技能培训专题 电力系统继电保护 发电机负序电流保护

•7.4发电机负序电流保护•7.4.1负序电流保护的作用负序电流在转子中所引起的发热量，正比于负序电流的平方及所持续的时间的乘积。在最严重情况下，假设发电机转子为绝热体（即不向周围散热），则不使转子过热所允许的负序电流和时间的关系，可用下式表示：i2*----流经发电机的负序电流（以发电机额定电流为基准的标么值）；I22*----在时间t内的i22*平均值（以发电机额定电流为基准的标么值）；t----电流i2*所持续的时间；A----与发电机型式和冷却方式有关。对于凸极式发电机或调相机可取A=40，对空气或氢气表面冷却的隐极式发电机可取A=30，对导线直接冷却的100~300MW汽轮发电机可取A=6~15等。222*2*0(729)tidtItA22*2*0()/(730)tIidtt随着发电机组容量不断增大，它所允许承受负序过负荷能力也随之下降（A值减小）。例取600MW汽轮发电机A的设计值为4，其允许负序电流与持续时间的关系如左图中曲线abcde所示。图7-16：两段定时限负序过电流保护动作特性•7.4.2定时限负序过电流保护单相式低电压启动过电流保护由接于相电流上的过电流继电器KA1和接于线电压上的低电压继电器KV组成，以专门反应三相对称短路。与负序过电流保护并联工作的，经过时间继电器KT1的延时后动作于跳闸。负序过电流保护（过负荷信号部分）KA3具有较小的整定值，当负序电流超过发电机的长期允许值时，经时间继电器KT2的延时后，发出发电机的不对称过负荷信号。整定原则：躲开发电机长期允许的负序电流值和最大负荷下负荷过滤器的不平衡电流（均应考虑继电器返回系数）。图7-17：发电机负序电流及单相式电压启动保护原理接线图一般情况下其整定值可取为：I2.set—负序过电流保护整定值；IN—发电机额定电流。动作时限应保证外部不对称短路时动作选择性，一般可取为5~10s。负序过电流保护（跳闸部分）继电器KA2具有较大的整定值，经时间继电器KT1的延时后动作于发电机跳闸，以作为防止转子过热和后备保护之用。动作电流的选择：给出一个计算时间tcal，在这个时间内，值班人员有可能采用措施来消除产生负序电流的运行方式。一般tcal=120s，此时保护装置动作电流的整定值（标么值）应为：动作时限一般取为3~5s。2.0.1(731)setNII2./120(732)setIA2.(0.5~0.6)(733)setNII对表面冷却的发电机组，A=30~40如果将按照上述原则整定的两段式负序定时限过电流保护，应用于导线直接冷却的大容量发电机，例如A=4的600MW机组上，采用0.5IN、4s动作于跳闸和0.1IN、10s作用于信号，其保护动作时限特性与发电机允许负序电流曲线的配合情况标示于图7-16中。曲线ab段内：保护装置的动作时限（4s）大于发电机允许的时间，因此，就可能出现发电机已损坏而保护尚未动作的情况。图7-16：两段定时限负序过电流保护动作特性曲线bc段内：保护装置的动作时限小于发电机的允许时间，从发电机能继续安全运行的角度来看，在不该切除的时候就将它切除了，因此，没有充分利用发电机本身所具有的承受负序电流的能力。曲线cd段内：靠保护装置动作发信然后由值班人员来处理。但当负序电流靠近C点附近时，发电机所允许的时间与保护装置动作的时间实际相差很小，因此，就可能发生保护给出信号后值班人员还未来得及处理时，发电机已超过了允许时间。所以，在cd段内只动作于发信号是不安全的。曲线de段内：保护根本不反应。结论：两段式定时限负序过电流保护的动作特性与发电机允许的负序电流曲线不能很好地配合。此外，它也不能反应负序电流变化时发电机转子的热积累过程。•7.4.3反时限负序过电流保护反时限曲线特性如图7-19所示。它由上限定时限、反时限、下限定时限三部分组成。上限定时限：当发电机负序电流大于上限整定值时，按上限定时限动作。反时限：负序电流在上、下限整定值之间按反时限动作。反时限动作方程：I2----发电机负序电流标么值；K22----发电机发热同时的散热效应系数；A----发电机的A值。下限定时限：如果负序电流大于下限整定值，但不足以使反时限部分动作，或反时限部分动作时间太长，则按下限定时限动作。2222()(735)IKtA图7-19：反时限负序过电流保护动作特性曲线发电机反时限负序过电流保护逻辑图如图7-20所示：负序反时限特性能真实地模拟转子的热积累过程，并能模拟散热，即发电机发热后若负序电流消失，热积累并不立即消失，而是慢慢地散热消失，如此时负序电流再次增大，则上一次的热积累将成为该次的初值。图7-20：发电机反时限负序过电流保护逻辑图下限动作值上限动作值发信定值