發(fā)電機(jī)保護(hù)是發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用,同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是十分貴重的電氣設(shè)備,因此,應(yīng)該針對(duì)各種不同的故障和不正常工作狀態(tài),裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。
發(fā)電機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。
發(fā)電機(jī)是利用某種方法使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來產(chǎn)生電流的裝置。
例如,水力發(fā)電是利用河水的落差產(chǎn)生的力量轉(zhuǎn)動(dòng)線圈而生產(chǎn)電能,火力發(fā)電是利用煤炭或石油燒水產(chǎn)生的水蒸氣的力量轉(zhuǎn)動(dòng)線圈而生產(chǎn)電能,還有風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力旋轉(zhuǎn)風(fēng)車使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)而生產(chǎn)電能。此外還有核能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等。
故障分析
發(fā)電的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有:由于外部短路引起的定子繞組過電流;由于負(fù)荷超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱過負(fù)荷;由外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷(如單相負(fù)荷,非全相運(yùn)行等)而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流;由于突然甩負(fù)荷而引起的定子繞組過電壓;由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷;由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。
分類保護(hù)
針對(duì)不同的故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài),按照發(fā)電機(jī)容量大小、類型等具體情況,發(fā)電機(jī)應(yīng)配置的保護(hù)功能如下。
(1)對(duì)容量在1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路,應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。
(2)對(duì)直接連于母線的發(fā)電機(jī),當(dāng)定子繞組單相接地的故障電流(不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用)大于規(guī)定的允許值時(shí),應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。對(duì)于發(fā)電機(jī)一變壓器組,當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在100MW以下時(shí),應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于定子繞組串聯(lián)匝數(shù)90%的定子接地保護(hù);當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在100MW及以上時(shí),應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)。定子接地保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào),必要時(shí)也可以動(dòng)作于切除發(fā)電機(jī)。
(3)對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路,當(dāng)定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端時(shí),應(yīng)裝設(shè)橫差保護(hù);200MW及以上的發(fā)電機(jī),有條件時(shí)可裝設(shè)雙重化的橫差保護(hù)。
(4)對(duì)于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流,可采用下列保護(hù)方式:
1)負(fù)序過電流及單元件低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù),一般用于50MW及以上的發(fā)電機(jī)。
2)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù),一般用于1MW以上的發(fā)電機(jī)。
3)過電流保護(hù),一般用于1MW以下的發(fā)電機(jī)。
4)帶電流記憶的低壓過電流保護(hù),用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。
(5)對(duì)于不對(duì)稱負(fù)荷或外部不對(duì)稱短路引起的負(fù)序過電流,一般在50MW及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序過電流保護(hù)。
(6)由對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流,應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)。
(7)對(duì)于發(fā)電機(jī)定子繞組過電壓,應(yīng)裝設(shè)帶延時(shí)的過電壓保護(hù)。
(8)對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地故障,對(duì)1MW及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測(cè)裝置;對(duì)1MW以上的發(fā)電機(jī),應(yīng)裝設(shè)專用的勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)。
(9)對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁消失的故障,在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時(shí),應(yīng)在自動(dòng)滅磁開關(guān)斷開時(shí)連鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器;對(duì)采用半導(dǎo)體勵(lì)磁,以及100MW及以上采用電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī),應(yīng)增設(shè)反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時(shí)電氣參數(shù)變化的專用失磁保護(hù)。
(10)對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過負(fù)荷,在100MW及以上并采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)上,應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。
(11)對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)主汽門突然關(guān)閉而出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異常運(yùn)行方式,為防止損壞汽輪機(jī),對(duì)200MW及以上的大容量汽輪發(fā)電機(jī),宜裝設(shè)逆功率保護(hù);對(duì)于燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī),應(yīng)裝設(shè)逆功率保護(hù)。
(12)對(duì)于300MW及以上的發(fā)電機(jī),應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。
(13)其他保護(hù)。例如:當(dāng)電力系統(tǒng)振蕩影響機(jī)組安全運(yùn)行時(shí),300MW及以上的機(jī)組宜裝設(shè)失步保護(hù);當(dāng)汽輪機(jī)低頻運(yùn)行會(huì)造成機(jī)械振動(dòng)、葉片損傷,對(duì)汽輪機(jī)危害極大時(shí),可裝設(shè)低頻保護(hù);當(dāng)水冷發(fā)電機(jī)斷水時(shí),可裝設(shè)斷水保護(hù)。 [2]
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