发电机的保护配置与整定计算是电力系统中保障发电机安全运行的重要环节。发电机作为电力系统的核心设备,其故障和不正常工作状态会直接影响电力系统的稳定性。因此,对发电机的保护配置进行合理设计和准确整定至关重要。
常见的发电机故障类型包括定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地和两点接地,以及发电机失磁。这些故障可能导致设备损坏、磁路不对称、振动加剧、转子绕组烧毁等问题,甚至可能引发火灾。不正常工作状态则涵盖过电流、过负荷、过电压、逆功率等,这些情况会对发电机和电力系统的安全运行造成潜在威胁。
针对这些故障和不正常工况,发电机的保护配置主要包括以下几种:
1. 纵差动保护:主要用于检测发电机定子绕组的相间短路,一旦检测到此类故障,立即跳闸、停机并灭磁。
2. 横联差动保护:在多分支双星形结构的定子绕组中,用于检测匝间短路,动作方式与纵差动保护相同。
3. 零序保护:当接地电容电流超过5A时,保护动作于跳闸、停机、灭磁;小于5A则发出信号,大型发电机应配备100%保护范围的接地保护。
4. 过电流保护:通过低电压过流或复合电压过流保护,应对外部短路引起的过电流,并作为后备保护。
5. 过负荷保护:反应对称过负荷引起的定子绕组过流,延时发出信号。
6. 过电压保护:应对发电机突然甩负荷引起的过电压,延时跳闸、停机、灭磁。
7. 转子绕组一点接地保护:水轮发电机通常设有信号保护,汽轮发电机则采用定期检测,大容量机组设有两点接地保护。
8. 失磁保护:不允许失磁运行时,应在灭磁开关断开时连跳发电机,大容量或可控硅励磁发电机需设专门保护。
发电机的整定计算主要涉及电流继电器构成的发电机纵差保护。保护动作电流的整定需要考虑电流互感器二次侧断线和不平衡电流的影响,确保在正常运行和非故障状态下保护不误动,而在故障情况下能快速准确地动作。
总结来说,发电机的保护配置与整定计算是一项复杂而关键的任务,需要根据发电机的类型、容量、工作条件等因素综合考虑,以确保电力系统的稳定和发电机的安全。同时,随着技术的发展,现代发电机保护系统还包含了如可控硅励磁装置自带的失磁保护和转子回路过负荷保护等更先进的功能,进一步提升了保护的可靠性和效率。