《水輪發(fā)電機(jī)的保護(hù)》PPT課件.ppt

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1、水 電 站 自 動 化n 重 慶 電 力 高 等 專 科 學(xué) 校 n發(fā) 電 機(jī) 是 電 力 系 統(tǒng) 中 十 分 重 要 和 貴 重 的 設(shè) 備 ，發(fā) 電 機(jī) 的 安 全 運(yùn) 行 直 接 影 響 電 力 系 統(tǒng) 的 安 全 。n1、 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 故 障n2、 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 異 常 工 作 狀 態(tài)n3、 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 保 護(hù) 配 置 一 、 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 故 障n1、 發(fā) 電 機(jī) 定 子 繞 組 相 間 短 路n 定 子 繞 組 相 間 短 路 會 產(chǎn) 生 很 大 的 短 路 電 流 ， 嚴(yán) 重 損 壞 發(fā) 電機(jī) ， 甚 至 引 起 火 災(zāi) 。n2、 發(fā) 電

2、機(jī) 定 子 繞 組 匝 間 短 路n 定 子 繞 組 匝 間 短 路 會 產(chǎn) 生 很 大 的 環(huán) 流 ， 引 起 故 障 處 溫 度 升高 ， 使 絕 緣 老 化 ， 甚 至 擊 穿 絕 緣 發(fā) 展 為 單 相 接 地 或 相 間 短 路 ，擴(kuò) 大 發(fā) 電 機(jī) 損 壞 范 圍 。 n3、 發(fā) 電 機(jī) 定 子 繞 組 單 相 接 地 n定 子 繞 組 單 相 接 地 是 發(fā) 電 機(jī) 易 發(fā) 生 的 一 種 故 障 。 單 相 接 地 后 ，其 電 容 電 流 流 過 故 障 點(diǎn) 的 定 子 鐵 芯 ， 當(dāng) 此 電 流 較 大 或 持 續(xù) 時間 較 長 時 ， 會 使 鐵 芯 局 部 熔 化 。

3、一 、 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 故 障n4、 發(fā) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 繞 組 一 點(diǎn) 接 地 和 兩 點(diǎn) 接 地n轉(zhuǎn) 子 繞 組 一 點(diǎn) 接 地 ， 對 發(fā) 電 機(jī) 沒 有 直 接 危 害 。 兩 點(diǎn) 接 地 則 轉(zhuǎn)子 繞 組 一 部 分 被 短 接 ， 不 但 會 燒 毀 轉(zhuǎn) 子 繞 組 ， 而 且 由 于 部 分繞 組 短 接 會 破 壞 磁 路 的 對 稱 性 ， 造 成 磁 勢 不 平 衡 而 引 起 機(jī) 組劇 烈 振 動 ， 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 后 果 。 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 是 凸 極 結(jié) 構(gòu) ， 機(jī) 組劇 烈 振 動 后 會 破 壞 各 軸 承 與 軸 瓦 之 間 的 間 隙 ， 造

4、 成 “ 拉 瓦 ” ，排 除 故 障 需 要 相 當(dāng) 長 的 停 機(jī) 時 間 ， 故 絕 不 允 許 轉(zhuǎn) 子 繞 組 兩 點(diǎn)接 地 現(xiàn) 象 出 現(xiàn) 。 n5、 發(fā) 電 機(jī) 失 磁n由 于 轉(zhuǎn) 子 繞 組 斷 線 、 勵 磁 回 路 故 障 或 滅 磁 開 關(guān) 誤 動 等 原 因 ，將 造 成 轉(zhuǎn) 子 失 磁 ， 失 磁 故 障 不 僅 對 發(fā) 電 機(jī) 造 成 危 害 ， 而 且 對電 力 系 統(tǒng) 安 全 也 會 造 成 嚴(yán) 重 影 響 。 發(fā) 電 機(jī) 失 去 勵 磁 后 ， 運(yùn) 行狀 態(tài) 將 變 為 電 動 機(jī) 運(yùn) 行 。 故 不 允 許 發(fā) 電 機(jī) 失 磁 后 繼 續(xù) 運(yùn) 行 。 二 、

5、發(fā) 電 機(jī) 的 不 正 常 工 作 狀 態(tài)n1、 由 于 外 部 短 路 、 非 周 期 合 閘 以 及 系 統(tǒng) 振 蕩 等 原 因 引 起 的過 電 流 。n2、 過 負(fù) 荷n3、 過 電 壓n特 別 是 水 輪 發(fā) 電 機(jī) ， 因 其 調(diào) 速 系 統(tǒng) 慣 性 大 ， 在 突 然 甩 負(fù) 荷 時 ，將 引 起 過 電 壓 。n4、 逆 功 率 n發(fā) 電 機(jī) 逆 功 率 保 護(hù) 又 稱 功 率 方 向 保 護(hù) 。 一 般 而 言 ， 發(fā) 電 機(jī) 的功 率 方 向 應(yīng) 該 為 由 發(fā) 電 機(jī) 流 向 母 線 ， 但 是 當(dāng) 發(fā) 電 機(jī) 失 由 于 某種 原 因 ， 發(fā) 電 機(jī) 有 可 能 變 為

6、 電 動 機(jī) 運(yùn) 行 ， 即 從 系 統(tǒng) 中 吸 取 有功 功 率 ， 這 就 是 逆 功 率 。 當(dāng) 逆 功 率 達(dá) 到 一 定 值 時 ， 發(fā) 電 機(jī) 的保 護(hù) 動 作 ， 或 動 作 于 發(fā) 信 號 或 動 作 于 跳 閘 。 三 、 水 力 發(fā) 電 機(jī) 的 保 護(hù) 配 置n（ 一 ） 一 般 原 則n 電 壓 在 3kV及 以 上 、 容 量 在 6MW以 上 550MW及 以 下 的 發(fā) 電 機(jī) 應(yīng)按 本 節(jié) 中 的 規(guī) 定 ， 對 下 列 故 障 及 異 常 運(yùn) 行 方 式 ， 裝 設(shè) 相 應(yīng) 的保 護(hù) 裝 置 ：n 1、 定 子 繞 組 相 間 短 路 ：n 2、 定 子 繞 組

7、 匝 間 短 路 ；n 3、 定 子 繞 組 接 地 ；n 4、 發(fā) 電 機(jī) 外 部 相 間 短 路 ； n 5、 定 子 繞 組 過 電 壓 ；n 6、 定 子 繞 組 過 負(fù) 荷 ；n 7、 轉(zhuǎn) 子 表 層 （ 負(fù) 序 ） 過 負(fù) 荷 ；n 8、 勵 磁 繞 組 過 負(fù) 荷 ；n 三 、 水 力 發(fā) 電 機(jī) 的 保 護(hù) 配 置n（ 一 ） 一 般 原 則n 9、 勵 磁 回 路 一 點(diǎn) 接 地 ；n 10、 勵 磁 電 流 異 常 下 降 或 消 失 ；n 11、 定 子 鐵 心 過 勵 磁 ；n 12、 調(diào) 相 運(yùn) 行 與 系 統(tǒng) 解 列 ；n 13、 發(fā) 電 機(jī) 逆 功 率 ；n 14

