發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)的作用和整定
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發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)的作用和整定
一、負(fù)序電流保護(hù)的作用
當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路或在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡時(shí)，在發(fā)電機(jī)定子繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流。此電流在發(fā)電機(jī)空氣隙中建立的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對(duì)于轉(zhuǎn)子為2倍的同步轉(zhuǎn)速，因此將在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子鐵芯等部件上感應(yīng)出100hz的倍頻電流。該電流使得轉(zhuǎn)子上電流密度很大的某些部位（如轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等），可能出現(xiàn)局部灼傷，甚至可能使護(hù)環(huán)受熱松脫，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的重大事故。此外，負(fù)序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流之間以及正序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的100hz交變電磁轉(zhuǎn)矩，將同時(shí)作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機(jī)座上，從而引起100hz的振動(dòng)，威脅發(fā)電機(jī)安全。
發(fā)電機(jī)負(fù)序電流將作為轉(zhuǎn)子表層過熱的保護(hù)，同時(shí)可作為區(qū)外不對(duì)稱短路的后備保護(hù)。負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方與所持續(xù)的時(shí)間的乘積。在最嚴(yán)重的情況下，假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（即不向周圍散熱），則不使轉(zhuǎn)子過熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間的關(guān)系，可表示為
式中 i2* ——流經(jīng)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流（以發(fā)電機(jī)額定電流為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）；
t——電流i2*所持續(xù)的時(shí)間；
i2 2*——在時(shí)間t內(nèi)i2 2*的平均值（以發(fā)電機(jī)額定電流為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）；
a——與發(fā)電機(jī)型式和冷卻方式有關(guān)的常數(shù)。
關(guān)于a的數(shù)值應(yīng)采用制造廠所提供的數(shù)據(jù)。其參考值：對(duì)于凸極式發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)可取a＝40；對(duì)于空氣或氫氣表面冷卻的隱極式發(fā)電機(jī)可取a＝30；對(duì)于導(dǎo)線直接冷卻的100～300mw汽輪發(fā)電機(jī)可取a＝6～15等。隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，它所允許的承受負(fù)序過負(fù)荷的能力也隨之下降（a值減小）。a值較大的發(fā)電機(jī)，其耐受負(fù)序電流影響的能力強(qiáng)。
針對(duì)上述情況而裝設(shè)的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)實(shí)際上是對(duì)定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，因此應(yīng)作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)之一。由于大機(jī)組的a值都比較小，承受負(fù)序電流的能力很小。因此，為防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子遭受負(fù)序電流的損壞，在100mw及以上，a＜10的發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)能夠模擬發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流曲線的反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)。微機(jī)型的發(fā)電機(jī)保護(hù)均采用完善的反時(shí)限特性負(fù)序過電流保護(hù)，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全。
二、反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)
反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子的負(fù)序電流大小，防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面過熱。該保護(hù)電流取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)ta三相電流，這樣可以兼作發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的內(nèi)部短路故障的后備保護(hù)。負(fù)序過電流保護(hù)由定時(shí)限負(fù)序過負(fù)荷和反時(shí)限負(fù)序過電流兩部分組成。前者用以反應(yīng)發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷，后者作為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過熱的主保護(hù)及發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)、區(qū)外不對(duì)稱短路的后備保護(hù)。負(fù)序過電流保護(hù)特性曲線如圖1所示。定時(shí)限負(fù)序過負(fù)荷定值為i2ms，動(dòng)作于較長延時(shí)ts發(fā)信號(hào)。反時(shí)限過電流由上限定時(shí)限、反時(shí)限、下限定時(shí)限三部分組成。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)序電流大于上限整定值i2ms時(shí)，則按上限定時(shí)限tup動(dòng)作；如果負(fù)序電流高于下限整定值i2m，但又不足以使反時(shí)限部分動(dòng)作，或反時(shí)限部分動(dòng)作時(shí)間太長時(shí)，則按下限定時(shí)限t1動(dòng)作；負(fù)序電流在上、下限整定值之間，則按反時(shí)限動(dòng)作。
負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)地模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過程，并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱積累并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此時(shí)負(fù)序電流再次增大，則上一次的熱積累將成為該次的初值。
