同步发电机保护是电力系统中的关键环节,其目的是确保设备安全运行,及时发现并隔离故障,防止设备损坏。本文主要探讨了同步发电机的各种保护措施,包括常见的故障类型、不正常工作状态以及对应的保护方式。
同步发电机可能遭遇的故障类型包括定子绕组的相间短路和匝间短路,以及转子绕组的一点和两点接地故障。此外,转子绕组失磁可能导致发电机异步运行,甚至解列,对设备造成严重损害。不正常工作状态主要包括定子绕组过电流、过负荷、过电压和转子表层过热,这些状况会加速绝缘老化,缩短设备寿命,甚至引发火灾。
针对上述故障和不正常状态,设置了多种保护方式。纵差动保护是定子绕组相间短路的主要保护手段,通过比较流入和流出发电机的电流来检测和隔离故障。横差动保护用于一相匝间短路,而单相接地保护则针对定子绕组的单相接地短路,根据接地电容电流大小决定是否跳闸。对于过电流情况,不同容量的发电机采用不同的保护策略,如过电流保护、复合电压启动的过电流保护和负序电流及单相式低电压启动的过电流保护。负序过电流保护则用于反应不对称短路或负荷不对称引起的负序过电流。过负荷保护、过电压保护、失磁保护、转子一点和两点接地保护、转子过负荷保护以及逆功率保护等都是为了应对发电机在不同工况下的异常情况。
发电机纵差保护的工作原理基于比较发电机两侧的电流差,其整定计算需要确保在发电机额定电流和外部短路最大不平衡电流下不误动。继电器的动作电流和线圈匝数需经过精确计算,以确保足够的灵敏度。同时,断线监视继电器的设定也是必要的,以防电流互感器二次侧断线导致的误动作。
高灵敏度接线的差动保护和带比率制动式的纵联差动保护则增加了保护的准确性和可靠性。比率制动特性允许在较小的内部故障电流下启动保护,同时抑制较大的外部短路电流,防止误动。
同步发电机保护系统是一套复杂且精细的设计,它综合考虑了各种可能的故障和异常情况,通过多种保护方式协同工作,以确保发电机的安全稳定运行。理解并掌握这些保护机制对于电力系统的正常运维至关重要。