發(fā)電機逆功率保護學習
      發(fā)電機逆功率保護

  發(fā)電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發(fā)電機的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機流向母線，但是當發(fā)電機失磁或其他某種原因，發(fā)電機有可能變?yōu)殡妱訖C運行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時，發(fā)電機的保護動作，或動作于發(fā)信號或動作于跳閘。

  1、概述說明

  并網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機，在汽輪機的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉(zhuǎn)動，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關(guān)閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發(fā)電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。

  對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。

  1、動作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無旁路管道等)有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機的額定功率。 實際中，Pdz=可取1~1.5%PN。

  2、動作延時發(fā)電機逆功率保護的動作延時，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機主汽門關(guān)閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當汽輪機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關(guān)閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。

  另外，投運的大型汽輪發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內(nèi)，由于汽輪機及發(fā)電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。

  2、原理介紹

  當發(fā)電機出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機，也就是發(fā)電機變成電動機工況)，逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。

  由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機。利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發(fā)電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發(fā)電機，這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風能、原子能、地熱、潮汐、生物能等能量的各類發(fā)電機。 此外，由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機，異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。

  何為逆功率?

  眾所周知，發(fā)電機的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當汽輪機失去原動力，而發(fā)電機出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機，即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C在運行。此時發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。

  逆功率的危害

  發(fā)電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動力時，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會引起鼓風摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，導致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。

  所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。

  發(fā)電機的程序逆功率保護

  發(fā)電機程序逆功率保護主要是防止發(fā)電機在帶有一定負荷的情況下，突然跳開發(fā)電機出口開關(guān)而汽輪機主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對于非短路故障的某些保護，動作信號發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機主汽門，待發(fā)電機逆功率繼電器動作后，與主汽門關(guān)閉的信號組成與門，經(jīng)一短時限組成程序逆功率保護，動作作用于全停。

  逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別

  逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!

  程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導致汽輪機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速!

  所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護汽輪機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機方式。

  關(guān)鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關(guān)閉，所以說在機組啟動過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動作。

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發(fā)電機發(fā)電時，如沒有電器在用電，發(fā)出來的電都去哪里了?
發(fā)電機發(fā)電，假如沒有電器在用電，相當于負載這邊是開路的，也就是發(fā)電機線圈的并沒有形成回路，沒有回路是沒有電流的，根據(jù)電功率的定義，電功率P=電壓U*電流I，因為回路沒有電流，所以電功率P=0，也就是沒有電功率輸出，相當于本質(zhì)上并沒有發(fā)電，當然談不上損失了。

  電動勢只是一種能力

  根據(jù)電磁定律，導體運動切割磁力線的時候，會在導體兩端形成感生電動勢。電動勢在物理學上是這樣定義的，單位正電荷被電場力從電源的負極，經(jīng)過電源內(nèi)部，達到電源正極時所做的功的大小。

  光看定義，電動勢是比較抽象的，不太好理解?？梢灶櫭剂x把電動勢理解成讓電子產(chǎn)生運動趨勢的一種本領(lǐng)，一種能力。好比處于高處水池里邊的水，老想流出去，流到下游去這樣一種趨勢。又好比說一個人很會賺錢，口袋老是裝了滿滿的，這種也是一種能力。發(fā)電過程，電動勢也反應(yīng)發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換成電能的一種能力本領(lǐng)。

  有本領(lǐng)有能力，不做事，相當于能力體現(xiàn)不出來，也等同于沒有能力，好比上邊說到有賺錢能力的人，并沒有把錢花掉，和窮人沒有兩樣一個道理。當沒有任何負載接入發(fā)電機的回路里邊，回來沒有電流，并沒有產(chǎn)生電功率。但是導體切割磁力線是存在的，所以有電動勢，展現(xiàn)了發(fā)動機能發(fā)電的一種本領(lǐng)而已。再次回到水池裝滿水了，但是水閥是關(guān)閉著的，并沒有水漏出去一樣的道理，并沒有什么損失，水還在水池里邊。

  導體沒有切割磁力線時候，正負極兩端都是中性的，因為金屬正電荷和電子是完全一致的，導體沒有對外顯示出任何帶電狀態(tài)。當切割磁力線的時候，正電荷從負極移動到正極，可以理解成電磁力讓正電荷和電子實現(xiàn)了在這一段導體上分離了一些出來，正極聚焦了正電荷，而負極聚集了電子，這樣分別在導體兩頭呈現(xiàn)出不同的帶電狀態(tài)來。正負電荷分離出來的數(shù)量越多，代表發(fā)電機的電動勢越強，發(fā)電能力也越強。因為沒有負載接入，而發(fā)電機的發(fā)電能力是有限的，導體的能分離出來的數(shù)量也是有限的，到了一定程度，正負電荷不再繼續(xù)分離增加了，發(fā)電機怎么轉(zhuǎn)，都不會再有新的正電荷從負極移動到正極了。好比水池里邊的水已經(jīng)滿了，水泵再往里邊送水，也送不進去這個道理。

  電能的轉(zhuǎn)化看電流

  燈泡發(fā)光，是因為電流流過鎢絲等東西，轉(zhuǎn)換成熱能或者光能，而風扇在轉(zhuǎn)，也是電流流過電機內(nèi)部，讓電能轉(zhuǎn)換成動能。要讓負載工作同時消耗電能，必須要有電流流過負載本身，這樣電能才可以轉(zhuǎn)換成其他形式的能。

  發(fā)電機帶動負載發(fā)電時候，機械能會因為切割磁力線存在，發(fā)電機線圈內(nèi)部會分離出來正負電荷，讓正電荷跑到正極，負電荷保留在負極，轉(zhuǎn)換成電能，而電能因為有回路，讓正電荷從正極，經(jīng)過負載，流回負極，這樣相當于正電荷做了一個封閉的循環(huán)，回到了初的位置了，讓正負電荷中和，這樣機械能再次在發(fā)電機線圈內(nèi)部分離正負電荷，重復這個流程，這樣一個流程就是有源源不斷電流產(chǎn)生的過程。

  發(fā)電機可以看成一個電壓源，電動勢代表這個電壓源的能力，電壓是穩(wěn)定的，發(fā)電機輸出的電功率大小，取決于負載這邊的電流大小，電流越大，發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換成電能的數(shù)量會越多。反過來，如果負載沒有電流，發(fā)電機實際上是在空轉(zhuǎn)，除了一些摩擦力在消耗能量外，并不會有機械能轉(zhuǎn)換成電能，不存在白白損失的問題

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