8、、 失 步 ； n 15、 軸 承 絕 緣 破 壞 。 三 、 水 力 發(fā) 電 機(jī) 的 保 護(hù) 配 置n（ 二 ） 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 動 作 結(jié) 果 的 解 釋n1、 停 機(jī) ： 斷 開 發(fā) 電 機(jī) 斷 路 器 、 滅 磁 ， 關(guān) 閉 導(dǎo) 水 葉 至 機(jī) 組 停機(jī) 狀 態(tài) ；n2、 解 列 滅 磁 ： 斷 開 發(fā) 電 機(jī) 斷 路 器 、 滅 磁 ， 關(guān) 導(dǎo) 水 葉 至 空 載 ；n3、 解 列 ： 斷 開 發(fā) 電 機(jī) 斷 路 器 、 關(guān) 導(dǎo) 水 葉 至 空 載 ；n4、 減 出 力 ： 將 水 輪 機(jī) 出 力 減 到 給 定 值 ；n5、 縮 小 故 障 影 響 范 圍 ： 例 如 斷 開

9、母 聯(lián) 斷 路 器 等 ； n6、 信 號 ： 發(fā) 出 聲 光 信 號 三 、 水 力 發(fā) 電 機(jī) 的 保 護(hù) 配 置n（ 三 ） 基 本 保 護(hù) 的 配 置n1、 縱 差 動 保 護(hù)n 反 應(yīng) 發(fā) 電 機(jī) 定 子 繞 組 及 其 引 出 線 的 相 間 短 路 故 障 ， 動 作 于瞬 時 跳 開 發(fā) 電 機(jī) 開 關(guān) 、 停 機(jī) 并 滅 磁 。n2、 橫 聯(lián) 差 動 保 護(hù)n當(dāng) 發(fā) 電 機(jī) 定 子 繞 組 有 2個 以 上 的 分 支 且 連 接 成 雙 星 形 ， 每 個分 支 都 有 引 出 線 時 ， 應(yīng) 裝 設(shè) 橫 聯(lián) 差 動 保 護(hù) 反 應(yīng) 定 子 繞 組 匝 間短 路 ， 動 作

10、 結(jié) 果 同 縱 差 動 保 護(hù) 。 n當(dāng) 不 滿 足 該 條 件 時 ， 取 消 該 保 護(hù) ， 待 故 障 發(fā) 展 為 相 間 短 時 ，用 縱 差 動 保 護(hù) 反 應(yīng) 。 n3、 零 序 保 護(hù)n 當(dāng) 發(fā) 電 機(jī) 電 壓 回 路 回 路 的 接 地 電 容 電 流 （ 未 經(jīng) 消 弧 線 圈 補(bǔ)償 ） 大 于 或 等 于 5A時 ， 保 護(hù) 動 作 于 跳 閘 、 停 機(jī) 、 滅 磁 。 當(dāng) 接地 電 容 電 流 小 于 5A時 ， 保 護(hù) 應(yīng) 動 作 信 號 。 對 單 機(jī) 容 量 100MW及以 上 的 發(fā) 電 機(jī) ， 應(yīng) 盡 量 裝 設(shè) 保 護(hù) 范 圍 為 100%的 接 地 保

11、護(hù) 。n4、 過 電 流 保 護(hù)n 一 般 應(yīng) 配 置 低 電 壓 過 流 或 復(fù) 合 電 壓 過 流 保 護(hù) 反 應(yīng) 外 部 短 路引 起 的 定 子 繞 組 過 電 流 狀 態(tài) ， 并 作 為 發(fā) 電 機(jī) 的 后 備 保 護(hù) 。n對 單 機(jī) 容 量 為 50MW及 以 上 的 發(fā) 電 機(jī) ， 一 般 裝 設(shè) 負(fù) 序 過 流 及 單相 低 電 壓 起 動 的 過 流 保 護(hù) 。 n5、 定 子 過 負(fù) 荷 保 護(hù)n 由 于 發(fā) 電 機(jī) 對 稱 過 負(fù) 荷 引 起 的 定 子 繞 組 過 流 ， 應(yīng) 裝 設(shè) 反 應(yīng)一 相 電 流 的 過 負(fù) 荷 保 護(hù) ， 延 時 動 作 于 信 號 。n6、

12、 定 子 過 電 壓 保 護(hù)n 反 應(yīng) 發(fā) 電 機(jī) 突 然 甩 負(fù) 荷 引 起 的 定 子 繞 組 過 電 壓 現(xiàn) 象 ， 延 時動 作 于 跳 開 關(guān) 、 停 機(jī) 、 滅 磁 。n7、 轉(zhuǎn) 子 繞 組 一 點(diǎn) 接 地 保 護(hù)n 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 一 般 裝 設(shè) 一 點(diǎn) 接 地 保 護(hù) 并 ， 延 時 動 作 于 信 號 。 n8、 轉(zhuǎn) 子 回 路 過 負(fù) 荷 ： 保 護(hù) 延 時 動 作 于 信 號 ， 有 時 要 求 解 列滅 磁 。 n9、 失 磁 保 護(hù)n 當(dāng) 不 允 許 失 磁 運(yùn) 行 時 ， 應(yīng) 在 自 動 滅 磁 開 關(guān) 斷 開 時 ， 連 跳 發(fā)電 機(jī) 斷 路 器 。n10

13、、 調(diào) 相 運(yùn) 行 保 護(hù) ： 反 應(yīng) 調(diào) 相 運(yùn) 行 從 系 統(tǒng) 解 列 ， 延 時 停 機(jī) 。n11、 過 勵 磁 保 護(hù) ： 低 定 值 延 時 動 作 于 信 號 和 減 勵 磁 電 流 ； 高定 值 動 作 于 延 時 解 列 滅 磁 。n12、 貫 流 式 、 斜 流 式 及 大 容 量 發(fā) 電 機(jī) 逆 功 率 保 護(hù) ： 延 時 解 列滅 磁 。n13、 大 容 量 發(fā) 電 機(jī) 失 步 保 護(hù) ： 一 般 作 用 于 信 號 ， 也 可 作 用 于解 列 或 自 動 減 負(fù) 荷 。 n14、 軸 電 流 保 護(hù) ： 動 作 于 信 號 或 延 時 解 列 滅 磁 。n15、 發(fā)

14、電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 表 面 （ 負(fù) 序 ） 過 負(fù) 荷 保 護(hù) ： 延 時 動 作 于 信 號 。 三 峽 電 站 發(fā) 電 機(jī) 保 護(hù) 的 配 置 三 峽 機(jī) 組 各 種 差 動 保 護(hù) 的 動 作 特 性 發(fā) 電 機(jī) 縱 差 動 保 護(hù) ,是 發(fā) 電 機(jī) 內(nèi) 部 及 引 出 線 上 短 路故 障 的 主 保 護(hù) 之 一 。n1、 保 護(hù) 接 線 與 構(gòu) 成 原 理n2、 完 全 差 動 保 護(hù) 動 作 值 整 定n3、 發(fā) 電 機(jī) 固 定 比 率 制 動 式 差 動 保 護(hù) n4、 發(fā) 電 機(jī) 變 比 率 制 動 式 差 動 保 護(hù)n5、 工 頻 變 化 量 比 率 制 動 式 差 動 保 護(hù)

