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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关于柴油发电机组节能与环保总述

标准GB/T2820.1一1997《往复式内燃机驱动的交流发电机组》第1部分标准9排放中规定：“当发电机组运行时，会产生包括噪声、振动、热辐射、废气和电磁干扰等排放物。任何有关保护环境和人员与的适用法规由制造厂和用户商定产品性能要求时考虑。”环保机组定义：将同时考虑到噪声、振动、热辐射，废气和电磁干扰等排放物对环境因素有影响的机组称为环保机组。

国标对环保机组要求：振动小、噪声低、电磁辐射低、热辐射小、排放污染轻。

另外 标准GB/2819一1995《移动电站通用技术条件》（Mobileelectricpowerplant,Specificationfor）对环境污染做了一定的限定。其中第4.9条污染环境的限值中有相应的规定。

1）振动

电站应根据需要设置减震装置；电站运行时振动的单振幅应不大于0.3mm或0.5mm；使用增压柴油机、单缸和两缸柴油机、单缸汽油机的电站，其振幅值应符合产品技术条件的规定。

2）噪声

电站的噪声允许值应符合噪声允许值中的规定，增压柴油机组电站和低噪声电站的允许值按产品技术条件的规定执行。

3）无线电干扰

对有抑制无线电干扰要求的电站，应有抑制无线电干扰的措施，其干扰值不大于有关标准中的规定值。频率为0.15～3000MHz;端子干扰电压为3000μv～400μv;干扰场强为100～50μV/m。

4）有害物质浓度

有相应要求时，电站排出的有害物质允许浓度按产品技术条件的规定。

5）烟度

有相应要求时，电站的排气烟度按产品技术条件的规定。

烟度要求：因柴油发电机排气量较汽油机排气量要大，而且排烟问题较严重。下面针对机组原动机为柴油发电机的电源车辆来讨论。排烟是由于不完全燃烧所得到的悬浮在柴油发电机排气中可见的白色、蓝色、黑色颗粒物。白色通常由水蒸气或液体燃料蒸汽凝聚而成：蓝色通常是因燃料或机油不完全燃烧所得到的粒：黑色主要由炭粒组成，其颗粒尺寸常小于1μm。这些排出的颗粒物能够吸收、反射和折射光线。

烟度是表征柴油发电机排气中颗粒物浓度的参量。烟度是指容量排气所透过的滤纸的染黑度。

我国对不同排气量的柴油发电机排气烟度允许值为4.5～4.0波许单位。通常规定白色滤纸的吸光率为0波许单位，全黑滤纸的吸光率为10波许单位，0～10均匀分度。

机组运转时，振动、噪声、排放和辐射等是相互关联的。发电机组是一个大型供电系统，它由若干分系统组成，各系统之间是相互关联的。在分析与研究环保问题时，同时应与机组发动机燃料、燃烧、配气、机械运转等环节相联系。另外，这些对环境有影响的因素又是互相联系的。机组运转就必然的有振动，振动自然就会产生噪声；燃料燃烧必然产生热量、废气和燃烧噪声；热量的产生必然有热辐射；由于燃料的燃烧不完全和杂质等，就必然产生空气污染问题，即使是完全燃烧生成大量的C02，对环境也有较大影响。由于发电机组中发电机是电磁机械，因而就必然有电磁辐射，形成对其他电子设备的电磁干扰。因而，解决柴油发电机组环保问题时，应该用互相联系的观点来研究机组环保问题。例如：在机组设计隔声罩时同时考虑电磁屏蔽。如用带夹层的双层或多层金属外壳制造声罩，中间有水或其他介质冷却，既可以隔声，也可以进行电磁屏蔽，还可以有效降低热辐射。同时增强了机组在风沙、大雨、高温、严寒等恶劣环境下的供电能力。对于柴油发电机组来讲突出的环保问题是振动、噪声和废气。