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发电机过电流保护工作原理、作用、动作如何处理

       发电机差动保护范围外发生故障而故障设备的保护或断路器拒绝动作时,或发电机电压母线(小水电站一般不设置专门的母线保护)发生故障时,将会引起发电机过电流。为此,发电机通常设置有过电流保护。过电流保护既作为发电机外部故障的保护,也作为差动保护(点击阅读)的后备保护。

     过电流保护可进一步分为:一般过电流保护、低电压启动过电流保护和复合电压启动过电流保护等。本文介绍一般过电流保护。
     一般过电流保护通常称为过电流保护,用于单机容量800kW以下的小型水轮发电机。
 
发电机过电流保护的工作原理:
       当发电机定子电流小于某一设定值(过电流继电器的整定值)时,过电流保护不动作;而当发电机定子电流大于等于过电流继电器的整定值时,过电流保护动作。为了防止发电机过负荷时过电流保护误动作,过电流保护的动作值必须躲过发电机最大负荷电流。
       过电流保护的构成:由三只电流继电器和一只时间继电器构成。
       过电流保护的接线特点:电流继电器采用三相星形接线方式。
       过电流保护的动作结果:带时限动作于发电机断路器跳闸和灭磁开关跳闸,并宜动作于停机。当发电机电压母线上设有分段断路器时,该发电机保护宜带有两段时限,第一段时限动作于母线分段断路器跳闸,第二段时限动作于停机。
 
下图所示为某水电站发电机过电流保护原理接线图
 某水电站发电机过电流保护原理接线图
     a) 一次接线简图   (b) 交流电流回路图  (c)保护回路图
      图1  某水电站发电机过电流保护原理接线图
      图中,1~3KA为用于过电流保护的三只电流继电器,4KA为用于过负荷保护的电流继电器,1KT为时间继电器,2KS为反映过电流保护的信号继电器,2XB为连接片,2TA为装设在发电机中性线端用于过电流保护的电流互感器。
 
发电机过电流保护的动作过程分析:
     当发电机因外部故障而发生过电流时,流过电流继电器1~3KA的电流大于电流继电器的动作值,继电器1~3KA动作,其动合触点(在图1(c)中)闭合,接通时间继电器1KT线圈所在的回路:101→1~3KA的动合触点→1KT的线圈→102。
     时间继电器1KT启动,经预设的延时后,其延时闭合瞬时断开的动合触点闭合,接通保护出口继电器KCO电压启动线圈所在的回路:101→1KT的动合触点→2KS的线圈→2XB→KCO的电压启动线圈→102。
     保护出口继电器KCO因电压启动线圈加上电压而动作,其三副动合触点闭合,分别接通发电机断路器1QF的跳闸回路、灭磁开关的跳闸回路和主进水阀关闭回路。此外,信号继电器2KS动作,发出信号。
     PS. 图1(b)中4KA是用于发电机过负荷保护的电流继电器。当发电机发生过负荷时,4KA动作,其动合触点闭合,发出发电机过负荷的预告信号(图中未画出)。
 
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