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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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工业型柴油发电机组常规要求

1、柴油发电机组应为淡水冷却、四冲程、直接喷射、自然吸气或压力充电、工业型柴油柴油发电机组，完整和运行，符合 ISO8528/BS5514 的所有部件的要求， 并在曲柄轴转速不超过 1500 转/分钟的现场条件下连续额定以满足负荷要求，并适用于将“轻”柴油改为BSEN590/BS2869 级Al 或A2。

2、 柴油发电机组应具备以下设备：

（1）柴油发电机组安装仪表盘，包括润滑油压表、润滑油温表、冷却水出口温度表、冷却水位指示器、转速表和小时表。 转速表应检测实际柴油发电机组转速。感测输出频率的测速仪不得接受。 还应提供指示柴油发电机组驱动发电机充电率的电流表。

（2）暴露运动部件的防护装置，即。 飞轮、联轴器等。

（3）柴油发电机组冷却系统包括柴油发电机组驱动的水循环泵、恒温控制水温调节装置和柴油发电机组驱动的带有机械驱动风扇的热带散热器。

（4）) 含有可更换元件的干式或“油浴”型空气清洁剂。

（5） 润滑油系统（全流量，可更换元件式过滤器）。

（6）调速器以手动调整+5%的正常速度。 控制精度应符合 BS5514 第 4 部分“往复内燃机规范，性能-速度控制中ISO8528/Al 类G3 的规定。调速器应感知实际柴油发电机组旋转。 感知发电机输出电压频率的调速器是不可接受的。

（7）管状排气消音器（声学类型）与相关附件和扩展，以符合相关环保的要求。

（8）燃料控制电磁阀(电动)和紧急燃料关闭阀(手动）

（9） 高冷却水温度，低润滑油压力的二级柴油发电机组保护装置。 还应提供用于柴油发电机组过速的两级柴油发电机组保护装置。柴油发电机组过速传感器应感知柴油发电机组实际转速，并应无谐波干扰。

（10）控制和保护系统的所有布线，在适当的耐热和耐油电缆中进行，应连接到适当的电缆终端块。

（11）接地端子，用于将柴油发电机组和发电机连接到现场的接地系统。

3、 柴油发电机组应能够按照ISO8528/BS5514  部分的规定，在额定连续容量（功率因数为 0.85）下开发 110%的交流发电机 1 小时。

4、 发电机组与日常服务的方舱高度差不得超过发电机制造商的 值。

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