范文一:发电机负序电流保护
发电机负序电流保护
大容量的发电机,额定电流比较大,低电压启动的过电流保护,往往不能满足远后备灵敏度的要求。此外当电力系统发生不对称短路、断线、或负载不平衡等情况,发电机定子绕组中将产生负序电流,并将在转子铁芯、励磁绕组及阻尼绕组等部件上感应出倍频电压、电流,引起转子附加发热,危害发电机的安全运行
假设负序电流使转子发热是个绝热过程,则不使转子过热所允许的负序电流与持续时间的关系为
式中——在时间t内负序电流的均方根值(以发电机额定电流为基准的负序电流标幺值);
——流经发电机的负序电流;
t——负序电流持续时间;
A——发电机允许过热常数,其值与发电机型式和冷却方式有关。
1.定时限负序电流保护
(1) 原理接线 对表面冷却的汽轮发电机和水轮发电机,大都采用两段式定时限负序过电流保护,其原理接线如图8—12所示。
图8—12 发电机负序电流及单项式低电压启动的过电流保护的原理接线图
(2) 负序电流的整定计算
1)启动电流的整定计算
动作于信号的保护部分(继电器3) 按躲开发电机长期允许的负序电流和最大负荷时负序滤过器的不平衡电流整定,一般情况下取
动作于跳闸的保护部分(继电器4),保护的启动电流按下面两个条件整定。按转子发热条件整定,启动电流值为
式中A——发电机允许过热的时间常数。对非强迫式冷却的发电机,1s负序电流热稳定常数
对绕组内冷却的汽轮发电机,容量为200MW时,;对水轮发电机.
T——值班人员有可能采取措施消除负序电流的时间,一般取120s,如值班人员在此时间内来不及消除产生负序电流的运行方式,则保护动作于跳闸。
对于表面冷却的发电机组,,代入上式后可得发电机的负序动作电流.
动作于跳闸的负序动作电流还需与相邻元件的负序电流后备保护在灵敏度上相配
合
式中——配合系数,取1.1;
——在计算运行方式下,发生外部故障时流过相邻元件(一般只考虑升压变压器的情况)的负序短路电流刚好与其负序电流保护的启动电流相等时,流经被保护发电机的负序短路电流(考虑有否分支系数)。
敏度校验
式中——被校验保护范围末端发生金属性不对称短路时,流过保护的最小负序电流。
3)动作时限的整定 保护的动作时限按保护在外部不对称短路时,动作的选择性
进行确定,对于动作于信号的保护,一般取5,10s;对于动作跳闸的保护,一般取3,5s。
(2) 单相式低电压启动的过电流保护的整定计算
1)保护的启动电流(对应于继电器4) 按躲开发电机的最大负荷电流整定
式中——可靠系数,取1.2;
——返回系数,取0.85;
——发电机的额定电流
2) 保护的启动电压(对应于继电器2)
对汽轮发电机
对水轮发电机
3)灵敏度校验
远后备电流元件灵敏度校验
远后备电压灵敏度校验
(3)对定时限负序过电流保护的评价
(1) 若为发电机——变压器组,在变压器高压母线上发生两相短路,一般变压器
负序电流约为
图8,13两段定时限负序过电流保护动作特性曲线与发电机允许负序电流曲线的配合情况
(2) 在曲线bc段内,当故障的负序电流刚刚大于负序跳闸的动作电流,经4s后,保护动作于跳闸,没有充分利用发电机本身所具有的承受负序电流的能力。
(3) 当故障的负序电流刚刚小于负序跳闸的动作电流,由动作于信号的负序过电流保护动作,这时保护动作于信号是不安全的。
允许负序电流热稳定时间常数较小的大型发电机,采用定时限两段负序电流保护在与发电机允许负序电流时间曲线难于配合,对于大型发电机采用反时限负序过电流保护。
2.反时限负序过电流保护
