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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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发电机发电时，如没有电器在用电，发出来的电都去哪里了?
发电机发电，假如没有电器在用电，相当于负载这边是开路的，也就是发电机线圈的并没有形成回路，没有回路是没有电流的，根据电功率的定义，电功率P=电压U*电流I，因为回路没有电流，所以电功率P=0，也就是没有电功率输出，相当于本质上并没有发电，当然谈不上损失了。
电动势只是一种能力
根据电磁定律，导体运动切割磁力线的时候，会在导体两端形成感生电动势。电动势在物理学上是这样定义的，单位正电荷被电场力从电源的负极，经过电源内部，达到电源正极时所做的功的大小。
光看定义，电动势是比较抽象的，不太好理解。可以顾名思义把电动势理解成让电子产生运动趋势的一种本领，一种能力。好比处于高处水池里边的水，老想流出去，流到下游去这样一种趋势。又好比说一个人很会赚钱，口袋老是装了满满的，这种也是一种能力。发电过程，电动势也反应发电机把机械能转换成电能的一种能力本领。
有本领有能力，不做事，相当于能力体现不出来，也等同于没有能力，好比上边说到有赚钱能力的人，并没有把钱花掉，和穷人没有两样一个道理。当没有任何负载接入发电机的回路里边，回来没有电流，并没有产生电功率。但是导体切割磁力线是存在的，所以有电动势，展现了发动机能发电的一种本领而已。再次回到水池装满水了，但是水阀是关闭着的，并没有水漏出去一样的道理，并没有什么损失，水还在水池里边。
导体没有切割磁力线时候，正负极两端都是中性的，因为金属正电荷和电子是完全一致的，导体没有对外显示出任何带电状态。当切割磁力线的时候，正电荷从负极移动到正极，可以理解成电磁力让正电荷和电子实现了在这一段导体上分离了一些出来，正极聚焦了正电荷，而负极聚集了电子，这样分别在导体两头呈现出不同的带电状态来。正负电荷分离出来的数量越多，代表发电机的电动势越强，发电能力也越强。因为没有负载接入，而发电机的发电能力是有限的，导体的能分离出来的数量也是有限的，到了一定程度，正负电荷不再继续分离增加了，发电机怎么转，都不会再有新的正电荷从负极移动到正极了。好比水池里边的水已经满了，水泵再往里边送水，也送不进去这个道理。
电能的转化看电流
灯泡发光，是因为电流流过钨丝等东西，转换成热能或者光能，而风扇在转，也是电流流过电机内部，让电能转换成动能。要让负载工作同时消耗电能，必须要有电流流过负载本身，这样电能才可以转换成其他形式的能。
发电机带动负载发电时候，机械能会因为切割磁力线存在，发电机线圈内部会分离出来正负电荷，让正电荷跑到正极，负电荷保留在负极，转换成电能，而电能因为有回路，让正电荷从正极，经过负载，流回负极，这样相当于正电荷做了一个封闭的循环，回到了初的位置了，让正负电荷中和，这样机械能再次在发电机线圈内部分离正负电荷，重复这个流程，这样一个流程就是有源源不断电流产生的过程。
发电机可以看成一个电压源，电动势代表这个电压源的能力，电压是稳定的，发电机输出的电功率大小，取决于负载这边的电流大小，电流越大，发电机把机械能转换成电能的数量会越多。反过来，如果负载没有电流，发电机实际上是在空转，除了一些摩擦力在消耗能量外，并不会有机械能转换成电能，不存在白白损失的问题
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