异步发电机 继电保护（电力系统继电保护的技术要求）

本文目录

• 电力系统继电保护的技术要求
• 电力系统同步电机变得不同步，也就是出现功角失稳的现象，恶果是怎样一步步产生的呢
• 电力继电保护是什么
• 为什么发电机发的电，不用投入电容负载上基本都是感性的用电器
• 继电保护有什么作用
• 电机与电器专业介绍

电力系统继电保护的技术要求

电力系统继电保护（relay protection of power system）
最早的继电保护装置是熔断器。以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，发展迅速的以远动技术信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置；
继电保护装置必须满足的四个基本要求：
1 选择性：当系统发生故障时，继电保护装置只将故障设备切除，使停电范围尽量缩小，保证无故障部分继续运行。
2 速动性：电力系统发生故障时，要求能快速切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性；减少用户在电压降低的异常情况下的运行时间，使电动机不致因电压降低时间过长而处于停止转动状态，并利于电压恢复时电动机的自起动，以加速恢复正常运行的进程；此外，还可避免扩大事故，减轻故障元件的损坏程度。
3 灵敏性：是指保护对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力，对于保护范围内故障，不论短路点的位置在哪里，短路类型如何，运行方式怎样变化，保护均应灵敏正确地反应。
4 可靠性：就是在保护范围以内发生属于它应该动作的故障时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在其它任何不属于它动作的情况下，不应该误动作。
继电保护的基本概念
在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相短路；两相短路；两相接地短路；断线等。
电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。
电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。
1.继电保护的基本任务
（1）自动迅速，有选择的跳开特定的断路器（2）反映电气元件的不正常运行状态
2.电力系统对继电保护的基本要求
速动性，选择性，灵敏性，可靠性。

电力系统同步电机变得不同步，也就是出现功角失稳的现象，恶果是怎样一步步产生的呢

发电机功角失稳表现为功角以某个数值为中心的上下摆动，发电机和输电线路都表现为电压，电流，有功，无功大幅度的晃动，也就是常说的系统震荡。“功角失稳”还不是真正的“失去同步”，而且功角失稳属于阻尼震荡，一般振幅会逐步减小，很快恢复稳定。只有当功角大于90度，发电机才会失去稳定，进入异步运行，这时表现为强烈震荡，表计往往满刻度摆动，摆动频率等于失步机组与系统之间的“滑差”。引起发电机功角失稳以致失步的原因，一般是非同期并列或发电机失去励磁等。情况严重时会造成继保误动作，大型发电机引起的系统震荡有可能造成系统崩溃。目前电力系统继电保护和自动装置不断完善，已很少发生功角失稳及系统震荡。

电力继电保护是什么

在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等）、内部因素（绝缘老化、损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现。常见的故障有：单相接地、三相接地、两相接地、相间短路、短路等。

电力系统非正常运行状态有：过负荷、过电压、非全相运行、振荡、次同步谐振、同步发电机短时失磁异步运行等。

电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事故时，它们能及时发出报警信号，或直接发出跳闸命令以终止故障或事故。