反时限负序过电流保护反应负序电流增大,其动作时间与负序电流成反比。通常采用图8—14所示的配合方式。实现反时限负序过电流保护动作特性与发电机允许的负序电流曲线相配合。图中曲线1是发电机允许负序电流曲线,是在绝热过程导出的。为了充分利用发电机转子温升裕度及发热过程中散热的影响,避免发电机还没有到达危险状态时被切除,引入一个修正系数α,这样发电机最大允许负序电流与时间的关系
式中α——与发电机转子温升裕度,散热等因素有关的常数。
发电机最大允许负序电流与时间曲线如图8—14中曲线2所示。要求反时限负序过电流保护的时限特性为曲线1,两曲线之间有个裕度。
图8—14 负序过电流保护反时限动作特性与允许负序电流曲线的配合
图8—15 反时限过电流保护的原理说明图
延时电路的延时
范文二:发电机负序电流保护
发电机负序电流保护
电力系统发生不对称短路或者三相不对称运行时,发电机定子绕组中就有负序电流,这个电流在电动机气隙中产生反向旋转磁场,相对于转子为两倍同步转速。因此在转子部件中出现倍频电流,该电流使得转子上电流密度很大的某些部位造成转子局部灼伤。严重时可能使护环受热松脱,使发电机造成重大损坏。另外100Hz的振动。 为了防止上述危害发电机的问题发生,必须设置负序电流保护。
发电机负序过流保护,可取发电机中心点侧的组互感器,也可取发电机出线端的一组电流互感器,将三相电流引到负序继电器,反时限最好,定时限也可,根据发电机的负序过载特性进行整定。
利用负序电流作为判据的构成的保护,在输电线路上(如负序方向高频),在变压器上(负序过流),在电动机上(如缺相保护)应用相当普遍,即可作为主判据,也可作为启动元件,或辅助元件。
范文三:发电机定子绕组中的负序电流对发电机有什么危害-
发电机定子绕组中的负序电流对发电机有什么危害?
关键词:
电机
发电
发电机
发电机'>电机转子的旋转方向和旋转速度,与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致,即转子的转动与正序旋转磁场之间无相对运动,此即"同步"的概念。当电力系统发生不对称短路或负荷三相不对称(接有电力机车、电弧炉等单相负荷)时,在发电机'>电机定子绕组中就流有负序电流。该负序电流在发电机气隙中产生反向(与正序电流产生的正向旋转磁场相反)旋转磁场,它相对于转子来说为2倍的同步转速,因此在转子中就会感应出100Hz的电流,即所谓的倍频电流。该倍频电流主要部分流经转子本体、槽楔和阻尼条,而在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路,这就使得转子端部、护环内表面、槽楔和小齿接触面等部位局部灼伤,严重时会使护环受热松脱,给发电机造成灾难性的破坏,即通常所说的"负序电流烧机",这是负序电流对发电机的危害之一。另外,负序(反向)气隙旋转磁场与转子电流之间,正序(正向)气隙旋转磁场与定子负序电流之间所产生的频率100Hz交变电磁力矩,将同时作用于转子大轴和定子机座上,引起频率为100Hz的振动,此为负序电流危害之二。发电机承受负序电流的能力,一般取决于转子的负序电流发热条件,而不是发生的振动,即负序电流的平方与时间的乘积决定了发电机承受负序电流的能力。
范文四:桐柏发电机负序过电流保护整定原则
桐柏发电机负序过电流保护整定原则 :
1 . 产生发电机负序电流原因及数值分析
(1) 系统内非本厂 500kV 线路远区外不对称故障 (断线 , 不对称短路等 ) 一般数值较小 , 时 间可能较长 , 也可能不长 , 发电机负序过电流保护即使起动 , 但绝对不能出口动作 , 因此发 电机负序过电流保护应躲过非本厂 500kV 线路远区外不对称故障 .
