保护出口方式


停机：断开发电机断路器、灭磁，关闭主汽门。
解列灭磁：断开发电机断路器，灭磁，汽轮机 甩负荷。

解列：断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。 减出力：将原动机出力减到给定值。
程序跳闸：首先关闭主汽门，待逆功率继电器 动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。

60 保 护 单 相 接 线 示 意 图
0
P P PJ ) P （ n e P 有功基本不变
失磁到失步前阻抗变化轨迹

Zm

Ug


U s j Ig X s

jX s
0


jX
Zm
Ig Us

Ig
jX d
2 US 2P
R
jX s
jX d
Ig
U U j2 jXs e 2Ps 2Ps
发电机转子发热特性方程
I t A
2 2
A——发电机允许过热时间 常数，它与发电机容量、冷却方 式等有关，非强迫冷却的发电机， A≈30；直接冷却的100-300MW汽 轮发电机，A=6-15；600MW汽轮 发电机的设计值A=4。

Zm
Um Im

U N / nTV

I N / nTA
0.85Z NP
nTA nTA
定时限负序电流保护动作值整定
A I oper IN t (若设 : A 30, t 120s, 则I oper 0.5I N ) toper 3 5s
定时限负序电流保护与发热特性配合情况
I 2*
ad
P
E q Us X d
sin e

Q
E q Us Xd

2 Us cos e Xd
Zm
Ug


Us jIg Xs


Us

jX s
Ig
Ig
Ig
从失磁到稳定异步 运行过程
失磁到失步前
临界失步点
失步后的异步运行
失磁到失步前
90 : 失磁 Eq
G
G60保护功能
设备编号
设备编号 功能 21P 后备阻抗保护 24 过激磁（V/Hz） 25 同期 27P 相低电压 27TN 中性点三次谐波低电压 27X 辅助低电压 32 灵敏性功率方向 40 失磁 46 发电机不平衡（负序反时限） 50G 接地速断过流 50N 零序速断过流 50P 相速断过流 50/27 意外激磁
３、失磁后发电机变成异步机运行，会引 起发电机振动，凸极机振动厉害，隐极机 差之。 4、失磁后发电机的转速超过同步转速， 因此，在转子励磁回路中将产生差频电 流，因而形成附加损耗，使发电机转子 和励磁回路过热。显然，当转差率越大 时，所引起的过热也越严重。
一、发电机失磁过程中的机端测量阻抗
Eq
同步发电机保护
发电机常见故障及保护：
相间短路—纵差动保护 定子绕组故障： 匝间短路—匝间短路保护 单相接地—单相接地保护
一点接地—一点接地保护 转子绕组故障： 二点接地—二点接地保护
发电机的不正常运行及保护 转子失磁——失磁保护 过电流 ——过电流保护 过负荷——过负荷保护 过电压——过电压保护 逆功率 ——逆功率保护 失步——失步保护
EA
UA
UC
EA
UB
EC
U0
EB
中 性 点 （ 机 端 ） 对 地 的 零 序 电 压
机端（中性点）零序电压的特点及 对相应保护的影响
•零序电压电压大小与接地点位臵有关， 越靠近中性点，零序电压越小。
3U 0 3E
短路的匝数占总匝数
的百分数
•反映基波零序电压的定子绕组接地保护 存在动作死区。
作用：作为保护区内即发电机定子绕组 相间短路的主保护 构成：差动元件、CT饱和探测元件 保护区：电流取自发电机中性点CT、机 端CT，保护范围为两CT之间的范围 出口方式：全停，同时启动断路器失灵 保护。

比率制动差动元件
一般可以按照如下方式 选择： 差动电流I d I TS I NS ; I TS I NS 制动电流I R 2
1．定子单相接地时三次谐波电压的特点
正常运行：U 3S U 3 N 定子绕组的 0.5 1.0范围内接地时: U 3S U 3 N 定子绕组的 0 0.5范围内接地时: U 3S U 3 N
2．反应三次谐波电压的接地保护
•作用：作为发电机定子绕组接地短路的保 护，保护区为中性点到机端的5０％区 域．（从机端和发电机中性点零序电压中 抽取三次谐波电压）； •构成原理:比较机端与中性点处三次谐波 电压的大小; •出口逻辑关系：零序电压元件动作， TV没断线,经延时发信号.
•3、发电机失磁，阻抗元件动作，并 且TV二次没断线，励磁低电压元件动 作，系统低电压元件动作，则保护经 延时发出信号，同时作用于解列灭磁 •启动快切、启动断路器失灵。
发电机转子一点接地保护