15、n1、 保 護(hù) 接 線 與 構(gòu) 成 原 理 信號 跳 QF跳 滅 磁 開 關(guān)至 延 時 信 號 圖 中 ， KVI串 接 于 三 相 電 流 互 感 器 的 中 性 線 上 ， 反 應(yīng) 中 性 線 上 的 電 流 大 小 ， 作為 差 動 保 護(hù) TA斷 線 監(jiān) 視 用 ， 延 時 發(fā) 信 號 。 n完 全 差 動 保 護(hù) 能 反 應(yīng) 發(fā) 電 機(jī) 內(nèi) 部 及 引 出 線 上 的 相 間 短 路 、大 電 流 系 統(tǒng) 側(cè) 的 單 相 接 地 短 路 故 障 。 （ 但 不 能 反 應(yīng) 發(fā) 電 機(jī) 內(nèi)部 匝 間 短 路 及 分 支 開 焊 ） n不 完 全 縱 差 保 護(hù) 適 用 于 每 相 定

16、子 繞 組 為 多 分 支 的 大 型 發(fā)電 機(jī) 。 它 除 了 能 反 應(yīng) 發(fā) 電 機(jī) 相 間 短 路 故 障 ， 還 能 反 應(yīng) 定 子 線棒 開 焊 及 分 支 匝 間 短 路 。 其 基 本 原 理 是 利 用 定 子 各 分 支 繞 組間 的 互 感 ， 使 未 裝 設(shè) 互 感 器 的 分 支 短 路 時 ， 不 完 全 縱 差 保 護(hù)仍 能 可 靠 動 作 。 三 峽 機(jī) 組 n2、 常 規(guī) 完 全 差 動 保 護(hù) 動 作 整 定n（ 中 小 型 發(fā) 電 機(jī) ， 繞 組 無 分 支 ）n（ 1） 動 作 電 流 按 兩 個 條 件 整 定 （ 取 大 的 ）nA、 躲 開 二 次

17、側(cè) 不 平 衡 電 流 :nB、 躲 開 TA二 次 側(cè) 斷 線 影 響 n（ 2） 斷 線 監(jiān) 視 的 整 定n（ 3） 靈 敏 度 校 驗 3.max.max ss ap10% kop rel unb rel TAII K I K K K n （ ）GNop rel TAII K n 0.2 GNop TAII n 2)2( min. opksen IIK 常 規(guī) 保 護(hù) 還 要 選 擇 差 動繼 電 器 的 工 作 線 圈 和 平衡 線 圈 的 匝 數(shù) 。 n3、 固 定 比 率 制 動 式 差 動 保 護(hù) （ 完 全 差 動 和 不 完 全 差 動 ） n（ 1） 動 作 特 性 0d

18、 actI I 0 0( )d brk brk brk actI K I I I d sI I （ 2） 動 作 方 程 0 00 0 0( )d act brk brkd act brk brk brk brk brkd sI I I II I K I I I II I d T NI I I d T NFI I KI 完 全 縱 差 時 不 完 全 縱 差 時 brkI 2T NI I brkI 2T NFI KI K TA為 分 支 系 數(shù) ， 發(fā) 電 機(jī) 中 性 點(diǎn) 全 電 流 與 流 經(jīng) 不 完 全縱 差 一 次 電 流 之 比 。 （ 3） 邏 輯 框 圖 1發(fā) 電 機(jī) 不 完 全

19、縱 差 動 保 護(hù) 一 般 使 用 單 相 出 口 方 式 n（ 3） 邏 輯 框 圖 2發(fā) 電 機(jī) 完 全 縱 差 動 保 護(hù) 一 般 使 用 循 環(huán) 閉 鎖 出 口 方 式 （ 4） 定 值 的 整 定n比 率 制 動 系 數(shù) Kbrkn啟 動 電 流 Iact0n拐 點(diǎn) 電 流 Ibrk0n負(fù) 序 電 壓 U2 n差 動 速 斷 Isn靈 敏 度 校 驗 0.30.50.5brkbrkKK TA完 全 縱 差 ： 不 完 全 縱 差 ： （ 兩 側(cè) 差 動 型 號 不 同 時 ） 0 (0.20.3) /act NG TAI I n (0.50.8) /brk NG TAI I n2 (

20、912)U V(48) /d NG TAI I n (2).min 2ksen actIK I （ 機(jī) 端 兩 相 短 路 ） n4、 變 比 率 制 動 式 差 動 保 護(hù) 原 理 （ 1） n（ 1） 動 作 特 性 (34) /S NG TAI I n n（ 2） 動 作 方 程(34) / d NG TAI I n 高 值 比 例 差 動比 例 差 動差 動 速 斷 n4、 變 比 率 制 動 式 差 動 保 護(hù) 原 理 （ 2） n（ 1） 動 作 特 性 （ 三 峽 機(jī) 組 ） n（ 2） 動 作 方 程 （ 三 峽 機(jī) 組 ） n5、 工 頻 變 化 量 比 率 制 動 式 差

21、動 保 護(hù)n發(fā) 電 機(jī) 內(nèi) 部 輕 微 故 障 時 ， 上 述 穩(wěn) 態(tài) 差 動 保 護(hù) 由 于 負(fù)荷 電 流 的 影 響 ， 不 能 靈 敏 反 應(yīng) 。 為 此 可 配 置 發(fā) 電 機(jī)工 頻 變 化 量 比 率 差 動 保 護(hù) ， 并 設(shè) 有 控 制 字 方 便 投 退 。n工 頻 變 化 量 概 念 如 下 ： （ 1） 動 作 特 性 n（ 2） 動 作 方 程 一 、 橫 差 保 護(hù)是 發(fā) 電 機(jī) 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(hù) ，也 能 保 護(hù) 定 子 繞 組

22、相 間 短 路 。類 型 ：n單 元 件 橫 差 保 護(hù) （ 零 序 電 流 橫 差 保 護(hù) ）n裂 相 橫 差 保 護(hù) 1、 單 元 件 橫 差 保 護(hù) （ 零 序 電 流 橫 差 保 護(hù) ）適 用 于 每 相 定 子 繞 組 為 多 分 支 ， 且 有 兩 個 或 兩 個 以 上 中 性點(diǎn) 引 出 的 發(fā) 電 機(jī) 。正 常 情 況 下 ： 每 個 并 聯(lián) 分 支 的 電 勢 相 等 ， 各 供 出 一 半 的 負(fù)荷 電 流 ， 因 此 N與 N 點(diǎn) 電 位 相 等 。匝 間 短 路 時 ， 兩 個 繞 組 的 電 勢 不 再 相 等 ， 即 因 此 N與 N點(diǎn) 電位 不 再 相 等 。 （

23、 1） 構(gòu) 成 原 理 ： 裝 設(shè) 在 發(fā) 電 機(jī) 兩 個 中 性 點(diǎn) 連 線 上 的 橫 差 保護(hù) 。 N N 橫 差 動 保 護(hù) 電 流 互 感 器 ， 發(fā) 電 機(jī) 正 常 運(yùn) 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 。 發(fā) 生 匝 間 短 路 時 ， 有 較 大 的 電 流 通 過 電 流 互 感 器 。 （ 2） 動 作 特 性 及 動 作 整 定 值dI zdI NTAIn .maxI相1brkK 動 作 區(qū) 高 定 值 段 橫 差 保 護(hù) ： 相 當(dāng)于 傳 統(tǒng) 單 元 件 橫 差 保 護(hù) ， 動 作電