(2) 与发电机主变压器相联的 500kV 线路不对称故障 (断线 , 不对称短路等 ) 及单相重合闸 动作等 , 发电机可能出现较大负序电流 , 如出口不对称短路时 , 最大负序电流 I 2.max =1.55Ig.n , 最 小 负 序 电 流 I 2.min =0.78Ig.n , 当 一 台 机 满 载 运 行 500kV 线 路 单 相 重 合 闸 动 作 时 I 2.min =0.66Ig.n ,
(3) 出现负序电流持续时间分析 ,
1) 与发电机主变压器相联的 500kV 线路不对称短路 , 负序电流较大 , 线路主保护正确动作 时 , 持续时间不超过 0.5s, 如考虑单相接地保护动作及重合闸过程 , 出现负序电流持续时间 , 正常不超过 1.2 s. 此时发电机负序过电流保护不应出口动作 (发电机负序过电流保护可能 起动 , 所以整定起动电流未躲过线路出口故障时 , 其最小动作时间应 >1.2 s).
2) 500kV线路不对称短路 , 如主保护拒动作 , 由 500kV 线路 II 段接地距离保护动作 , 持续时 间为 2s, 当 III 段接地距离保护动作 , 持续时间为 2.8s, 发电机负序过电流保护应考虑缩小故 障区 , 首先应考虑由负序过电流保护一段动作 , 跳桥开关 , 这样在桥的一侧仍有较大负序电 流 , 另一侧只有很小的负序电流 , 此时故障线路侧 , 由线路后备保护动作 , 或由发电机负序过 电流保护动作 , 切断故障 500kV 线路断路器 , 和跳闸停机 , 其结果是相同的 , 所以只要 500kV 断开桥开关后 , 发电机负序过电流保护和 500kV 线路后备保护 , 可不必考虑选择性 . 2. 对于单元机组 , 发电机负序过电流保护动作出口时 , 跳停单元机组 , 如果 500kV 线路不 对短路故障 , 线主路保护和线路 III 段后备保护均拒动时 , 则同一厂发电机负序过电流保护 动作出口 , 必跳全部机组 .
3. 桐柏厂 500kV 为桥接线 ,
两台发电机主变压器共用一台线路断路器 , 发电机负序过电流保护有
(1) 小定值报警发信号段 .
(2) 负序过电流定时限一段 (低定值段 ).
(3) 负序过电流定时限二段 (高定值段 ).
(4) 负序过电流反时限段 .
2. 桐柏厂发电机负序过电流保护 ELIN 公司原整定值与跳闸方式存在问题
(1) 负序过电流定时限一段 (低定值段 ). 整定值 11%,2s,跳 500kV 桥开关 (不跳闸停机 ), 未切 断故障 , 目的仅是为了缩小故障范围 , 由后阶段保护选择切除故障 .
(2) 小负序电流 , 由负序过电流反时限段动作切除故障 . 起动值为 9%,τ=2880s,跳发电机 开关 , 灭磁 , 电气停机 1, 跳 SFC, 开放失灵 .
(3) 较大负序电流 , 由负序过电流定时限二段 (高定值段 ). 整定值 13.5%,1s, 跳桥开关 , 线 路开关 1, 跳发电机开关 , 灭磁 , 电气停机 1, 跳 SFC, 开放失灵 , 跳相邻发电机开关 , 相邻发 电机灭磁 , 相邻发电机电气停机 1, 开放失灵 , 起动失灵闭锁重合闸 (全停跳闸 ).
(4) 由以上原整定值分析知 , 负序过电流定时限一段 (低定值段 ). 整定值 11%,2s,滞后于较 大负序电流由负序过电流定时限二段 (高定值段 ) 整定值 13.5%,1s动作 , 所以未达到先跳桥 开关 , 缩小故障范围 , 由后阶段保护选择切除故障的目的 (即一段还未出口动作 , 已经全停 ), 这明显不合理 .
