后的电压恢复过程中，流过发电机的电流不是恒定数值，定子绕组将出现发热和散热的交替过程。为了正确反应发电机定子绕组温升，保护装置都要设置模拟热积累过程的环节。对于模拟式保护通常用电容充电和放电来模拟发热和散热特性。63、励磁绕组

6、的过负荷保护励磁绕组的过负荷保护，与定子绕组过负荷保护类似，也由定时限部分的动作电流按在正常励磁电流下能够可靠返回的条件整定。反时限部分的动作特性按式（8-1-3）来确定。对于300MW以下，采用半导体励磁系统的发电机，可只装设定时限励磁绕组过负荷保护；300MW及以上发电机，装设定时限和反时限励磁绕组过负荷保护，后者作用于解列灭磁。大型发电机的励磁系统，有的用交流励磁电源或经不可控整流装置组成。对这种励磁系统，发电机励磁绕组的过负荷保护，可以配置在直流侧，也可以配置在交流侧。当有备用励磁机时，保护装置配置在

7、直流侧的好处是用备用励磁机时励磁绕组不失去保护，但此时需要装设比较昂贵的直流变换设备（直流互7感器或大型分流器）。为了使励磁绕组过负荷保护能兼作励磁机、整流装置及其引出线的短路保护，常把它配置在励磁机中性点侧，当中性点没有引出端子时则配置在励磁机的机端。此时，保护装置的动作电流要计及整流系数，换算到交流侧来。应指出，现代自动调整励磁装置，为防止励磁绕组过电流，都有过励限制环节，与励磁绕组过负荷保护有类似的功能，从保护功能方面看，励磁绕组过负荷保护可看作过励限制环节的后备保护。84、变压器的过负荷保护变压器的过

8、负荷也表现为绕组的温升发热，因此也可用图81和式（8-1-3）表示。必须说明，按式（8-1-3）构成的过负荷保护，其动作特性往往与发电机或变压器本身的过负荷能力（过负荷倍数与允许持续时间）不能较好配合，原因是电气设备的过负荷能力不能简单地以式（8-1-3）表达。以变压器为例，其过负荷能力与环境温度、过负荷前所带负荷、冷却介质温度、变压器负荷曲线及变压器设备状况等因素有关，要使过负荷保护性能与设备过负