水轮发电机继电保护

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1、水轮发电机继电保护失磁保护水轮发电机失去励磁后，一方面将从系统吸收大量的无功功率，引起电力系统的电压下降，另外发电机失磁后将过渡到异步运行，水轮发电机的异步功率较小，在异步运行时反应功率较大，而反应功率是以两倍转差变化的，因而发电机的有功功率将随反应功率而产生较大摆动，影响系统稳定运行，还可能导致发电机定子和转子过热.鉴于近期投产的水轮发电机均采用静止励磁，存在失磁的可能性，因此需装设失磁保护。目前失磁保护主要由按静稳边界或按异步边界整定的阻抗元件、判别系统电压降低的低电压元件、判别转子电压异常降低的元件以及防止误

2、动作的闭锁元件和延时元件等构成。失步保护大容量发电机失步时对系统影响较大，而且长时间的振荡电流将使定子绕组过热及端部遭受机械损伤，规程规定容量为300MW及以上的发电机宜装设失步保护。处于电动机工况的抽水蓄能机组由于失步期间机端电压大幅度波动，其输入功率亦将随之急剧变化，从而严重的扰乱了泵组的正常运行，必须要装设失步保护，将机组及时切除。失步保护可由双阻抗元件构成，也有在主轴上方装齿盘(其齿数与磁极数对应)，利用探头监侧其脉冲可获知转子的频率，并在保护装里中与系统的频率做比较，侧得功角变化，来判别机组是否失步。过电

3、压保护水轮发电机甩负荷后，转速将突然上升，可能导致定子电压过分升高，危及发电机绝缘，为此应装设过电压保护。该保护延时动作于灭磁和切除断路器。过负荷保护为保护发电机定子绕组过负荷，装设定时限过负荷保护;50MW及以上的水轮发电机装设定时限负序过负荷保护作为发电机转子表层过负荷保护，100MW及以上的水轮发电机还装设定时限转子绕组过负荷保护。对称短路故障时对灵敏性的要求;对于采用自并励励磁方式的发电机，为考虑短路电流衰减所产生的影响，防止后备保护拒动，采用低电压起动电流自保持的过电流保护或精确工作电流足够小的低阻抗保护

4、。定子绕组接地保护根据规程要求.容量为100MW及以上的发电机装设保护区为100%的定子接地保护，容量为100MW以下的发电机则装设保护区不小于90%的定子接地保护。过去发电机的中性点接地方式一般为：采用不接地或电压互感器接地方式;当接地电容电流大于允许值时，采用欠补偿的消弧线圈接地方式.将接地电流降至安全值以下。上述保护装置多采用带时限动作于信号的方式，让发电机在短时间内仍维持运行。近些年来，一些从国外引进的和国内部分大型水轮发电机，则着眼于首先保证发电机的安全以及考虑水电站正在逐步向少人和无人值班方向发展的趋势

5、，采用了保护装置动作于跳闸的方式。采用这一方式的发电机，其中性点大多经配电变压器接地，配电变压器的二次侧接有电阻，该电阻按单相接地故障时流过的有功电流与电容电流相当进行选择(一般不超过巧一30A)。此时保护应动作于立即跳闸。转子回路一点接地保护保护可采①叠加直流电压的一点接地保护.它用电压互感器的二次电压经整流后叠加于转子绕组的一极和大轴之间.保护装置则串接其中，这种方案在转子的正端接地和负端接地时灵敏性相差很大，不适用转子绝缘电阻原本较低的发电机。②叠加交流电压的一点接地保护.这种方案的缺点是灵敏性受转子回路对地

6、电容值的影响，如电容较大，正常时就有较大电容电流通过，势必影响保护的灵敏性，此外在发生励磁电压突变，外部短路振荡等暂态过程中，有可能误动.因此不适用大机组。针对故障和不正常运行的类型，水轮发电机装设有纵联差动保护、定子绕组匝间短路保护、过电流保护、定子绕组接地保护、转子回路一点接地保护、失磁保护、失步保护、过电压保护、过负荷保护等。纵联差动保护除容量在1MW及以下的发电机采用电流速断、低电压或过电流作为发电机及其引出线的相间短路保护外，较大容量的发电机均装设带速饱和变流器或具有比例制动特性的差动继电器来保护发电机及

7、其引出线的相间短路故障。近期来少数大型发电机还采用了不完全纵联差动保护及适应多分支分布中性点接线方式的差动保护。带速饱和变流器的电磁型差动继电器，它接入的是发电机中性点和机端引出线相同各相的差电流，利用速饱和变流器通过非周期电流时的饱和特性，有利于躲过保护区外部短路产生的不平衡电流引起的误动作，但延缓了保护的动作速度。比例制动式差动继电器分别设有差动线圈和制动线圈，差动线圈接人的是发电机中性点和机端引出线相同各相的差电流，制动线圈流过的电流则分别为发电机中性点侧和机端引出线侧的电流，它是一种在外部短路时有很强的制动

8、能力，在内部短路时可大大提高保护灵敏性的差动继电器，使用比较普遍。不完全纵联差动保护适用于定子绕组具有多个并联分支，且引取发电机中性点侧的全电流比较困难的大型水轮发电机，其时发电机中性点侧只是将部分分支的电流互感器与反应整个相电流的出口侧电流互感器和差动继电器共同组成一套不完全纵联差动保护。采用多分支分布中性点接线方式的大型水轮发电机，采用通常的完全纵联差动