一、逆功率的產(chǎn)生機(jī)理

目前，在大型發(fā)電機(jī)組上一般裝設(shè)了兩套獨(dú)立的逆功率保護(hù)裝置，即程序跳閘逆功率和單純的電氣逆功率保護(hù)，來(lái)限制發(fā)電機(jī)逆功率的大小。一般最大不超過(guò)額定有功功率的10%左右。從原理講，柴油發(fā)電機(jī)可以逆功率運(yùn)行。但實(shí)際上，當(dāng)逆功率運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)就成了電動(dòng)機(jī)了，不但發(fā)出的電送布出去要自身消耗，而其還要使用電網(wǎng)的電。長(zhǎng)時(shí)間逆功率運(yùn)行就有可能造成繞組燒毀。因此，在一般情況下，不得將發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間逆功率運(yùn)行。產(chǎn)生逆功率的常見(jiàn)原因如下：

1、原動(dòng)機(jī)故障

柴油機(jī)故障，例如燃油中斷、控制系統(tǒng)故障，使原動(dòng)力中斷，導(dǎo)致機(jī)械功率輸入不足，無(wú)法維持發(fā)電機(jī)的有功輸出。

2、系統(tǒng)頻率異常

電網(wǎng)頻率過(guò)高時(shí)，發(fā)電機(jī)可能因調(diào)速器響應(yīng)受限無(wú)法維持出力，導(dǎo)致逆功率。

3、并網(wǎng)操作失誤

同步并網(wǎng)時(shí)相位或頻率偏差過(guò)大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)瞬間吸收電網(wǎng)功率。

4、負(fù)荷突降

電網(wǎng)負(fù)荷驟減（如大容量負(fù)荷切除），原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)未能及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出力過(guò)剩轉(zhuǎn)為逆功率。

5、保護(hù)誤動(dòng)作

其他保護(hù)誤動(dòng)（如主變保護(hù)跳閘）導(dǎo)致發(fā)電機(jī)孤島運(yùn)行，失去負(fù)荷后逆功率。

二、逆功率保護(hù)原理

    發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)功能是防止柴油機(jī)失去動(dòng)力后，電力系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)倒送功率的。當(dāng)功率方向發(fā)生改變后，發(fā)電機(jī)就變成了電動(dòng)機(jī)，從發(fā)出功率變?yōu)槲展β省＿@樣由于柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速非?？?，受到這里的功率變換后會(huì)在柴油機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)反向力矩，損壞柴油機(jī)，同時(shí)無(wú)謂地消耗電力

1、晶體管逆功率保護(hù)裝置的原理

    由于逆功率保護(hù)是有功功率方向保護(hù)，因此，它的檢測(cè)信號(hào)，應(yīng)取電壓、電流兩方面的信號(hào)及其相位關(guān)系，并將其轉(zhuǎn)換為反應(yīng)有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號(hào)。該裝置逆功率保護(hù)信號(hào)是取自發(fā)電機(jī)S相的電壓和電流來(lái)進(jìn)行單相逆功率檢測(cè)。它的電壓形成回路中，電壓變換器m1、m2噸的原邊接成對(duì)稱(chēng)星形，取出電壓Uso作為電壓信號(hào)，并使Uso與發(fā)電機(jī)輸出的相電壓Uso同相位，其電流信IS號(hào)由S相的電流互感器取得，經(jīng)兩個(gè)單相橋式整流電路VD1、VD2整流，在電阻R3得電壓U1，電阻R4得電壓U2，功率檢測(cè)環(huán)節(jié)是應(yīng)用絕對(duì)值比較原理進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)R1=R2時(shí)，功率檢測(cè)環(huán)節(jié)輸出的直流控制信號(hào)電壓Umn與有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率時(shí)，直流控制信號(hào)電壓Umn為負(fù)值，即n點(diǎn)電位高于通m點(diǎn)電位。當(dāng)逆功率達(dá)8％發(fā)電機(jī)額定功率時(shí)，三極管VT1導(dǎo)通，VT2截止，工作電源經(jīng)電阻R15、R16對(duì)電容C進(jìn)行充電，充電延時(shí)約5s，電容C充電電壓UC達(dá)到穩(wěn)壓管W1擊穿電壓時(shí)，W1管導(dǎo)通，二極管VD3及三極管VT3導(dǎo)通，出口繼電器d1通電動(dòng)作，供電開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳閘，從而達(dá)到保護(hù)的目的。

2、檢測(cè)邏輯

  （1）方向判據(jù)：通過(guò)測(cè)量發(fā)電機(jī)端有功功率方向（通常結(jié)合電壓、電流相位），判斷功率是否反向。

  （2）定值整定：一般設(shè)定為額定功率的1%~5%，避免正常波動(dòng)誤動(dòng)。

  （3）延時(shí)動(dòng)作：設(shè)置0.5~5秒延時(shí)，躲過(guò)暫態(tài)過(guò)程（如并網(wǎng)瞬間、負(fù)荷切換）。

3、保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式

  （1）逆功率繼電器：采用方向元件（如90°接線）結(jié)合有功計(jì)算模塊，輸出跳閘信號(hào)。

  （2）綜合保護(hù)裝置：集成逆功率保護(hù)功能，支持多段式定值（告警、跳閘）。

4、動(dòng)作后果

    延時(shí)到達(dá)后，跳開(kāi)發(fā)電機(jī)出口斷路器并關(guān)閉原動(dòng)機(jī)