（1）继电保护的基本任务

①自动迅速、有选择地跳开特定的断路器。

②反映电气元件的不正常运行状态。

（2）电力系统对继电保护的基本要求速动性、选择性、灵敏性、可靠性。

为什么发电机发的电，不用投入电容负载上基本都是感性的用电器

当前电力供应紧张，电力系统难于解决供需矛盾。这样就造成了对小型发电机需求量的
大大增加，而在市场上很难买到7kW以下的同步发电机。由三相鼠笼异步电动机和电容器组成的电容发电机，因其具有一机两用，结构简单、坚固耐用、维修方便等优点，目前仍然有些地位。现就这种发电机的原理，运行特性等从理论上分析如下：
1．电容发电机原理
感应发电机的原理接线如图1a。其转子上如有剩磁Φ0时，当时转动就切割定子绕组而产生感应电势Eo，Eo作用在电容上，便产生一超前Eo90º的电流ÍC，而ÍC所生磁通由ΦC与ΦC同相(如图1b)，二者迭加，使转子总磁通增强，使定子绕组中感应电势进一步加大为E1、必然使电容电流加大为臣磁通加大为ÍC1，总磁通加大为ΦC1，如此反复促进，直到电机的空载特性曲线V。＝f(Ic)与容抗特性直线Vc＝f(Ic)二者相交为止。最终的稳定电压大小取决于电容器的容量C及原动机转速n：(如图2示)。
2、特性分析
据对J052—4型7。0kW电容发电机组所作试验结果，综述性能分析如下：
(1)空载特性(如图3所示)。
空载特性表明，当电容电流为零时，感应电势并不为零，而为1．5伏，这是由转子剩磁产生的，也是用异步电动机发电建立电压的必要条件之一。如果用a1表示空载特性曲线的曲线部分与横轴的夹角，用ac表示容抗直线与横轴的夹角。很显然，容抗直线倾角越小，其建立的空载电压越高。欲使电容发电机能建立工作电压并稳定工作，必须在一定转速下具有一定的电容值，即要满足ac＜al。当ac＝a1时的电容值为临界电容值，因此建立电压的第二个条件是在一定转速下，电容器组的容量不小于临界电容值。
图3
空载特性的线l与存抗直线2
E。一空载电动势(伏)；Ic一电容电流(安)；C1
C2、C3一采用乙接线时的三相总电容值(微法)
根据上述分析，欲维持发电机正常运行，为避免久置不用的发电机失磁，在有电源的地方，应先做电动机运转数分钟或在没有电源的地方，在发电前以6伏电池对定子绕组进行几分钟充电，使转子获磁，对失磁不太严重的发电机，可通过适当提高转速与增加投入电容量来建立电压。发电机投入运转后，必须待其建立电压并升到额定值后，方可加载，即不允许带载起动。对动力负载应注意其容量值，不要超过发电机容量的25%，所带电动机的单个容量不应超过发电机总容量的10％，否则，电动机难于起动。当略大于规定价时，可通过并联三相电容器加以适当补偿，否则难以稳定运行。增减负载时，要与所配负载电容容量的调整同步进行，并防止过电压。当动力与照明混用时，应先起动动力，而后加照明。
(2)保持电容量不变时，转速与电压间关系(如图4所示)。
试验表明，当采用不同的电容容量时，其电压迅速上升的起始频率是不同的，且在一定的频率范围内，虽然频率与电压近似呈直线规律变化，但电压升高的百分比是不同的。
总之，当电机转速(频率)上升，会使电容电流增入，使ac变小。这说明频率对电压的影响较敏感。
图4
保持电容值不变时，频率与电压关系
V一线电压(伏)；f一频率(赫茨)
1一电压上升过程；2一电压下降过程
同时还知道，当保持额定电压值不变时，频率越高、所需电容量可适当降低，如图5所示。
C一电容量(微法)；f一频率(赫芝)
(3)负载特性。指一定转速下，发电机电压与负载电流的关系。实验表明，当负载电流增加时，发电机端电压随之下降且幅度较大。如把负载电流加大到超过临值Ilin时，此电机输出电流不旦不增加，反而减小，端电压随之失去稳定而降低。最后，电压与电流均降为零(如图6示)。
电感性负载对发电机端电压的影响比电阻性大得多，由实验中可见到，这是因为它也要吸收一部分电容电流所致。特别是当电动机起动时，需要几倍于正常运行的电流，常易造成发电机无法维持电压。据发电机的负载特性，当负荷电阻只Rf、于tga√3时，发电机电压将下降，直到零压。所以电容发电机在三相短路及不对称短路的情况下，都必然造成其端电压迅速消失，不会引起大的短路电流，是这种电机运行上的特点，对简化继电保护设备很有补益，已被实践所证明，这也是一大优点。
(4)电容发电机的输出功率。其数值应为铭牌功率(kw)值除以电机效率。电容发电机的输出电流是负载电流与电容电流(励磁)二者的向量和，是大于负载电流的。为保证发电机的正常使用寿命，当转速不变时，提高发电机电压的百分比应与相应降低电流的百分比相当，以保证其输出功率不变。
据了解，现在农村中使用的电容发电机组有部分不能达到额定输出功率值。究其原因有电容器容量不够；原动机转速不够(皮带轮设计选择不当或皮带调正不当)；水轮机达不到设计出力等，对这类问题要视具体情况研究解决。
3．结论
在当前条件下，在一定发电容量(22kW)以下范围内选用电容发电机组，从经济性，规格齐全，使用维修方便，易得易购等多方面综合考虑，做频率要求不高和独立的小容量电源还是可行的。

继电保护有什么作用

继电保护的基本任务是：
一.自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行
二.反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不需要保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。

电机与电器专业介绍

属于电气工程及其自动化的二级学科，与电力系统自动化、高电压与绝缘、电力电子、电工新技术平行；顾名思义，电机与电器研究对象的主是发电机、电动机，是电气类传统的研究方向，一般有发电机、电动机的故障诊断技术；发电机的运行、继电保护；电动机的控制；新型电机的设计等；其中故障诊断是电机电器科研人员搞的最多的，主要针对振动、发热、接地、放电等故障；近年，有不少传统电机研究人员从传统的汽轮、水轮发电机故障诊断转向新能源发电——风力发电机，如双馈异步电机等领域；本人就是搞汽轮发电机故障监测的，希望对你有所帮助