發(fā)電機逆功率保護的作用及原理
發(fā)布時間：2023-09-28 點擊：969
發(fā)電機逆功率保護的作用及原理
當兩臺以上柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時，若其中一臺柴油機工作不正常或柴油機與發(fā)電機聯(lián)軸器損壞等原因，使該機組的發(fā)電機不但不能輸出有功功率，反而從供電系舯吸收功率，同步發(fā)電機變?yōu)橥诫妱訖C，即同步發(fā)電機處于逆功率狀態(tài)下運行。如果同步發(fā)電機在逆功率狀態(tài)下運行，對供電系統(tǒng)是不利的，造成參以并聯(lián)運行其他機組過載跳閘，供電中斷，因此，應采取措施進行逆功率保護。
一、逆功率的產生機理
目前，在大型發(fā)電機組上一般裝設了兩套獨立的逆功率保護裝置，即程序跳閘逆功率和單純的電氣逆功率保護，來限制發(fā)電機逆功率的大小。一般最大不超過額定有功功率的10%左右。從原理講，柴油發(fā)電機可以逆功率運行。但實際上，康明斯逆功率運行時發(fā)電機就成了電動機了，不但發(fā)出的電送布出去要自身消耗，而其還要使用電網的電。長時間逆功率運行就有可能造成繞組燒毀。因此，在一般情況下，不得將發(fā)電機長時間逆功率運行。康明斯發(fā)電機的逆功率保護功能是防止柴油機失去動力后，電力系統(tǒng)向發(fā)電機倒送功率的。當功率方向發(fā)生改變后，發(fā)電機就變成了電動機，從發(fā)出功率變?yōu)槲展β省＿@樣由于柴油機的轉速非常快，受到這里的功率變換后會在柴油機上產生一個反向力矩，損壞柴油機，同時無謂地消耗電力。
并網柜二次原理圖
逆功率保護一次方案設計圖
二、晶體管逆功率保護裝置
由于逆功率保護是有功功率方向保護，因此，它的檢測信號，應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關系，并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。該裝置逆功率保護信號是取自發(fā)電機s相的電壓和電流來進行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中，電壓變換器m1、m2噸的原邊接成對稱星形，取出電壓uso作為電壓信號，并使uso與發(fā)電機輸出的相電壓uso同相位，其電流信is號由s相的電流互感器取得，經兩個單相橋式整流電路vd1、vd2整流，在電阻r3得電壓u1，電阻r4得電壓u2，功率檢測環(huán)節(jié)是應用絕對值比較原理進行檢測，當r1=r2時，功率檢測環(huán)節(jié)輸出的直流控制信號電壓umn與有功功率p成正比，并反映p的方向。在逆功率時，直流控制信號電壓umn為負值，即n點電位高于通m點電位。當逆功率達8％發(fā)電機額定功率時，三極管vt1導通，vt2截止，工作電源經電阻r15、r16對電容c進行充電，充電延時約5s，電容c充電電壓uc達到穩(wěn)壓管w1擊穿電壓時，w1管導通，二極管vd3及三極管vt3導通，出口繼電器d1通電動作，供電開關自動跳閘，從而達到保護的目的。
三、整定計算
對柴油機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率pdz及動作延時t。
1、動作功率pdz的整定
柴油發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：
pdz=(krel*p1)/η
pdz－逆功率保護的動作功率
krel－可靠系數(shù)，取0.8
p1－主汽門關閉后，柴油機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與柴油機的結構及容量有關之外，還與柴油發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結構（管道結構及有無旁路管道等）有關，一般取額定功率的1.5~2% η－發(fā)電機拖動柴油發(fā)電機旋轉時的效率，取0.98~0.99 所以：
pdz≈（1.2~1.6%）pn
pn－發(fā)電機的額定功率。實際中，pdz=可取1~1.5%pn。
2、動作延時
發(fā)電機逆功率保護的動作延時，應按照柴油發(fā)電機主汽門關閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當柴油機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照柴油機主汽門關閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。 另外，投運的大型柴油發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內，由于柴油機及發(fā)電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大于1%pn。
四、逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別
（1）逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動柴油機旋轉，造成柴油機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑。
程序逆功率保護電路圖
（2）程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關閉，導致柴油機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速!