5、與其他保護(hù)的配合

  （1）低頻保護(hù)：在系統(tǒng)頻率異常時(shí)閉鎖逆功率保護(hù)，避免誤動(dòng)。

  （2）失磁保護(hù)：逆功率可能伴隨失磁，需協(xié)調(diào)動(dòng)作邏輯。

  （3）過(guò)電壓保護(hù)：孤島運(yùn)行時(shí)電壓升高可能觸發(fā)聯(lián)跳。

三、逆功率保護(hù)的整定計(jì)算

    當(dāng)兩臺(tái)以上柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若其中一臺(tái)柴油機(jī)工作不正常或柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器損壞等原因，使該機(jī)組的發(fā)電機(jī)不但不能輸出有功功率，反而從供電系統(tǒng)吸收功率，同步發(fā)電機(jī)變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)，即同步發(fā)電機(jī)處于逆功率狀態(tài)下運(yùn)行。如果同步發(fā)電機(jī)在逆功率狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)供電系統(tǒng)是不利的，造成參以并聯(lián)運(yùn)行其他機(jī)組過(guò)載跳閘，供電中斷，因此，應(yīng)采取措施進(jìn)行逆功率保護(hù)。對(duì)柴油機(jī)逆功率保護(hù)的整定計(jì)算，就是要確定該保護(hù)的動(dòng)作功率Pdz及動(dòng)作延時(shí)t。

1、動(dòng)作功率Pdz的整定

    柴油發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率可按下式計(jì)算 ：

                                              Pdz=(Krel*P1)/η

    式中，Pdz——逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率

    Krel——可靠系數(shù)，取0.8 

    P1——一般取額定功率的1.5~2%

    η——發(fā)電機(jī)拖動(dòng)柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的效率，取0.98~0.99 ，所以：

                                              Pdz≈（1.2~1.6%）PN

PN——發(fā)電機(jī)的額定功率。實(shí)際中，Pdz=可取1~1.5%PN 。

2、逆功率保護(hù)與程序逆功率保護(hù)的區(qū)別

    逆功率保護(hù)是發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的一種，作為汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)有功功率倒送，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行異常工況的保護(hù)逆功率保護(hù)的簡(jiǎn)單原理：是按照比較絕對(duì)值原理構(gòu)成的功率方向繼電器交流測(cè)量回路，其交流電壓形成回路采用和差接線方式。從而獲得兩個(gè)比較電量：和電壓向量A1與差電壓向量A2。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，A2逆功率保護(hù)也可用于程序跳閘的啟動(dòng)元件。而程序逆功率保護(hù)嚴(yán)格說(shuō)不是一種保護(hù)，而是為實(shí)現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動(dòng)作過(guò)程。程跳逆功率主要就是用于程序跳閘，算是一種停機(jī)方式吧。最關(guān)鍵的是逆功率只要定值達(dá)到就動(dòng)作，程跳逆功率除了要定值達(dá)到，而且還要汽機(jī)主汽門(mén)關(guān)閉，才能跳閘。在正常停機(jī)操作當(dāng)負(fù)荷降為零時(shí)，先關(guān)柴油機(jī)主汽門(mén)，然后來(lái)啟動(dòng)程序逆功率保護(hù)來(lái)跳發(fā)電機(jī)。這樣做的目的是防止主汽門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，當(dāng)斷路器跳開(kāi)后，由于沒(méi)有電磁功率這個(gè)電磁力矩，有可能造成柴油機(jī)飛車(chē)。

  （1）逆功率保護(hù)是為了防止逆功率后，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)，帶動(dòng)柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)，造成柴油機(jī)的損壞。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，反被系統(tǒng)帶著跑。

  （2）程序逆功率保護(hù)是為了防止發(fā)電機(jī)組突然解列后，主汽門(mén)未完全關(guān)閉，導(dǎo)致柴油機(jī)超速，從而利用逆功率來(lái)規(guī)避。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力太足導(dǎo)致機(jī)組超速。

    從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，逆功率保護(hù)是發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的一種，但主要是保護(hù)柴油機(jī)。而程序逆功率保護(hù)不是一種保護(hù)而是為了實(shí)現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動(dòng)作過(guò)程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機(jī)方式。最關(guān)鍵的是逆功率只要定值達(dá)到就會(huì)跳閘，而程序逆功率除了定值達(dá)到，還要求主汽門(mén)關(guān)閉，所以說(shuō)在發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動(dòng)作。

總結(jié)：

    逆功率是指發(fā)電機(jī)的有功功率方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，從原本向電網(wǎng)輸送電能轉(zhuǎn)變?yōu)閺碾娋W(wǎng)吸收有功功率（類(lèi)似電動(dòng)機(jī)運(yùn)行）。逆功率保護(hù)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有功方向及大小，結(jié)合延時(shí)邏輯，有效防止發(fā)電機(jī)因機(jī)械故障或系統(tǒng)異常導(dǎo)致的逆向運(yùn)行，保障設(shè)備安全和電網(wǎng)穩(wěn)定。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)發(fā)電機(jī)類(lèi)型、系統(tǒng)特性合理整定參數(shù)，并與其他保護(hù)協(xié)同工作。

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