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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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分析柴油机的工作原理及使用：柴油发电机柴油机的基本工作原理就是将高压柴油喷入燃烧室中燃烧，释放出热能，再将热能转变成机械能做功。要想掌握柴油机的工作原理，首先必须了解上止点、下止点、活塞行程、配气相位、燃烧室容积、汽缸工作容积、压缩比、进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程等概念。
①上止点：指活塞离曲轴中心远的位置或离汽缸盖近的位置。
②下止点：指活塞离曲轴中心近的位置。
③活塞行程；指活塞在上、下两个止点间的距离。从目前使用的柴油发电机柴油机情况看，135系列柴油机中活塞行程有140mm和150mm两种，两者之间有的配件相同，有的则不同，选购配件时应注意。
④配气相位：柴油发电机组柴油机的进气门和排气门开始开启和关闭的时刻用曲轴转角表示时称为配气相位。
⑤燃烧室容积；指上止点以上的空间。
动到下止点时所对应的汽缸的容积。
⑦压缩比汽缸总容积（即燃烧室容积与汽缸工作客积之和）与燃烧室容积之比，称为压缩比。
⑧进气行程：其目的是保证汽缸内充满足够的新鲜空气。活塞往下运动时，进气门打开，周围环境中的空气被吸入汽缸，直到活塞到达下止点时，进气门才关闭。
⑨压缩行程；活塞由下止点向上止点运动的过程中，进气门经下止点后延续了一定角度后关闭（主要目的是多吸入新鲜空气）。此时，排气门仍然关闭，汽缸处于密封状态。由于活塞的向上运动，汽缸内的空气被压缩，压缩终点的压力达3~4Wa，温度可达500℃一750℃。注意，柴油喷入燃烧室内开始燃烧的时刻是在上止点前一定角度而不是正好在上止点。
⑩做功行程；当活塞运行到上止点前一定角度时，喷油器开始向撒饶室内喷入高压雾化柴油，柴油与高温高压空气混合后，很快着火燃烧并释放出大量的热能。
 这时，汽缸内气体的压力和温度急速上升。在高压气体的推动下，活塞向下止点运动并通过连杆使曲轴旋转输出动力。做功行程实际上是柴油机将热能转化为机械能的过程。
 排气行程：在这个行程里，汽缸内的废气全部排出并再次吸入新鲜空气，便进行下一个工作循环。
 实际上活塞在做功行程下止点前就打开了排气门，越过下止点后活塞上行，此时排气门已完全打开，进气门仍然关闭着，这时汽缸内的废气压力高于大气的压力而冲出排气门。为了使汽缸内的废气排干净，排气门在活塞过了上止点后才关闭。
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