所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護柴油機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。最關鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關閉，所以說在發(fā)電機組啟動過程中并網瞬間，一定要避免逆功率動作。
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一、逆功率的產生機理
目前，在大型發(fā)電機組上一般裝設了兩套獨立的逆功率保護裝置，即程序跳閘逆功率和單純的電氣逆功率保護，來限制發(fā)電機逆功率的大小。一般最大不超過額定有功功率的10%左右。從原理講，柴油發(fā)電機可以逆功率運行。但實際上，康明斯逆功率運行時發(fā)電機就成了電動機了，不但發(fā)出的電送布出去要自身消耗，而其還要使用電網的電。長時間逆功率運行就有可能造成繞組燒毀。因此，在一般情況下，不得將發(fā)電機長時間逆功率運行。康明斯發(fā)電機的逆功率保護功能是防止柴油機失去動力后，電力系統(tǒng)向發(fā)電機倒送功率的。當功率方向發(fā)生改變后，發(fā)電機就變成了電動機，從發(fā)出功率變?yōu)槲展β省＿@樣由于柴油機的轉速非常快，受到這里的功率變換后會在柴油機上產生一個反向力矩，損壞柴油機，同時無謂地消耗電力。
并網柜二次原理圖
逆功率保護一次方案設計圖
二、晶體管逆功率保護裝置
由于逆功率保護是有功功率方向保護，因此，它的檢測信號，應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關系，并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。該裝置逆功率保護信號是取自發(fā)電機s相的電壓和電流來進行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中，電壓變換器m1、m2噸的原邊接成對稱星形，取出電壓uso作為電壓信號，并使uso與發(fā)電機輸出的相電壓uso同相位，其電流信is號由s相的電流互感器取得，經兩個單相橋式整流電路vd1、vd2整流，在電阻r3得電壓u1，電阻r4得電壓u2，功率檢測環(huán)節(jié)是應用絕對值比較原理進行檢測，當r1=r2時，功率檢測環(huán)節(jié)輸出的直流控制信號電壓umn與有功功率p成正比，并反映p的方向。在逆功率時，直流控制信號電壓umn為負值，即n點電位高于通m點電位。當逆功率達8％發(fā)電機額定功率時，三極管vt1導通，vt2截止，工作電源經電阻r15、r16對電容c進行充電，充電延時約5s，電容c充電電壓uc達到穩(wěn)壓管w1擊穿電壓時，w1管導通，二極管vd3及三極管vt3導通，出口繼電器d1通電動作，供電開關自動跳閘，從而達到保護的目的。
三、整定計算
對柴油機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率pdz及動作延時t。
1、動作功率pdz的整定
柴油發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：
pdz=(krel*p1)/η
pdz－逆功率保護的動作功率
krel－可靠系數(shù)，取0.8
p1－主汽門關閉后，柴油機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與柴油機的結構及容量有關之外，還與柴油發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結構（管道結構及有無旁路管道等）有關，一般取額定功率的1.5~2% η－發(fā)電機拖動柴油發(fā)電機旋轉時的效率，取0.98~0.99 所以：
pdz≈（1.2~1.6%）pn
pn－發(fā)電機的額定功率。實際中，pdz=可取1~1.5%pn。
2、動作延時
發(fā)電機逆功率保護的動作延時，應按照柴油發(fā)電機主汽門關閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當柴油機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照柴油機主汽門關閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。 另外，投運的大型柴油發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內，由于柴油機及發(fā)電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大于1%pn。
四、逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別
（1）逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動柴油機旋轉，造成柴油機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑。
程序逆功率保護電路圖
（2）程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關閉，導致柴油機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速!
所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護柴油機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。最關鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關閉，所以說在發(fā)電機組啟動過程中并網瞬間，一定要避免逆功率動作。
如何設計柴油發(fā)電機組的監(jiān)控系統(tǒng)？
上柴股份柴油發(fā)電機組防煙有哪些設計要求？
廣西發(fā)電機廠家教您判斷二手柴油發(fā)電機組優(yōu)劣
柴油機供油量不均勻導致無錫動力發(fā)電機組活塞燒損
謹記,柴油發(fā)電機超載運行不只是耗油，故障維修得不償失
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