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發電機繼電保護

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全球電機網消息:基本概念

  發電機的安全運行對保證電力系統的正常工作和電能質量起著決定性的作用,同時發電機本身也是一個十分貴重的電器元件,因此,應該整對各種不同的故障和不正常運行狀態,裝設性能完善的繼電保護裝置。

故障類型及不正常運行狀態

1. 故障類型包括定子繞組相間短路、定子繞組一相的閘間短路、定子繞組單相接地、轉子繞組一點接地或兩點接地、轉子勵磁回路勵磁電流消失
2. 不正常運行狀態主要有:由于外部短路引起的定子繞組過電流;由于負荷等超過發電機額定容量而引起的三相對稱過負荷;由于外部不對稱短路或不對稱負荷而引起的發電機負序過電流和過負荷;由于突然甩負荷引起的定子繞組過電壓;由于勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉子繞組過負荷;由于汽輪機主氣門突然關閉而引起的發電機逆功等。

保護類型:

1.發電機縱差動保護

該保護是發電機內部相間短路的主保護,根據起動電流的不同有兩種選取原則,與其相對應的接線方式也有一些差別。因為該保護可以無延時的切除保護范圍內的各種故障,同時又不反應發電機的過負荷和系統振蕩,且靈敏系數一般較高,所以縱差動保護毫無例外的用作容量在1MW以上發電機的主保護。

a.在正常運行情況下,電流互感器的二次回路斷線時保護不應誤動。為防止差動保護誤動作,應整定保護裝置的起動電流大于發電機的額定電流。引入可靠系數Kk,則保護裝置和繼電器的起動電流分別為
   Idz=Kk*Ie.f
   Idz.j=Kk*Ie.f/nl
如在斷線后又發生了外部短路,則繼電器回路中要流過短路電流,保護仍要誤動作故差動保護中一般裝設斷線監視裝置,使得縱差動保護在此情況下能及時退出工作。

b.保護裝置的起動電流按躲開外部故障時的最大不平衡電流整定,此時,繼電器的起動電流應為
   Idz.j=KkIbp.max
根據4-5式對不平衡電流的分析,代入上式,則:

   Idz.j=0.1KkKfzqKlxId.max/nl

當采用具有速飽和鐵心的差動繼電器時,Kfzq=1;當電流互感器型號相同時Ktx=0.5;可靠系數一般取為Kk=1.3。
對于汽輪發電機,其出口處發生三相短路的最大短路電流約為Id.max=8Ie.f ,代入上式,則差動繼電器的起動電流為:

   IDZ.J=(0.5-0.6)Ie.f/nl

對于水輪發電機,由于電抗Xd"的數值比汽輪發電機大,其出口處發生三相短路的最大短路電流約為Id.max=5Ie.f,則差動繼電器的起動電流為:

   Idz.j=(0.3-0.4)Ie.f/nl

  綜上可見,按躲開不平衡電流條件整定的差動保護,其起動值都遠較按躲開電流互感器二次回路斷線的條件為小,因此,保護的靈敏性就高。但是這樣整定后,在正常運行條件下發生電流互感器二次回路斷線時,在負荷電流的作用下,差動保護就可能誤動作,就這點來看其可靠性是較差的。因此,是否需要考慮斷線在目前還是有爭議的問題。
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