3. 桐柏厂发电机负序过电流保护整定值与跳闸方式改进思路
(1) 出现不正常小负序电流 , 首先由小定值报警发信号段动作 .
(2) 负序过电流定时限一段 (低定值段 ) 以较短时间 . 动作后跳 500kV 桥开关 , 缩小故障范
1
2
围 , 但并未切断故障 . 然后由后阶段保护选择切除故障 .
(3) 小负序电流由负序过电流反时限段 , 起动值为 9%,和 大负序电流由负序过电流定时限 二段 (高定值段 ). 动作于全停 . 因为此时 #1,2机负序过电流反时限段或负序过电流定时限二 段 (高定值段 ) 无选择性的同时动作 . 但和 #3,4机反时限段或负序过电流定时限二段 (高定 值段 ) 能选择性的动作 . 由以上分析得出以下整定计算 .
4. 整定计算
(1) 负序电流定时限告警段 :
1) 一段 (告警段 ) 动作值 , 根据系统实际情况 , 正常负序电流极小 , 不超过 5% Ig.n ,于是 取 0.08 Ig.n =0.08×0.67=0.053A=0.05 pu=5%
2) 一段 (告警段 ) 延时 5s ,
3) 动作于信号
(2) 负序过电流定时限一段 (低定值段 ).
1) 动作电流 , 根据系统实际情况 , 正常负序电流极小 , 当超过 9% I g.n , 则说明系统已存 在不正常 , 此时二回 500kV 线路同时运行 , 如断开桥开关 , 并不影响系统和机组安全运行 , 所以可取较小的动作电流整定值 , I2opI =11% Ig.n =0.11×0.067=0.074A取 0.08A=8pu=8%,
2) 动作时间 , 应和单相重合闸时间配合计算 t 2op.I =1+0.5=1.5s,比负序过电流定时限二段 (高定值段 ) 至少小 0.5s,
3) 动作于断开桥开关 .(应避免一条 500kV 线路带 4台发电机运行 )
(3) 负序过电流定时限二段 (高定值段 ).
1) 动作电流整定值 , 由于线路末端两相短路时最小动作电流约为 I 2.min =0.78Ig.n , 按此时 有足够灵敏度计算 , 取 0.78 Ig.n /2.0=0.26A=0.26pu,
2) 动作时间整定值 t 2op.II =1.5+0.5=2s,
3) 动作跳桥开关 , 线路开关 1, 跳发电机开关 , 灭磁 , 电气停机 1, 跳 SFC, 开放失灵 , 跳相 邻发电机开关 , 相邻发电机灭磁 , 相邻发电机电气停机 1, 开放失灵 , 起动失灵闭锁重合 闸 , 总跳闸信号 , 起动录波 .