24、流 按 躲 過 外 部 短 路 最 大 不 平衡 電 流 整 定 ， 通 常 可 取(0.020.03) Nzd TAII n高 靈 敏 橫 差 保 護(hù) ： 動 作 電 流按 躲 過 發(fā) 電 機(jī) 正 常 運(yùn) 行 時 最 大不 平 衡 電 流 整 定 ， 可 靠 系 數(shù) 大于 2， 一 般 可 取 ：0.05 Nzd TAII n在 發(fā) 電 機(jī) 勵 磁 回 路 一 點(diǎn) 接 地 動 作 后 ， 為 防 止 勵 磁 回 路 發(fā) 生 瞬 時性 兩 點(diǎn) 接 地 時 橫 差 保 護(hù) 誤 動 ， 保 護(hù) 切 換 為 0.5 1.0S延 時 動 作 。 （ 3） 動 作 邏 輯 考 慮 到 在 發(fā) 電 機(jī) 轉(zhuǎn)

25、 子 繞 組 兩 點(diǎn) 接 地 短 路 時 發(fā) 電 機(jī) 氣 隙 磁場 畸 變 可 能 致 使 保 護(hù) 誤 動 ， 故 在 轉(zhuǎn) 子 一 點(diǎn) 接 地 后 ， 使 橫 差 保護(hù) 帶 一 短 延 時 動 作 。 （ 4） 橫 差 動 保 護(hù) 在 下 列 情 況 下 存 在 死 區(qū) ： 2、 裂 相 橫 差 保 護(hù)（ 1） 構(gòu) 成 原 理 ： 同 相 兩 分 支 的 兩 電 流 互 感 器 的 二 次 側(cè) ， 反 極 性 串 聯(lián) ， 將差 流 送 入 保 護(hù) 。 正 常 運(yùn) 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

26、 支 路 電 路 不 再 相 等 ，差 動 電 流 超 過 整 定 值 后 ， 將 觸 發(fā) 保 護(hù) 動 作 。 （ 2） 相 繞 組 多 并 聯(lián) 分 支 時 的 裂 相 橫 差 保 護(hù) ：將 每 相 如 a1、 a3、a5分 支 電 流 互 感 器TA2的 二 次 側(cè) 并 聯(lián) ，a2、 a4分 支 電 流 互感 器 TA2二 次 側(cè) 并聯(lián) ， 按 照 上 述 方 法構(gòu) 成 裂 相 橫 差 保 護(hù) ，見 下 圖 。 （ 2） 動 作 特 性 及 動 作 值 的 整 定 ： 0.4-0.5 三 峽 機(jī) 組 裂 相 橫 差 保 護(hù) ： 三 峽 機(jī) 組 各 種 差 動 保 護(hù) 的 動 作 特 性 二

27、、 縱 向 零 序 電 壓 式 匝 間 保 護(hù)1、 構(gòu) 成 原 理該 保 護(hù) 反 映 的 是 發(fā) 電 機(jī) 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 。 發(fā) 電 機(jī) 正 常 運(yùn) 行 或 相 間 短 路 時 ， 無 零 序 電 壓 。 定 子 繞 組 單 相 接 地 時 ， 故 障 相 對 地 電 壓 等 于 零 ， 中 性 點(diǎn)對 地 電 壓 為 相 電 壓 ， 三 相 定 子 繞 組 對 中 性 點(diǎn) 電 壓 仍 然 對 稱 ，不 出 現(xiàn) 機(jī) 端 對 繞 組 中 性 點(diǎn) 的 零 序 電 壓 。 （ 中 性 點(diǎn) 不 接 地 ） 當(dāng) 定 子

28、繞 組 發(fā) 生 匝 間 短 路 ， 形 成 縱 向 不 對 稱 （ 指 機(jī) 端 相對 于 中 性 點(diǎn) 不 對 稱 )時 ， 便 出 現(xiàn) 機(jī) 端 三 相 對 中 性 點(diǎn) 電 壓 不 對 稱 。 機(jī) 端 對 中 性 點(diǎn) 的 零 序 序 電 壓 為 縱 向 零 序 電 壓 ， 取 自 機(jī) 端 專用 TV的 開 口 三 角 輸 出 端 。 TV應(yīng) 全 絕 緣 ,其 一 次 中 性 點(diǎn) 不 允 許 接地 ， 而 是 通 過 高 壓 電 纜 與 發(fā) 電 機(jī) 中 性 點(diǎn) 聯(lián) 接 起 來 。 2、 接 線 原 理 3、 動 作 判 據(jù)零 序 電 壓 基 波 通 道 與 三 次 諧 波 通 道 相 互 獨(dú) 立

29、， 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 。保 護(hù) 采 用 兩 段 式 ， I段 為 次 靈 敏 段 ， II段 為 靈 敏 段 ：0 0 0 0l 0 0l 03 0300303 030 0l3 33 3 3 333 3 3 h nnhI U UII U U U U K U UUUU UK U U 段 ： 段 ： 并 且 （ ） （ ）測 得 的 零 序 電 壓 基 波測 得 的 零 序 電 壓 3次 諧 波三 次 諧 波 增 量、 、 保

30、 護(hù) 定 值 4、 邏 輯 框 圖為 防 止 專 用 TV一 次 斷 線 時 保 護(hù) 誤 動 ， 引 入 TV斷 線 閉 鎖 ； 另外 ， 為 防 止 區(qū) 外 故 障 或 其 他 原 因 產(chǎn) 生 的 縱 向 零 序 電 壓 使 保 護(hù)誤 動 ， 引 入 負(fù) 序 功 率 方 向 閉 鎖 。 電 壓 平 衡 式 TV斷 線 邏 輯 框 圖 n在 發(fā) 電 機(jī) 機(jī) 端 配 置 相 間 阻 抗 保 護(hù) ， 作 為 發(fā) 電 機(jī) 相 間 故 障 的 后備 保 護(hù) ， 電 壓 量 取 發(fā) 電 機(jī) 機(jī) 端 TV1相 間 電 壓 ， 電 流 量 取 發(fā) 電 機(jī)后 備 電 流 通 道 相 間 電 流 。n(1)阻

31、抗 特 性 的 選 擇 ：nA、 當(dāng) 某 段 阻 抗 反 向 定 值 整 定 為 零 時 ， 選 擇 方 向 阻 抗 圓 ；nB、 當(dāng) 某 段 阻 抗 正 向 定 值 大 于 反 向 定 值 時 ， 選 擇 偏 移 阻 抗 圓 ；nC、 當(dāng) 某 段 阻 抗 正 向 定 值 與 反 向 定 值 整 定 為 相 等 時 ， 選 擇 全阻 抗 圓 。n阻 抗 保 護(hù) 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(jī) 外 。 n(2)阻 抗 特 性 nI為 相 間 電 流 ， U為 對 應(yīng) 相 間 電 壓 ， Zn為 阻 抗 反 向 整 定 值 ， Zp 為

32、 阻 抗 正 向 整 定 值 。 75m 最 靈 敏 角 n(3)阻 抗 元 件 的 比 相 動 作 方 程n（ 4） 阻 抗 保 護(hù) 啟 動 元 件 動 作 方 程n阻 抗 保 護(hù) 的 起 動 元 件 采 用 相 間 電 流 工 頻 變 化 量 起 動 或 負(fù) 序 電流 元 件 起 動 ， 開 放 500ms， 期 間 若 阻 抗 元 件 動 作 則 保 持 。 工 頻變 化 量 起 動 元 件 的 動 作 方 程 為 ： n其 中 ： It為 浮 動 門 坎 ， 隨 著 變 化 量 輸 出 增 大 而 逐 步 自 動 提高 。 取 1.25倍 可 保 證 門 檻 電 壓 始 終 略 高 于

