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发电机逆功率保护学习
      发电机逆功率保护

  发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当发电机失磁或其他某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发号或动作于跳闸。

  1、概述说明

  并网运行的汽轮发电机，在汽轮机的主汽门关闭之后，便作为同步电动机运行：吸收有功功率而拖着汽轮机转动，可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭，汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗，长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。

  对汽轮机逆功率保护的整定计算，就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。

  1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数，取0.8 P1-主汽门关闭后，汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率，该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外，还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关，一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中，Pdz=可取1~1.5%PN。

  2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时，应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定，该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明，当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时，允许运行时间还要长一些。 因此，若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时，可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。

  另外，投运的大型汽轮发电机，多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路，此时，动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护，由于动作时间短，在主汽门点闭后很短的时间内，由于汽轮机及发电机的惯性，实际逆功率可能很小，因此逆功率的定值不应大于1%PN。

  2、原理介绍

  当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机，也就是发电机变成电动机工况)，逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流号。

  由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。

  何为逆功率?

  众所周知，发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因，当汽轮机失去原动力，而发电机出口开关又未能跳闸，则功率方向变为由系统流向发电机，即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率，此即为逆功率。

  逆功率的危害

  发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时，发电机变为电动机带动汽轮机旋转，汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦，特别是在末级叶片可能会引起过热，导致转子叶片的损坏事故。

  所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。

  发电机的程序逆功率保护

  发电机程序逆功率保护主要是防止发电机在带有一定负荷的情况下，突然跳开发电机出口开关而汽轮机主汽门又未能全部关闭的情况。在此情况下，汽轮发电机组极易发生超速，甚至飞车。为避免此种情况，对于非短路故障的某些保护，动作号发出后，先作用于关闭汽轮机主汽门，待发电机逆功率继电器动作后，与主汽门关闭的号组成与门，经一短时限组成程序逆功率保护，动作作用于全停。

  逆功率保护与程序逆功率保护的区别

  逆功率保护是为了防止逆功率后，发电机变为电动机，带动汽轮机旋转，造成汽轮机的损坏。归根到底，是怕原动机动力不足，反被系统带着跑!

  程序逆功率保护是为了防止发电机组突然解列后，主汽门未完全关闭，导致汽轮机超速，从而利用逆功率来规避。归根到底，是怕原动机动力太足导致机组超速!

  所以说严格意义上来说，逆功率保护是发电机继电保护的一种，但主要是保护汽轮机。而程序逆功率保护不是一种保护而是为了实现程序跳闸而设置的动作过程，也叫程序跳闸，一般应用于停机方式。

  关键的是逆功率只要定值达到就会跳闸，而程序逆功率除了定值达到，还要求汽机主汽门关闭，所以说在机组启动过程中并网瞬间，一定要避免逆功率动作。

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一文带你了解发电机
  一、发电机的种类和功能特点

  发电机是指受到机械动力的作用时产生电的设备。在这种转换过程中，机械动力来自于各种各样的其他形式的能源，如风能、水能、热能、太阳能等。

  根据产生电的类型不同，发电机主要分为直流发电机和交流发电机两大类。

  1.直流发电机的功能特点

  直流发电机是指受外部机械力作用产生直流电的发电机。

  一文带你了解发电机

  直流发电机具有使用方便、运行可靠等特点，可以直接为各种需要直流电源的用电设备提供电能。但是直流发电机内部有换向器，易产生电火花，发电效率较低。直流发电机一般可作为直流电动机、电解、电镀、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电源。

  2.交流发电机的功能特点

  交流发电机是指受外部机械力作用产生交流电的发电机，该类发电机又可分为同步交流发电机和异步交流发电机。其实物外形如图2所示。

  在交流发电机中同步发电机为常见，该类发电机由直流电流励磁，既能提供有功功率，也能提供无功功率，可用于为各种需要交流电源的负载设备供电。另外，同步发电机按所用原动机的不同又可分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、风力发电机4种。