(4) ELIN公司负序过电流反时限段 , 起动值为 9%,τ=2880s,
ELIN 公司提供发电机允许负序电流时间特性为 82分 , ELIN公司整定负序过电流反时限 段 . 9%,τ=2880s,按此值计算 ,
1) 线路出口两相短路 I 2.min =1.55Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=1) 09. 0/55. 1() 09. 0/55. 1(ln 288022-=9.76s 2) 负序过电流定时限二段 (高定值段 ) 动作时 , I2.min =0.39Ig.n , 反时限段动作时间 , 为 2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=1) 09. 0/39. 0() 09. 0/39. 0(ln 288022-=157.6s 3) 当 I 2.min =0.15Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=28801) 09. 0/15. 0() 09. 0/15. 0(ln 22
-=1285s
4) 发电机端两相短路 I 2.min =2.6Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞**-=I I I t al
τ=28801) 09. 0/6. 2() 09. 0/6. 2(ln 22-=3.45s
3
(5) 负序过电流反时限段 , 起动值为 9%,τ=1440s,
ELIN 公司提供发电机允许负序电流时间特性为 82分 , 整定负序过电流反时限段 . 9%,τ=1440s,按此值计算 ,
1) 线路出口两相短路 I 2.min =1.55Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=1) 09. 0/55. 1() 09. 0/55. 1(ln 144022-=4.9s 2) 负序过电流定时限二段 (高定值段 ) 动作时 , I2.min =0.39Ig.n , 反时限段动作时间 , 为 2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=14401) 09. 0/39. 0() 09. 0/39. 0(ln 22-=78.8s 3) 当 I 2.min =0.15Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=14401) 09. 0/15. 0() 09. 0/15. 0(ln 22
-=643s 4) 发电机端两相短路 I 2.min =2.6Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=14401) 09. 0/6. 2() 09. 0/6. 2(ln 22
-=1.72s (6) 负序过电流反时限段 , 起动值为 9%,τ=2000s,
ELIN 公司提供发电机允许负序电流时间特性为 82分 , 整定负序过电流反时限段 . 9%,τ=2000s,(按 ELIN 公司整定值的 75%计算 , 是一般机组整定值的 2倍 τ=2×8×123=1968s)计算 ,
1) 线路出口两相短路 I 2.min =1.55Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=20001) 09. 0/55. 1() 09. 0/55. 1(ln 22-=6.8s 2) 负序过电流定时限二段 (高定值段 ) 动作时 , I2.min =0.39Ig.n , 反时限段动作时间 , 为 2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=20001) 09. 0/39. 0() 09. 0/39. 0(ln 22-=109s 3) 当 I 2.min =0.15Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=20001) 09. 0/15. 0() 09. 0/15. 0(ln 22
-=893s 4) 发电机端两相短路 I 2.min =2.6Ig.n , 反时限段动作时间为
2. 22222. 2ln *∞
**-=I I I t al τ=20001) 09. 0/6. 2() 09. 0/6. 2(ln 22
-=2.39s 根据以上计算分析对比 , 原 ELIN 公司整定值 , 当发电机出现 I 2 =0.2Ig.n , 持续时间超过 1 s , 可能造成 4台机不必要的全停 . 同时也未躲过线路单相接地时 , 重合过程保护的误动 , 现将 负序过电流反时限段整定值 , 起动值为 9%,τ=2000s,这对反时限动作时间缩短 , 在不降低 其动作可靠性的基础上 , 增加对发电机组的安全性有利 . 其他整定值 , 如下表
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范文五:发电机为什么应装设负序电流保护?
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发电机为什么应装设负序电流保护,
发电机正常运行时发出的是三相对称的正序电流。发电机转子的旋转方向和旋转速度与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致~即转子的转动与正序旋转磁场之间无相对运动~此即同步的概念。当电力系统发生三相不对称短路或负荷三相不对称时~在发电机定子绕组中就流过负序电流~该负序电流在发电机气隙中产生反向,与正序电流产生的正向旋转磁场方向相反,旋转磁场~它相对于转子来说为2倍的同步转速~因此在转子中就会感应出100HZ的电流~即所谓的倍频电流~该倍频电流的主要部分流经转子本体、槽锲和阻尼条~而在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路~这就使得转子端部、护环内表面、槽锲和小齿接触面等部位局部灼伤~严重时会使护环松脱~给发电机造成灾难性破坏~即通常所说的负序电流烧机~这是负序电流对发电机的危害之一。另外~负序,反向,气隙旋转磁场与转子电流之间~正序,正向,气隙旋转磁场与定子负序电流之间产生的100HZ的交变电磁力矩~将同时作用于转子大轴和定子机座~引起频率为100HZ的振动~此为负序电流危害之二。汽轮发电机承受负序电流的能力~一般取决于转子的负序电流发热条件~而不是发生的振动。
鉴于以上原因~发电机应装设负序电流保护。负序电流
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保护按其动作时限分为定时限和反时限两种。前者用于中型发电机~后者用于大型发电机
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