33、 不 平 衡 輸 出 ， 保 證在 系 統(tǒng) 振 蕩 和 頻 率 偏 移 情 況 下 ， 保 護(hù) 不 誤 動 。 Ith為 固 定 門 坎 。當(dāng) 相 間 電 流 的 工 頻 變 化 量 大 于 0.2In 時 ， 起 動 元 件 動 作 。 n(5)阻 抗 保 護(hù) 的 動 作 邏 輯 n復(fù) 合 電 壓 過 流 保 護(hù) 作 為 發(fā) 電 機(jī) 、 變 壓 器 、 高 壓 母 線 和 相 鄰 線路 故 障 的 后 備 。 復(fù) 合 電 壓 過 流 設(shè) 兩 段 定 值 、 各 一 段 延 時 ， 第 段 動 作 于 跳 母 聯(lián) 開 關(guān) 或 其 他 開 關(guān) ， 第 段 動 作 于 停 機(jī) 。 電流 電 壓 一

34、 般 取 自 發(fā) 電 機(jī) 的 同 一 側(cè) TA和 TV； 發(fā) 變 組 TA取 自 發(fā) 電機(jī) 中 性 點(diǎn) 側(cè) 。n(1)復(fù) 合 電 壓 元 件 ：n復(fù) 合 電 壓 元 件 由 相 間 低 電 壓 和 負(fù) 序 電 壓 或 門 構(gòu) 成 ， 有 兩 個 控制 字 （ 即 過 流 I段 經(jīng) 復(fù) 壓 閉 鎖 ， 過 流 II段 經(jīng) 復(fù) 壓 閉 鎖 ） 來 控 制過 流 I 段 和 過 流 II 段 經(jīng) 復(fù) 合 電 壓 閉 鎖 。 當(dāng) 過 流 經(jīng) 復(fù) 壓 閉 鎖 控制 字 為 1 時 ， 表 示 本 段 過 流 保 護(hù) 經(jīng) 過 復(fù) 合 電 壓 閉 鎖 。 n(2)電 流 記 憶 功 能 ：n對 于 自 并

35、勵 發(fā) 電 機(jī) ， 在 短 路 故 障 后 電 流 衰 減 變 小 ， 故 障 電 流在 過 流 保 護(hù) 動 作 出 口 前 可 能 已 小 于 過 流 定 值 ， 因 此 ， 復(fù) 合 電壓 過 流 保 護(hù) 起 動 后 ， 過 流 元 件 需 帶 記 憶 功 能 ， 使 保 護(hù) 能 可 靠動 作 出 口 。 控 制 字 “ 自 并 勵 發(fā) 電 機(jī) ” 在 保 護(hù) 裝 置 用 于 自 并 勵發(fā) 電 機(jī) 時 置 “ 1” 。 對 于 自 并 勵 發(fā) 電 機(jī) ， 過 流 保 護(hù) 必 須 經(jīng) 復(fù) 合電 壓 閉 鎖 。n(3)TV 斷 線 對 復(fù) 合 電 壓 閉 鎖 過 流 的 影 響n裝 置 設(shè) 有

36、整 定 控 制 字 （ 即 TV 斷 線 保 護(hù) 投 退 原 則 ） 來 控 制 TV 斷 線 時 復(fù) 合 電 壓 元 件 的 動 作 行 為 。 當(dāng) 裝 置 判 斷 出 本 側(cè) TV 斷 線時 ： n 若 “ TV斷 線 保 護(hù) 投 退 原 則 ” 控 制 字 為 1 時 ， 表 示 復(fù) 合電 壓 元 件 不 滿 足 條 件 ；n 若 TV 斷 線 保 護(hù) 投 退 原 則 控 制 字 為 0 時 ， 表 示 復(fù) 合電 壓 元 件 滿 足 條 件 ， 這 樣 復(fù) 合 電 壓 閉 鎖 過 流 保 護(hù) 就 變 為 純過 流 保 護(hù) 。 n(4)發(fā) 電 機(jī) 復(fù) 壓 過 流 保 護(hù) 出 口 邏 輯 ：

37、 2 22 202 22 2 40( t i dt I t AI t i 水 輪 發(fā) 電 機(jī) ）為 在 時 間 內(nèi) 的 平 均 值 （ 標(biāo) 么 值 ） 有 兩 種 保 護(hù) ： 保 護(hù) 由 兩 段 式 組 成 : I段 經(jīng) t1（ 4s)延 時 動 作 于 跳 閘 ； 段 經(jīng) t2(510s)延 時 動 作 于 信 號 。GNact II .2 5.0 GNact II .2 1.0藍(lán) 色 曲 線 為 動 作 特 性 I段II段 反 時 限 上 限 延 時 定 值 反 時 限 下 限 延 時 定 值反 時 限 負(fù) 序 電 流 起 動 定 值反 時 限 上 限 負(fù) 序 電 流 值 上 下 限 定

38、時反 時 限 (1.51.7)op NU U0.30.5t s K (1 )AK AB ABK C ACU EU E aEU E aE A BC0( ) K K K1( )3k a A B C AU U U U aE 故 障 點(diǎn) 零 序 電 壓結(jié) 論 ： 機(jī) 端 零 序 電 壓 將 隨 故 障 點(diǎn) 位 置 不 同 而 改 變 ； 當(dāng)機(jī) 端 單 相 接 地 時 （ 1） ，在 中 性 點(diǎn) 附 近 單 相 接 地 時 （ 0） ，0( )k a AU E 0( ) 0k aU 0( )0 00( )0 03 3 33 3 3OG AK aG GOl AK al lI j C U j C aEI j

39、 C U j C aE ( ) 0 0 03 ( ) = 3k a A AG lI j C C aE j C aE 0lC 300 03 300 003 )(2 )(2 2 ECC CU ECC CCU SG GS SG SGN 中 性 點(diǎn) 對 地 絕 緣 ， 發(fā) 電 機(jī) 正 常 運(yùn) 行 時 3 03 0 0 12S GN G SU CU C C 中 性 點(diǎn) 接 消 弧 線 圈 ， 發(fā) 電 機(jī) 正 常 運(yùn) 行 時 3 3 0 03 3 0 07 2 19( )S S G SN N G SU X C CU X C C 可 見 ： 在 正 常 運(yùn) 行 時 ， 發(fā) 電 機(jī) 中 性 點(diǎn) 側(cè) 的 三 次

40、 諧 波電 壓 U3N總 是 大 于 發(fā) 電 機(jī) 端 的 三 次 諧 波 電 壓 U3S。 極 限 情況 是 當(dāng) 發(fā) 電 機(jī) 出 線 端 開 路 （ 即 發(fā) 電 機(jī) 孤 立 運(yùn) 行 ） 時 :U3S U3N 3 33 333 (1 )1NT TNU aEU a EU aU a 作 用 ：（ 1） 限 制 過 電 壓（ 2） 限 制 接 地 故 障 電 流（ 3） 為 定 子 接 地 保 護(hù) 提 供 電 源常 用 于 200MW以 上 的 大 型 機(jī) 組 。AOAU BUCU BC AIBICI aCbCcC cIdIdLI 中性點(diǎn)經(jīng)大電阻接地 1MW以 上 的 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 都 裝 設(shè)