作用：反映发电机转子绕组一点接地。
保护构成原理：通过测量计算转子绕组 对地的绝缘电阻来判断转子绕组是否一 点接地。保护输入端与转子负极及大轴 相连。 出口方式：当转子对地绝缘电阻大幅度 下降时，（8-10K ）保护动作于信号
•出口逻辑关系：零序电压元件动作、 负序功率方向元件不动作，TV断线判别 元件不动作，则保护动作。 •出口方式:全停、启动快切、启动断路 器失灵
TV
三次谐波 阻波器
KVZ
U2 I2
TV断线 闭锁元件
KWN
&
1
出口
动作值整定
• 按保证正常运行不动作考虑,所以躲 过发电机正常运行时TV的不平衡零 序电压
jX d
各测量元件判椐
阻抗元件（Z g）：机端测量阻抗进入 圆内，动作 系统低电压元件（ hl）：低于85%U N时动作 U 机端低电压元件（ gl）：低于75%U N时动作 U 转子低电压元件（ ）：低于（ .6 0.8)发电 Vfd 0 机空载励磁电压时动作 发电机过功率元件 P ) : 失磁以后异步运行时， ( 发电机异步功率大于（ .4 0.5)额定功率时动作 0
1、需要从电网中吸收很大的无功功 率（所需无功功率的大小主要取决 于发电机的参数以及实际运行的转 差率）以建立发电机的磁场，因此 容易引起定子绕组的过电流。
２、由于从电力系统中吸收无功功率将 可能引起电力系统电压下降，如果电力 系统的容量较小或无功功率的储备不足， 可能使失磁发电机的机端电压、升压变 压器高压侧的母线电压或其它邻近点的 电压低于允许值，从而破坏了负荷与各 电源间的稳定运行，甚至可能因电压崩 溃而使系统瓦解。
功能 接地延时过流 相延时过流 零序过电压 相过电压 辅助过电压 负序过电压 定子100%接地 零序方向过电流 相方向过电流 失步 超频率 低频率 发电机差动
51G 51P 59N 59P 59X 59_2 64TN 67N 67P 68/78 81O 81U 87S l
发电机纵差动保护（G60）
保护工作情况
• 发电机定子绕组匝间短路: 当零 序电压大于动作值时，并且该保 护专用TV没断线，负序功率方向 元件不动作，则保护动作。 • 发电机外部发生两相短路时，负 序功率方向元件动作，把保护闭 锁。
同步发电机定子绕组的接地保护
一、反应基波零序电压的接地保护
二、三次谐波式定子绕组单相接地保护
2 s
2 s
• 等有功阻抗圆
临界失步点阻抗变化轨迹
jX s
e 900
U Q X d Xd XS X d X S j 2 Zm j j e 2 2
2 S
0
R
Zm
o
• 等无功阻抗圆
失步后的异步运行
Im
X d
X ad
X f
900
s 0: Z m jX d jX ad jX d s : Z m jX d
1、失磁保护的主要判据和辅助判据 主要判据有： 1）检测无功功率方向 2）检测机端测量阻抗变化 辅助判据有： 1）转子励磁电压下降 2）负序分量 3）延时
失磁保护的构成方式
失磁保护阻抗元件动作特性
jX
•圆内为动作区，当测 量阻抗进圆内，继电 器就动作
R
0
•正常运行、外部短路 测量阻抗都落在圆外， 继电器不动作 •失磁以后，进入稳定 异步运行阶段，测量 阻抗进入圆内
Um
X D
rf
rD S
S
jX
jX d
0
R
jX d
异步阻抗圆
jX
P 0.5
P 0.85
jX s
jX d
0
P 0.8
R
jX d
机端测量阻抗末端轨迹沿 等有功圆由第Ⅰ象限进入第Ⅳ 象限，机端测量阻抗进入第Ⅳ 象限后，进一步将越过静稳阻 抗边界阻抗圆，最后进入异步 阻抗圆，表明发电机已进入异 步运行状态。

发电机的单相低电压启动的过电流和 负序电流保护
•单相低电压启动过电流部分主要作为发电 机和升压变三相短路的后备保护
•负序电流保护部分主要作为转子发热的主 保护,同时兼做发电机和升压变两相短路的 后备保护
•出口方式：保护延时动作于解列灭磁、启 动快切、启动断路器失灵。
保护动作值整定原则
• 过电流元件：按发电机在额定负荷 情况下能可靠返回的条件整定。 • 低电压元件：按正常运行情况下机 端可能出现最低工作电压时，该元 件不动作条件整定 。 • 负序过电流元件：按防止负序电流 导致转子过热损坏的条件整定。
三、发电机100%定子接地保护