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2020年11月15日星期日

发电机保护的基本理论

 

汽轮机发生器



有许多异常情况会导致损坏 发电机。其中一些条件是发电机内的故障或其子系统之一,其他条件以及其他条件以及其他条件起源于电力系统本身。下表总结了可能发生的故障类型和相关的保护方法。 


定子接地故障 


定子绕组最常发生的故障是单相和地之间的绝缘的分裂。未检测到,此故障可以迅速损坏发电机核心。风冷机器也可以进行火灾。定子差分元件检测接地故障的能力是可用接地故障电流的函数。因此,定子通常需要专用接地故障保护。 


发电机提供电力系统中的所有负载和提供电感元件所需的大部分无电功率所使用的能量,从而保持系统电压以标称值。电力系统具有很少的能量存储能力。因此,必须立即更换丢失的生成,或者必须脱落等同量的负载。在外部干扰期间,发电机的保护系统非常重要。 


发电机是复杂系统的一个组件,其包括主要移动器,激励器和各种辅助系统。除了检测到短路之外,还需要产生的发电机保护,以检测可能损坏发电机或其中一个的异常条件阵列’S子系统。发电机可以分为两种主要类型:感应和同步。感应机通常尺寸较小,距离降至一百kVa,通常从往复式发动机驱动。同步机尺寸范围从数百kVA到1200 MVA。 


同步发电机可以由各种主要移动器驱动,包括往复式发动机,水力涡轮机,燃烧涡轮机和大型蒸汽涡轮机。涡轮机的类型影响发电机的设计,因此可以影响保护要求。发电机尺寸和它’■接地方法也影响其保护要求。中小型机器通常直接连接到配电网络(直接连接)。在此配置中,多个机器可以连接到同一总线。大型机器通常通过专用电力变压器连接到传输网络(连接单元)。 


发电机端子处的第二电源变压器为该单元提供辅助电源。发生器接地以便控制损坏电压瞬变并促进保护功能的操作。直接连接的发电机通常通过低阻抗接地,限制接地故障电流至200-400安培。单元连接的机器通常通过高阻抗接地,限制电流小于20安培。


对于直接连接,低阻抗接地机,使用基于电流的检测方法。这种保护需要快速且敏感内部接地故障,同时在外部干扰期间确保。这可以使用限制的接地故障元件或中性定向元件来实现。在G30和G60中实现的受限制的接地故障元件采用对称的分量约束机制,在具有显着CT饱和的外部故障期间提供高度安全性。


对于单位连接,高阻抗接地机,基于电压的方法通常用于提供接地故障检测。使用基本和三次谐波电压元件的组合,可以实现100%的定子绕组的接地故障覆盖。 GE继电器采用第三谐波电压元件,该元件响应第三谐波的中性和终端值的比率。该元素易于在正常操作下设置和不敏感到三次谐波水平的变化。


读: 电厂中的不同发电机冷却系统是什么?


定子相位断层


相位错 不涉及地面可以在绕组端或在相同槽中具有相同相线圈的机器的槽内发生。虽然相位故障不太可能比接地故障不太可能,但由于该故障产生的电流不受接地阻抗的限制。因此,这些故障迅速检测到这一点至关重要,以限制对机器的损坏。由于系统XOR比在发电机处特别高,因此定子差分元件由于外部干扰期间电流的DC分量而特别容易受CT饱和度。 G60定子差分算法以定向检查的格式增加了额外的安全性,当由于电流的AC或DC分量而怀疑CT饱和度时。 


过载/热量


下图显示了根据C50.13-2004的发电机的允许的短时加载限制。超越这些限制将迅速损坏机器。具有非常逆特性的过电元件可用于确保发电机在允许的限制内操作。 Ge IED.’S还配备RTD输入。除了检测过载之外,RTD可以通过冷却系统故障或由于定子芯叠片之间的绝缘失败而导致的冷却系统故障或局部过热来检测过热。





绊倒缺陷


发电机保护IED必须运行有多种故障或干扰。对于每个故障类型,通常存在一组操作。这些包括绊倒发电机断路器,绊倒磁场断路器,传输辅助镜头,并绊倒原动机。例如,溢出条件需要发生发电机和场断路器的跳闸,传输启动,但是没有追溯到原动机。这允许如果问题已快速解决问题,则可以重新同步机器。内部可编程逻辑允许轻松实现跳闸逻辑。此外,有没有发电机强力所在的实例距离开关现场大致距离。使用PEER-PEER消息传递,跳闸和状态信号可以直接从纤维从中继发送到控制器,如C30位于发电机断路器附近


资料来源:GE Multilin www.gemltilin.com

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