41、一 點(diǎn) 接 地 保 護(hù) ， 動 作 于信 號 ， 不 裝 設(shè) 兩 點(diǎn) 接 地 保 護(hù) 。 E為 轉(zhuǎn) 子 電 壓為 繞 組 百 分 數(shù)Rg為 接 地 電 阻R1為 信 號 電 阻R為 輔 助 電 阻 1 g 1 1 g 21 g 1 1 g 2R+R +R )I -(R +R )I =aE- R +R )I +(2R+R +R )I =(1-a)E（ （ 1 g 1 1 g 2 1 g 1 1 g 22R+R +R )I -(R +R )I =aE- R +R )I +(R+R +R )I =(1-a)E （ （1 1 1 2 2 1 1 2 1 2= , /U R I I U R I I U

42、U kU k E E 令 （ )， （ ),1g 1ER 2RR -R3 U 3 113 3UU 一 點(diǎn) 接 地 設(shè) 有 兩 段 動 作 值 ， 靈 敏 段 動 作 于 報警 ， 普 通 段 可 動 作 于 信 號 、 也 可 動 作 于 跳 閘 。 1 12 2(1 2 ) ( )(1 2 ) ( )S g y xS g y xgU U I R R RU U I R R RR 正 半 周 時 ： 2負(fù) 半 周 時 ： -2可 解 得 ： 和 1 2I I、1U 1 12 2( )( )S g y xS g y xgU U I R R RU U I R R RR 正 半 周 時 ： 負(fù) 半 周

43、 時 ： -可 解 得 ： 和 1U 檢 測 漏電 流大 軸 （ 600）負(fù) 極 （ 602） 1gg RR 1t 信 號計 算 Rg 跳 閘 注 入 電 源 配 置 在 保 護(hù) 裝 置 內(nèi) ， 該 原 理 可 選 擇 從 轉(zhuǎn) 子繞 組 單 端 注 入 或 雙 端 注 入 ， 能 夠 在 未 加 勵 磁 電 壓 的 情 況下 監(jiān) 視 轉(zhuǎn) 子 絕 緣 ， 在 轉(zhuǎn) 子 繞 組 上 任 一 點(diǎn) 接 地 時 ， 靈 敏 度高 且 一 致 ， 并 能 滿 足 無 刷 勵 磁 機(jī) 組 轉(zhuǎn) 子 接 地 保 護(hù) 的 要 求 。 失 磁 故 障 指 勵 磁 突 然 全 部 消 失 或 部 分 消 失 ， 使 勵

44、 磁 電流 低 于 靜 穩(wěn) 極 限 所 對 應(yīng) 的 勵 磁 電 流 。 （ U型 曲 線 ？ ）1、 失 磁 原 因引 起 失 磁 的 原 因 大 致 有 ：發(fā) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 繞 組 故 障勵 磁 系 統(tǒng) 故 障自 動 滅 磁 開 關(guān) 誤 跳 閘勵 磁 系 統(tǒng) 誤 操 作 等 。 2、 失 磁 后 的 基 本 物 理 過 程功 角 特 性 ： 20 1 1sin sin22d q dEU UP x x x 180 0穩(wěn) 定 不 穩(wěn) 定90000 2 20 1 1 1 1cos sin22 2d q d q dE U U UQ x x x x x P Q， PQ 穩(wěn) 穩(wěn) 穩(wěn) 180 180=

45、穩(wěn) 0Q 3、 失 磁 的 影 響（ 1） 對 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 影 響A、 對 于 凸 極 結(jié) 構(gòu) 的 水 輪 發(fā) 電 機(jī) ， 異 步 轉(zhuǎn) 矩 與 水 輪 機(jī) 轉(zhuǎn) 矩 很難 達(dá) 到 新 的 平 衡 ， 將 引 起 發(fā) 電 機(jī) 有 功 和 無 功 的 劇 烈 震 蕩 ， 發(fā)電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 繞 組 將 產(chǎn) 生 很 高 的 感 應(yīng) 過 電 壓 。B、 當(dāng) 發(fā) 電 機(jī) 失 磁 而 后 失 步 時 ， 需 要 從 電 力 系 統(tǒng) 吸 收 很 大 的無 功 功 率 以 建 立 發(fā) 電 機(jī) 的 磁 場 ， 機(jī) 端 電 壓 很 低 。C、 失 磁 后 發(fā) 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 超 過 額 定 轉(zhuǎn) 速 ，

46、 在 轉(zhuǎn) 子 及 勵 磁 回 路中 將 產(chǎn) 生 頻 率 為 ff-fs的 交 流 電 流 ， 因 而 形 成 附 加 的 損 耗 ， 使發(fā) 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 子 和 定 子 過 熱 。D、 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 縱 軸 和 橫 軸 呈 現(xiàn) 明 顯 的 不 對 稱 ， 在 重 負(fù) 荷下 失 磁 時 ， 發(fā) 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 矩 、 有 功 功 率 要 發(fā) 生 劇 烈 的 周 期 性 的擺 動 ， 將 有 很 大 的 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 周 期 性 地 作 用 到 發(fā) 電 機(jī) 的 軸 系 上 ，引 發(fā) 機(jī) 組 的 振 動 。因 此 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 失 磁 失 步 將 直 接 威 脅 到 機(jī) 組 的

47、安 全 ， 基 本 上 是 不 允 許 發(fā) 生 這 種 情 況 。 （ 2） 對 電 力 系 統(tǒng) 的 影 響A、 發(fā) 電 機(jī) 失 磁 后 ， 不 但 不 能 向 系 統(tǒng) 送 出 無 功 功 率 ， 而 且 還要 從 系 統(tǒng) 中 吸 收 Q， 造 成 系 統(tǒng) 電 壓 U下 降 。 如 果 系 統(tǒng) 無 功 儲 備不 足 ， 將 因 電 壓 崩 潰 而 瓦 解 。B、 系 統(tǒng) 電 壓 U下 降 ， 為 了 供 給 失 磁 發(fā) 電 機(jī) 無 功 功 率 ， 其 它發(fā) 電 機(jī) Q必 然 增 大 ， 形 成 過 電 流 ， 使 其 后 備 保 護(hù) 動 作 ， 故 障擴(kuò) 大 。 C、 發(fā) 電 機(jī) 失 磁 后

48、， 進(jìn) 入 失 步 狀 態(tài) ， 將 造 成 系 統(tǒng) 振 蕩 ， 甩 掉大 量 甩 負(fù) 荷 。D、 發(fā) 電 機(jī) 失 磁 時 必 定 限 制 了 發(fā) 電 機(jī) 的 出 力 ， 或 者 將 造 成 發(fā)電 機(jī) 停 機(jī) ， 影 響 電 廠 向 電 網(wǎng) 提 供 電 能 ， 對 于 容 量 大 的 系 統(tǒng) 中的 重 要 機(jī) 組 而 言 ， 失 磁 將 危 及 電 網(wǎng) 的 安 全 供 電 。因 此 ， 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 必 須 裝 設(shè) 失 磁 保 護(hù) 。 通 常 裝 置 設(shè) 有 三 段失 磁 保 護(hù) 功 能 ， 失 磁 保 護(hù) 段 動 作 于 切 換 備 勵 ， 也 可 動 作 于信 號 ， 段 經(jīng) 母 線

