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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，或动作于发信号或动作于跳闸。

  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信号。

  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，动作信号发出后，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，与主汽门关闭的信号组成与门，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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维曼发电机租赁为您讲解发电机与励磁电流的有关特性

一、直流发电机供电的励磁方法;

这种励磁方法的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组经过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机取得直流电流。这种励磁方法具有励磁电流独立，作业比较牢靠和削减自用电消耗量等长处，是曩昔几十年间发电机首要励磁方法，具有较老练的运转经历。缺陷是励磁调理速度较慢，保护作业量大，故在10MW以上的机组中很少选用。

二、沟通励磁机供电的励磁方法：

现代大容量发电机有的选用沟通励磁机供应励磁电流。沟通励磁机也装在发电机大轴上，它输出的沟通电流经整流后供应发电机转子励磁，此刻，发电机的励磁方法属他励磁方法，又因为选用停止的整流设备，故又称为他励停止励磁，沟通副励磁机供应励磁电流。沟通副励磁机可所以永磁机或是具有自励恒压设备的沟通发电机。为了更好的进步励磁调理速度，沟通励磁机一般选用100——200HZ的中频发电机，而沟通副励磁机则选用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相沟通绕组都绕在定子槽内，转子只要齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因而，它没有电刷，滑环等滚动触摸部件，具有作业牢靠，结构相对比较简略，制作工艺便利等长处。缺陷是噪音较大，沟通电势的谐波重量也较大。
三、无励磁机的励磁方法：

在励磁方法中不设置专门的励磁机，而从发电机自身取得励磁电源，经整流后再供应发电机自身励磁，称自励式停止励磁。自励式停止励磁可分为自并励和自复励两种方法。自并励方法它经过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供应发电机励磁，这种励磁方法具有结简略，设备少，出资省和保护作业量少等长处。自复励磁方法除没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发作短路时，给发电机供应较大的励磁电流，以补偿整流变压器输出的缺乏。这种励磁方法具有两种励磁电源，经过整流变压器取得的电压电源和经过串联变压器取得的电流源。

发电机与励磁电流的有关特性

1、电压的调理:

主动调理励磁体系可以看成为一个以电压为被调量的负反馈操控体系。无功负荷电流是形成发电机端电压下降的根本原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而下降。可是为了满意用户对电能质量的要求，发电机的端电压应根本坚持不变，完成这一要求的方法是随无功电流的改动调理发电机的励磁电流。

2、无功功率的调理：

发电机与体系并联运转时，可以认为是与无限大容量电源的母线运转，要改动发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着改动，此刻发电机的无功电流也跟着改动。当发电机与无限大容量体系并联运转时，为了改动发电机的无功功率，有必要调理发电机的励磁电流。此刻改动的发电机励磁电流并不是一般所说的“调压”，而是仅仅改动了送入体系的无功功率。

3、无功负荷的分配：

并联运转的发电机依据各自的额外容量，按份额进行无功电流的分配。大容量发电机应担负较多无功负荷，而容量较小的则负供应较少的无功负荷。为了完成无功负荷能主动分配，可以终究靠主动高压调理的励磁设备，改动发电机励磁电流保持其端电压不变，还可对发电机电压调理特性的倾斜度做调整，以完成并联运转发电机无功负荷的合理分配。