  交流发电机的应用十分广泛，例如各种发电站、企业、商铺及家庭备用电源、汽车等均使用发电机供电，其应用实例如图3所示。

  二、发电机的型号与技术参数

  为了便于对发电机的生产管理和使用， 对发电机的型号进行了编制方法的统一，并在其外壳比较明显的位置贴有发电机的铭牌，其中包含的参数主要有发电机的型号、额定电压、额定电源、额定功率、绝缘等级、频率、功率因数以及转速等。

  1.发电机的型号含义

  发电机的型号通常是对机组的型号进行的说明，其中包含的息有发电机输出的电压的种类、发电机机组的类型、控制特征、设计序号以及环境特征等，如图5所示。

  除此之外，有些发电机的型号较为直观简单，识别时较为方便，如图6所示，其中包含有产品编号、额定电压及额定电流等。

  例如，图7所示典型发电机的铭牌标识，从中可以了解其型号为“200GF6，参照上述命名方法可了解其型号所标识的含义。”

  2.发电机的主要技术参数

  发电机的技术参数通常与型号一样通过铭牌标签粘贴或直接标识在发电机的外壳上，以供选用和检修时参考，如图8所示。

  发电机的主要技术参数包括：额定电压、额定电流、转速、频率、功率因数、定子接法和绝缘等级等。

  (1)额定电压

  额定电压指发电机在正常运行时输出的额定电压，单位是kV。

  (2)额定电流

  额定电流是指发电机正常并连续工作时的 工作电流，单位是kA。当发电机其他各参数都在额定的情况下，发电机以该电流运行，其定子绕组的温升不会超过允许的范围。

  (3)转速

  发电机的转速是指发电机主轴在1min内的 旋转速度。该参数是判断发电机性能好坏的重要参数之一。

  (4)频率

  频率是指发电机中交流电正弦波周期的倒数，其单位为赫兹(Hz)。例如一台发电机的频率为50Hz，则表明其交变电流的方向等参数1s改变50次。

  (5)功率因数

  发电机是靠电磁转换进行发电的，其输出的功率可以分为两种，即无功功率和有功功率。无功功率主要是用来产生磁场，进行电与磁的转换;而有功功率则是为用户提供的。在发电机输出的总功率中，有功功率所占的比例就是功率因数。

  (6)定子接法

  发电机的定子接法主要可以分为两种，即三角形(△形)联结和星形(Y形)联结，如图9所示。在发电机中，通常发电机定子的3个绕组一般都联结成星形。

  (7)绝缘等级

  发电机的绝缘等级主要是指其绝缘材料耐高温的等级。在发电机中绝缘材料是较为薄弱的环节，该材料在过高的温度中很容易加速老化甚至损坏，所以不同的绝缘材料其耐热等级

  也有所区别。该参数通常是用字母表示的，其中Y 表示耐热温度为90℃，A 表示耐热温度为105℃，E 表示耐热温度为120℃，B 表示耐热温度为130℃，F 表示耐热温度为155℃，H 表示耐热温度为180℃，C 表示耐热温度为180℃以上。

  (8)其他

  在发电机中，除上述技术参数外，还有发电机的相数、机组总重量和制造日期等参数。这些参数在识读时比较直观易懂，主要供使用者在使用时或是购买时参考。

  三、发电机在线路中的符号标识

  发电机是电力拖动、机床等控制线路中必不可少的部件之一。在绘制各控制线路对应的原理图时，发电机并不是用其实际外形体现，而是由代表其功能的图样或简图、字母等符号进行标识的。发电机的符号与电动机符号相似，一般用字母“G”文字符号标识。其中G表示发电机，GD表示直流发电机，GA表示交流发电机(异步发电机)，GS表示同步发电机，GH表示永磁发电机。根据这些不同的字母标识，可以快速识别出该线路中使用的发电机的类型。

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