49、電 壓 低 動 作 于 跳 閘 ， 段 動 作 于 跳 閘 。 。 通 常 失 磁 保 護(hù) 的 實 現(xiàn) ， 有 下 列 一 些 方 式 ：（ 1） 滅 磁 開 關(guān) 聯(lián) 跳 保 護(hù)利 用 自 動 滅 磁 開 關(guān) 常 閉 接 點(diǎn) 聯(lián) 跳 發(fā) 電 機(jī) 斷 路 器 。 這 種 方 式只 能 保 護(hù) 因 滅 磁 開 關(guān) 誤 跳 閘 引 起 的 失 磁 事 故 ， 不 能 保 護(hù) 其 它原 因 引 起 的 失 磁 事 故 。（ 2） 常 規(guī) 失 磁 保 護(hù) 裝 置發(fā) 電 機(jī) 變 壓 器 組 保 護(hù) 一 般 利 用 失 磁 后 發(fā) 電 機(jī) 定 子 參 數(shù) 變 化的 特 點(diǎn) 構(gòu) 成 失 磁 保 護(hù) 。 如 反

50、 應(yīng) 于 機(jī) 端 測 量 阻 抗 由 第 一 象 限 進(jìn)入 第 四 象 限 ， 無 功 功 率 改 變 方 向 ， 機(jī) 端 電 壓 下 降 ， 功 角 增 大 ，勵 磁 電 流 、 電 壓 變 化 等 。 目 前 發(fā) 電 機(jī) 保 護(hù) 基 本 采 用 這 種 原 理 。（ 3） 轉(zhuǎn) 子 過 電 壓 失 磁 保 護(hù)水 輪 發(fā) 電 機(jī) 在 失 磁 時 而 后 失 步 時 ， 由 于 定 子 繞 組 與 轉(zhuǎn) 子 繞組 之 間 存 在 互 感 電 抗 ， 轉(zhuǎn) 子 側(cè) 將 感 應(yīng) 出 非 常 高 的 過 電 壓 ， 通過 檢 測 這 種 過 電 壓 ， 可 以 判 斷 發(fā) 電 機(jī) 是 否 失 步 ， 據(jù)

51、此 可 以 實現(xiàn) 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 的 失 磁 保 護(hù) 。 一 次 典 型 的 失 磁 過 程 機(jī) 端 電 壓 、 電 流 波 形 失 磁 時 的 功 率 、 轉(zhuǎn) 子 電 壓 變 化 波 形 主 要 常 用 失 磁 保 護(hù) 判 據(jù)定 子 阻 抗 判 據(jù) ： 靜 穩(wěn) 圓 或 異 步 圓轉(zhuǎn) 子 電 壓 判 據(jù) ： 低 電 壓 判 據(jù) 變 勵 磁 低 電 壓 判 據(jù) 低 電 壓 判 據(jù) ： 母 線 電 壓 或 機(jī) 端 電 壓減 出 力 有 功 判 據(jù)無 功 反 向 輔 助 判 據(jù) 失 步 前 ， P基 本 不 變 等 有 功 過 程 。2 2 2 2 2= j j2 2g s g sG g gs

52、sS Sjs sSU U jI XZ I IU UjX jXP Q P QU UjX eP P )(QfPQarctg 對 于 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 ， 當(dāng) =穩(wěn) 時 ， 發(fā) 電 機(jī) 處 于 失 去 靜 態(tài) 穩(wěn) 定的 臨 界 狀 態(tài) ， 故 稱 為 臨 界 失 步 點(diǎn) 。根 據(jù) 功 角 方 程 ， 求 得 穩(wěn) 后 ， 進(jìn) 而 求 出 對 應(yīng) 的 P和 Q， 根 據(jù)下 式 ， 可 求 得 對 應(yīng) =穩(wěn) 時 的 的 阻 抗 圓 . 2 .g SG SgU UZ jXP jQI 失 步 后 的 阻 抗 軌 跡 ， 最 終 將 穩(wěn) 定 在 第 四 象 限 ， 這 是 因 為 進(jìn)入 穩(wěn) 態(tài) 異 步 運(yùn)

53、 行 后 ， 同 步 發(fā) 電 機(jī) 成 為 異 步 發(fā) 電 機(jī) ， 其 等 效 電路 與 異 步 電 動 機(jī) 類 似 。 - djX 。（ 2） 發(fā) 電 機(jī) 帶 很 大 功 率 時 ， 1( )gG ad dgUZ jX jX jXI 21 2( )0.5g adG dg ad dU X XZ j X j jXI X Xj X 工 程 上 實 際 取 以 和 為 兩 個 端 點(diǎn) ， 并 取 為 直 徑 ， 也可 以 構(gòu) 成 一 個 圓 ， 如 圖 所 示 。 它 反 映 穩(wěn) 態(tài) 異 步 運(yùn) 行 時 Z=f(s）的 特 性 ， 簡 稱 異 步 運(yùn) 行 阻 抗 圓 。 發(fā) 電 機(jī) 在 異 步 運(yùn) 行

54、 階 段 ， 機(jī)端 測 量 阻 抗 進(jìn) 入 臨 界 失 步 阻 抗 圓 內(nèi) ， 并 最 終 落 在 的 范 圍 內(nèi) 。 0.5 dj XdjX 0.5d dX X 0.5 d dj X jX 0, 180 , 0.50s G ds Z j X 振 蕩 時 ， 假 設(shè) X 此 時 。 在 其 它 時 ，測 量 阻 抗 沿 虛 線 變 化 ； 當(dāng) X 時 ， 虛 線 往 上 移 動 。 可 見 用異 步 運(yùn) 行 阻 抗 圓 可 與 振 蕩 阻 抗 軌 跡 加 以 區(qū) 分 。 常 用 失 磁 保 護(hù) 判 據(jù)定 子 阻 抗 判 據(jù) ： 靜 穩(wěn) 圓 或 異 步 圓轉(zhuǎn) 子 電 壓 判 據(jù) ： 低 電 壓

55、判 據(jù) 、 變 勵 磁 低 電 壓 判 據(jù) 低 電 壓 判 據(jù) ： 母 線 電 壓 或 機(jī) 端 電 壓減 出 力 有 功 判 據(jù)無 功 反 向 輔 助 判 據(jù) （ 1） 異 步 邊 界 阻 抗 圓 判 據(jù) （ 2） 靜 穩(wěn) 極 限 阻 抗 圓 特 性 判 據(jù)根 據(jù) 發(fā) 電 機(jī) 機(jī) 端 正 序 電 壓 和 機(jī) 端 正 序 電 流 計 算 機(jī)端 阻 抗 ， 當(dāng) 阻 抗 進(jìn) 入 靜 穩(wěn) 極 限 阻 抗 圓 ， 阻 抗 保 護(hù) 起動 。 在 發(fā) 電 機(jī) 外 部 短路 、 系 統(tǒng) 振 蕩 、 長線 路 充 電 、 自 同 期并 列 、 電 壓 回 路 斷線 時 ， 失 磁 阻 抗 繼電 器 可 能 誤

