发电机逆功率保护机制及应用

在汽轮机发电机组上，由于各种原因误将主气门关闭，则在发电机断路器跳闸之前，发电机将迅速转为电动机运行，即逆功率运行。逆功率运行对发电机并无危害，但由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与汽轮机叶片摩擦，会使叶片过热。一般规定逆功率运行不得超过3 min，因此，大型汽轮发电机规定装设逆功率保护。

逆功率的大小决定于发电机和汽轮机的有功功率损耗，一般最大不超过额定有功功率的10%，最小仅为1%。在发生逆功率时，往往无功功率很大，故要求在视在功率（主要是无功功率）很大的情况下，检测出很小的有功功率方向，并且要求在无功功率很大的变化范围内保持继电器的有功功率动作值基本稳定不变，因此，需要专门设计逆功率继电器来满足上述要求。

为了检测有功功率方向，需要比较机端电压相量与电流相量的相位。实现相位比较（简称比相）方法很多，关键是找到一种灵敏的且尽量不受无功功率大小与方向影响的比相方法，可行的方法之一是采用以电压量作为参考量，计算机端电流半周平均值的方法。设机端电压瞬时值表达为u=U sinωt，当以为参考相量时，同名相电流瞬时值则可表为：

式中，φ是功率因数角，即设定-90°≤φ≤90°时，有功功率由发电机送至系统，当0≤φ≤90°时为滞相运行，-90°≤φ≤0为进相运行；而当90°＜φ＜270°时，发电机呈逆功率运行状态。注意：这里是以电压u为参考量，求取i的半周平均值，即按u的相邻过0点作为区间，求取i的半周平均值。当0≤ωt≤φ时，u为正，而当π≤ωt≤2π时，u为负，在半周波内i的平均值I可表示为下述积分：(https://www.xing528.com)

因为P=3Uφcosφ，所以I∝P，且能反映P的方向。实际上，所反映的正是有功电流。显然，当90°＜φ＜270°时，与P为负，表示逆功率运行状态，于是建立判据：

最大灵敏系数为180°。