反時(shí)限部分的動(dòng)作方程為
式中 i2* ——發(fā)電機(jī)負(fù)序電流標(biāo)幺值；
k2——考慮發(fā)電機(jī)發(fā)熱同時(shí)的散熱效應(yīng)系數(shù)（不考慮散熱時(shí)取為0）；
a——發(fā)電機(jī)的a值。
發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖如圖2所示。
發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作特性曲線圖
發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖
三、負(fù)序過電流保護(hù)的整定
1、負(fù)序定時(shí)限過負(fù)荷
負(fù)序定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)按發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流下能可靠返回的條件整定，即
式中 i2．∞* ——發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流標(biāo)幺值；
krel ——可靠系數(shù)；
kre——返回系數(shù)。
動(dòng)作判據(jù)為
i2>i2ms........................................(2-28)
保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)ts延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。
2、反時(shí)限負(fù)序過電流
上限定時(shí)限的動(dòng)作電流通常可按躲過主變壓器高壓側(cè)兩相短路電流整定，即
i2up=krel×i(2) k.t.h.................................（2-29）
式中 i(2) k.t.h主變壓器高壓側(cè)兩相短路電流。
反時(shí)限的動(dòng)作電流按發(fā)電機(jī)短時(shí)承受負(fù)序電流的能力確定，即
式中 a——與發(fā)電機(jī)型式和冷卻方式有關(guān)的常數(shù)；
k2——考慮發(fā)電機(jī)發(fā)熱同時(shí)的散熱效應(yīng)系數(shù)。
下限定時(shí)限的動(dòng)作電流即為反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的啟動(dòng)電流，按發(fā)電機(jī)能長時(shí)間（tm＝1000s）承受的負(fù)序電流整定，即
反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的時(shí)限特性為
式中tup——反時(shí)限特性上限動(dòng)作時(shí)限
t1——反時(shí)限特性下限動(dòng)作時(shí)限。
柴油發(fā)電機(jī)組動(dòng)力不足？是否進(jìn)、排氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障了？
柴油發(fā)電機(jī)作為消防應(yīng)急備用電源的優(yōu)勢
移動(dòng)拖車發(fā)電機(jī)組安裝水濾器有什么作用？
柴油發(fā)電機(jī)組冷卻液過熱的原因
康明斯柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)油被稀釋到一定程度將會(huì)對(duì)機(jī)組造成危害
發(fā)電機(jī)廠家告訴你：家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)多少錢一套？
柴油發(fā)電機(jī)低壓有什么機(jī)件及裝置
什么是柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)態(tài)指標(biāo)額定值？
一、負(fù)序電流保護(hù)的作用
當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路或在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡時(shí)，在發(fā)電機(jī)定子繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流。此電流在發(fā)電機(jī)空氣隙中建立的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對(duì)于轉(zhuǎn)子為2倍的同步轉(zhuǎn)速，因此將在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子鐵芯等部件上感應(yīng)出100hz的倍頻電流。該電流使得轉(zhuǎn)子上電流密度很大的某些部位（如轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等），可能出現(xiàn)局部灼傷，甚至可能使護(hù)環(huán)受熱松脫，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的重大事故。此外，負(fù)序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流之間以及正序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的100hz交變電磁轉(zhuǎn)矩，將同時(shí)作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機(jī)座上，從而引起100hz的振動(dòng)，威脅發(fā)電機(jī)安全。
發(fā)電機(jī)負(fù)序電流將作為轉(zhuǎn)子表層過熱的保護(hù)，同時(shí)可作為區(qū)外不對(duì)稱短路的后備保護(hù)。負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方與所持續(xù)的時(shí)間的乘積。在最嚴(yán)重的情況下，假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（即不向周圍散熱），則不使轉(zhuǎn)子過熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間的關(guān)系，可表示為
式中 i2* ——流經(jīng)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流（以發(fā)電機(jī)額定電流為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）；
t——電流i2*所持續(xù)的時(shí)間；
i2 2*——在時(shí)間t內(nèi)i2 2*的平均值（以發(fā)電機(jī)額定電流為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）；
a——與發(fā)電機(jī)型式和冷卻方式有關(guān)的常數(shù)。
關(guān)于a的數(shù)值應(yīng)采用制造廠所提供的數(shù)據(jù)。其參考值：對(duì)于凸極式發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)可取a＝40；對(duì)于空氣或氫氣表面冷卻的隱極式發(fā)電機(jī)可取a＝30；對(duì)于導(dǎo)線直接冷卻的100～300mw汽輪發(fā)電機(jī)可取a＝6～15等。隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，它所允許的承受負(fù)序過負(fù)荷的能力也隨之下降（a值減小）。a值較大的發(fā)電機(jī)，其耐受負(fù)序電流影響的能力強(qiáng)。
