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同步發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)解讀
一、發(fā)電機(jī)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)
發(fā)電機(jī)的故障主要有：定子繞組的相間短路、定子繞組同一相的匝間短路，定子繞組的單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、勵磁回路失去勵磁電流等。
發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：過電流;對稱過負(fù)荷和不對稱過負(fù)荷、負(fù)序過電流和負(fù)序過負(fù)荷;定子繞組過電壓;轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷;發(fā)電機(jī)逆功率;失磁;失步、頻率降低等。
二、發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)配置及出口方式
(一)幾種出口方式概念
停機(jī)，是指斷開發(fā)電機(jī)斷路器、滅磁，對汽輪發(fā)電機(jī)還要關(guān)閉主汽門，對水輪發(fā)電機(jī)還要關(guān)閉導(dǎo)水翼。
解列滅磁，是指斷開發(fā)電機(jī)斷路器，滅磁，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。
解列，是指斷開發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。
減出力，是指將原動機(jī)出力減到給定值。
程序跳閘，對汽輪發(fā)電機(jī)來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁，對水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。
(二)保護(hù)配置
1.電流速斷保護(hù)或縱差動保護(hù)
對容量在1MW以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)縱差動保護(hù)。 反應(yīng)定子繞組及引出線的相間短路。保護(hù)動作于停機(jī)(跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器、滅磁、關(guān)閉主汽門或水輪機(jī)導(dǎo)水翼)。
2.定子繞組匝間短路保護(hù)
用于反應(yīng)定子繞組同一相的匝間短路。當(dāng)發(fā)電機(jī)定于繞組每相有并聯(lián)分支而在中性點(diǎn)側(cè)有各分支的引出端時，應(yīng)裝設(shè)單繼電器式的橫差動保護(hù);對中性點(diǎn)側(cè)無各分支引出端的大容量發(fā)電機(jī)，則采用零序電壓匝間短路保護(hù)或反映轉(zhuǎn)子二次諧波并帶有負(fù)序功率方向閉鎖的匝間短路保護(hù)。
多數(shù)情況下保護(hù)動作于停機(jī)。
3.后備保護(hù)
容量在1MW及以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，容量在1MW以上的發(fā)電機(jī)宜裝設(shè)復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù);容量在50MW及以上的發(fā)電機(jī)可裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)和單元件低電壓起動的過電流保護(hù)，當(dāng)靈敏度不滿足要求時，可采用低阻抗保護(hù)。保護(hù)以較短時限動作于母聯(lián)斷路器或分段斷路器(以縮小故障影響范圍)或解列(斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器)，以較長時限動作于停機(jī)。
4.負(fù)序電流保護(hù)
發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)不對稱過負(fù)荷、非全相運(yùn)行和外部不對稱短路故障的負(fù)序電流保護(hù)。保護(hù)動作于信號或解列或程序跳閘(對汽輪發(fā)電機(jī)來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁，對水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁)。
5.定子繞組單相接地保護(hù)
用以反應(yīng)定子繞組單相接地故障。對于并聯(lián)在發(fā)電機(jī)電壓母線上運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)單相接地電流大于或等于5A時，應(yīng)裝設(shè)作用于跳閘的零序電流保護(hù);當(dāng)接地電流小于5A時，則裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)，對于發(fā)電機(jī)變壓器組，100MW以上，一般應(yīng)裝設(shè)消弧線圈，將單相接地電流限制在1.0-1.5A以下，而且接地保護(hù)應(yīng)具有100%的保護(hù)區(qū)。100MW以下，要求保護(hù)區(qū)不小于90%。
6.勵磁回路一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地保護(hù)
對于汽輪發(fā)電機(jī)組，應(yīng)裝設(shè)勵磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)和兩點(diǎn)接地保護(hù)，一點(diǎn)接地保護(hù)動作于信號，兩點(diǎn)接地保護(hù)動作于停機(jī)。對于水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)，且保護(hù)動作于停機(jī)。
7.失磁保護(hù)
對于容量在100MW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵磁機(jī)時，應(yīng)在滅磁開關(guān)斷開時聯(lián)鎖斷開發(fā)電機(jī)斷路器，采用半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)時，應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。此外，容量在100MW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動作于解列滅磁;對于汽輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動作于減出力，以便縮短異步運(yùn)行時間盡快恢復(fù)同步運(yùn)行，在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護(hù)動作于解列滅磁(斷開發(fā)電機(jī)出口斷路器并滅磁)。
8.定于繞組、勵磁繞組過負(fù)荷保護(hù)
在定子繞組、勵磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時限和反時限過負(fù)荷保護(hù)。定時限過負(fù)荷保護(hù)動作于信號或自動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。
9，過電壓保護(hù)
對于水輪發(fā)電機(jī)和容量在200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)定子過電壓保護(hù)。保護(hù)動作于解列滅磁。
10.逆功率保護(hù)
對于容量在200MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。
11.低頻保護(hù)
對于容量在300MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)低頻保護(hù)。保護(hù)動作于信號并能顯示低頻運(yùn)行的累計時間。
12.失步保護(hù)
對于容量在300MW及以上的發(fā)電機(jī)，需裝設(shè)失步保護(hù)。保護(hù)通常動作于信號或解列。