56、動 作 ，故 應(yīng) 用 輔 助 判 據(jù) 閉鎖 阻 抗 保 護(hù) 。 失 磁 故 障 時 ， 如 轉(zhuǎn) 子 電 壓 突 然 下 降 到 零 或 負(fù) 值 ， 勵 磁低 電 壓 判 據(jù) 迅 速 動 作 （ 在 發(fā) 電 機(jī) 實 際 抵 達(dá) 靜 穩(wěn) 極 限 之 前 ） ；失 磁 或 低 勵 故 障 時 ， 如 轉(zhuǎn) 子 電 壓 逐 漸 下 降 到 零 或 減 至 某 一值 ， 變 勵 磁 低 電 壓 判 據(jù) 動 作 。 低 勵 、 失 磁 故 障 將 導(dǎo) 致 機(jī) 組 失 步 ， 失 步 后 轉(zhuǎn) 子 電 壓 和發(fā) 電 機(jī) 輸 出 功 率 作 大 幅 度 波 動 ， 通 常 會 使 勵 磁 電 壓 判 據(jù) 、變 勵

57、 磁 電 壓 判 據(jù) 周 期 性 地 動 作 與 返 回 ， 因 此 低 勵 、 失 磁 故障 的 勵 磁 電 壓 元 件 在 失 步 后 （ 進(jìn) 入 失 磁 阻 抗 圓 ） 延 時 返 回 。 失 磁 保 護(hù) 段 ： 定 子 判 據(jù) 轉(zhuǎn) 子 電 壓 判 據(jù) ， 延 時 0.5 1.0S， 動 作 于 切 換 備 勵 。 失 磁 保 護(hù) II段 ： 低 電 壓 判 據(jù) 定 子 判 據(jù) 轉(zhuǎn) 子 電 壓 判 據(jù) ， 延 時 0.5 1.0S， 動 作 于 跳 閘 失 磁 保 護(hù) III段 ： 定 子 判 據(jù) 轉(zhuǎn) 子 電 壓 判 據(jù) ， 延 時 1.0S 以 上 ， 動 作 于 跳 閘 dX CX

58、sX rjx03 21短 路 時 為 曲 線 1； 同 步 振 蕩 時 為 曲 線 2； 失 步 振 蕩 時 為 曲 線 3。 電 抗 線 是 失 步 振 蕩 中 心 的 分 界 線 ，一 般 選 取 變 壓 器 阻 抗 的 0.9 倍 。 裝 置 自 動 選 擇 在 電 流 變 小 時 作 用 于 跳 閘 ， 跳 閘 允 許電 流 定 值 為 輔 助 判 據(jù) ， 根 據(jù) 斷 路 器 允 許 遮 斷 容 量 選 擇 。 電 流 元 件 取 主 變 高 壓 側(cè) 開 關(guān) TA 電 流 量 。 振 蕩 中 心 在 區(qū) 外 時 ， 失 步 保 護(hù) 動 作 于 信 號 時 ， 滑 極 可整 定 2 15

59、 次 ； 動 作 于 跳 閘 時 ， 整 定 大 于 等 于 15 次 。 振 蕩 中 心 在 區(qū) 內(nèi) 時 ， 滑 極 一 般 整 定 1 2 次 ， 動 作 于 跳閘 。 其 它 保 護(hù) 特 性1Z 2Z rjx03 21 雙 透 鏡 特 性 多 直 線 遮 擋 器 特 性 fWBSU 44.4 WSfUB 44.4 fUK 現(xiàn) 代 大 型 機(jī) 組 飽 和 磁 密 ， 鐵 心 易 飽 和 ；鐵 心 飽 和 之 后 ， 勵 磁 電 流 急 劇 增 加 ，當(dāng) ， 勵 磁 電 流 的 有 效 值 可 達(dá) 額 定 電 流水 平 ， 且 含 有 很 多 高 次 諧 波 分 量 ， 引 起 渦 流 損

60、耗 急 劇增 加 ， 導(dǎo) 致 機(jī) 組 嚴(yán) 重 過 熱 ； ns BB 1.1 nBB 4.13.1 加 速 絕 緣 老 化 ， 引 起 繞 組 對 鐵 心 的 絕 緣 損 壞 。 希 望 保 護(hù) 動 作 特 性 與 過 勵 磁 能 力 相 配 合 ， 動 作 時間 不 早 不 晚 。 在 同 一 過 勵 磁 倍 數(shù) 下 允 許 持 續(xù) 的 時 間 與 和 的關(guān) 系 及 磁 化 曲 線 的 形 狀 有 關(guān) ， 二 者 越 接 近 ， 磁 化 曲 線飽 和 段 斜 率 越 小 ， 允 許 時 間 越 短 。 sB nBn (min)t2.1 13.11.14.1 3.0 5.0 8=n UBn B

61、 f勵 磁 倍 數(shù) 的 測 量fU/ 濾波 輸 出TVA RCTVnU TVATVnn UU CUU 12 2 fRCUUC 12 2 fRCnn UTVATV 12 2 fRC如 果 fRCnn UU TVATVC 2 fUK opP P opP P 檢 測 內(nèi) 絕 緣檢 測 外 絕 緣 保 護(hù) 邏 輯 ： 采 用 斷 路 器 位 置 接 點(diǎn) ， 經(jīng) 控 制 字 可 以 投 退 。 判 據(jù)延 時 t3 投 入 （ 考 慮 斷 路 器 分 閘 時 間 ） ， 延 時 t4 退出 ， 其 時 間 應(yīng) 保 證 跳 閘 過 程 的 完 成 。 誤 合 閘 保 護(hù) 同 時 取 發(fā) 電 機(jī) 機(jī) 端 、

62、中 性 點(diǎn) 電 流 ， 為 提 高 可 靠性 ， RCS-985發(fā) 變 組 保 護(hù) 裝 置 還 取 主 變 高 壓 側(cè) 電 流 大 于 0.1Ie作 為 輔 助 判 據(jù) 。 動 作 值 整 定 ：對 于 300MW 及 以 上 機(jī) 組 ， 建 議 投 入 本 保 護(hù) 功 能 。（ 1） 電 流 定 值 可 按 兩 種 原 則 整 定 ：a. 按 盤 車 狀 態(tài) 下 誤 合 閘 最 小 電 流 （ 發(fā) 電 機(jī) 側(cè) ） 的 50 整 定 。b. 按 發(fā) 電 機(jī) 額 定 電 流 整 定 ， 誤 上 電 電 流 定 值 建 議 整 定 1.1-1.3 倍 額 定 電 流 。（ 2） 頻 率 閉 鎖 定

63、 值 ： 一 般 取 發(fā) 電 機(jī) 額 定 頻 率 的 80 90 ，即 40 45Hz。（ 3） 如 需 考 慮 非 同 期 誤 合 閘 ， 選 擇 經(jīng) 斷 路 器 位 置 接 點(diǎn) 閉 鎖 。 發(fā) 電 廠 保 護(hù) 配 置 舉 例 1、 RCS-985保 護(hù) 裝 置 2、 三 峽 機(jī) 組 保 護(hù) 的 配 置 3、 發(fā) 電 機(jī) 、 變 壓 器 互 感 器 的 配 置 10100MW機(jī) 組 4、 某 中 型 發(fā) 電 廠 保 護(hù) 的 配 置 5、 大 型 發(fā) 電 機(jī) 主 保 護(hù) 及 TA配 置 A B C 3U0U UR UnIN IF 勵 磁系 統(tǒng)3UzUz TV1TV2 87G 發(fā) 電 機(jī) 內(nèi) 部 圖 示