針對(duì)上述情況而裝設(shè)的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)實(shí)際上是對(duì)定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，因此應(yīng)作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)之一。由于大機(jī)組的a值都比較小，承受負(fù)序電流的能力很小。因此，為防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子遭受負(fù)序電流的損壞，在100mw及以上，a＜10的發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)能夠模擬發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流曲線的反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)。微機(jī)型的發(fā)電機(jī)保護(hù)均采用完善的反時(shí)限特性負(fù)序過電流保護(hù)，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全。
二、反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)
反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子的負(fù)序電流大小，防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面過熱。該保護(hù)電流取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)ta三相電流，這樣可以兼作發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的內(nèi)部短路故障的后備保護(hù)。負(fù)序過電流保護(hù)由定時(shí)限負(fù)序過負(fù)荷和反時(shí)限負(fù)序過電流兩部分組成。前者用以反應(yīng)發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷，后者作為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過熱的主保護(hù)及發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)、區(qū)外不對(duì)稱短路的后備保護(hù)。負(fù)序過電流保護(hù)特性曲線如圖1所示。定時(shí)限負(fù)序過負(fù)荷定值為i2ms，動(dòng)作于較長延時(shí)ts發(fā)信號(hào)。反時(shí)限過電流由上限定時(shí)限、反時(shí)限、下限定時(shí)限三部分組成。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)序電流大于上限整定值i2ms時(shí)，則按上限定時(shí)限tup動(dòng)作；如果負(fù)序電流高于下限整定值i2m，但又不足以使反時(shí)限部分動(dòng)作，或反時(shí)限部分動(dòng)作時(shí)間太長時(shí)，則按下限定時(shí)限t1動(dòng)作；負(fù)序電流在上、下限整定值之間，則按反時(shí)限動(dòng)作。
負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)地模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過程，并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱積累并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此時(shí)負(fù)序電流再次增大，則上一次的熱積累將成為該次的初值。
反時(shí)限部分的動(dòng)作方程為
式中 i2* ——發(fā)電機(jī)負(fù)序電流標(biāo)幺值；
k2——考慮發(fā)電機(jī)發(fā)熱同時(shí)的散熱效應(yīng)系數(shù)（不考慮散熱時(shí)取為0）；
a——發(fā)電機(jī)的a值。
發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖如圖2所示。
發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作特性曲線圖
發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖
三、負(fù)序過電流保護(hù)的整定
1、負(fù)序定時(shí)限過負(fù)荷
負(fù)序定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)按發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流下能可靠返回的條件整定，即
式中 i2．∞* ——發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流標(biāo)幺值；
krel ——可靠系數(shù)；
kre——返回系數(shù)。
動(dòng)作判據(jù)為
i2>i2ms........................................(2-28)
保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)ts延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。
2、反時(shí)限負(fù)序過電流
上限定時(shí)限的動(dòng)作電流通常可按躲過主變壓器高壓側(cè)兩相短路電流整定，即
i2up=krel×i(2) k.t.h.................................（2-29）
式中 i(2) k.t.h主變壓器高壓側(cè)兩相短路電流。
反時(shí)限的動(dòng)作電流按發(fā)電機(jī)短時(shí)承受負(fù)序電流的能力確定，即
式中 a——與發(fā)電機(jī)型式和冷卻方式有關(guān)的常數(shù)；
k2——考慮發(fā)電機(jī)發(fā)熱同時(shí)的散熱效應(yīng)系數(shù)。
下限定時(shí)限的動(dòng)作電流即為反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的啟動(dòng)電流，按發(fā)電機(jī)能長時(shí)間（tm＝1000s）承受的負(fù)序電流整定，即
反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的時(shí)限特性為
式中tup——反時(shí)限特性上限動(dòng)作時(shí)限
t1——反時(shí)限特性下限動(dòng)作時(shí)限。
柴油發(fā)電機(jī)組動(dòng)力不足？是否進(jìn)、排氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障了？
柴油發(fā)電機(jī)作為消防應(yīng)急備用電源的優(yōu)勢
移動(dòng)拖車發(fā)電機(jī)組安裝水濾器有什么作用？
柴油發(fā)電機(jī)組冷卻液過熱的原因
康明斯柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)油被稀釋到一定程度將會(huì)對(duì)機(jī)組造成危害
發(fā)電機(jī)廠家告訴你：家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)多少錢一套？
柴油發(fā)電機(jī)低壓有什么機(jī)件及裝置
什么是柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)態(tài)指標(biāo)額定值？