一、逆功率的產(chǎn)生機理

目前，在大型發(fā)電機組上一般裝設了兩套獨立的逆功率保護裝置，即程序跳閘逆功率和單純的電氣逆功率保護，來限制發(fā)電機逆功率的大小。一般最大不超過額定有功功率的10%左右。從原理講，柴油發(fā)電機可以逆功率運行。但實際上，當逆功率運行時發(fā)電機就成了電動機了，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。長時間逆功率運行就有可能造成繞組燒毀。因此，在一般情況下，不得將發(fā)電機長時間逆功率運行。產(chǎn)生逆功率的常見原因如下：

1、原動機故障

柴油機故障，例如燃油中斷、控制系統(tǒng)故障，使原動力中斷，導致機械功率輸入不足，無法維持發(fā)電機的有功輸出。

2、系統(tǒng)頻率異常

電網(wǎng)頻率過高時，發(fā)電機可能因調(diào)速器響應受限無法維持出力，導致逆功率。

3、并網(wǎng)操作失誤

同步并網(wǎng)時相位或頻率偏差過大，導致發(fā)電機瞬間吸收電網(wǎng)功率。

4、負荷突降

電網(wǎng)負荷驟減（如大容量負荷切除），原動機調(diào)速系統(tǒng)未能及時調(diào)整，導致發(fā)電機出力過剩轉為逆功率。

5、保護誤動作

其他保護誤動（如主變保護跳閘）導致發(fā)電機孤島運行，失去負荷后逆功率。

二、逆功率保護原理

    發(fā)電機的逆功率保護功能是防止柴油機失去動力后，電力系統(tǒng)向發(fā)電機倒送功率的。當功率方向發(fā)生改變后，發(fā)電機就變成了電動機，從發(fā)出功率變?yōu)槲展β省＿@樣由于柴油機的轉速非常快，受到這里的功率變換后會在柴油機上產(chǎn)生一個反向力矩，損壞柴油機，同時無謂地消耗電力

1、晶體管逆功率保護裝置的原理

    由于逆功率保護是有功功率方向保護，因此，它的檢測信號，應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關系，并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。該裝置逆功率保護信號是取自發(fā)電機S相的電壓和電流來進行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中，電壓變換器m1、m2噸的原邊接成對稱星形，取出電壓Uso作為電壓信號，并使Uso與發(fā)電機輸出的相電壓Uso同相位，其電流信IS號由S相的電流互感器取得，經(jīng)兩個單相橋式整流電路VD1、VD2整流，在電阻R3得電壓U1，電阻R4得電壓U2，功率檢測環(huán)節(jié)是應用絕對值比較原理進行檢測，當R1=R2時，功率檢測環(huán)節(jié)輸出的直流控制信號電壓Umn與有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率時，直流控制信號電壓Umn為負值，即n點電位高于通m點電位。當逆功率達8％發(fā)電機額定功率時，三極管VT1導通，VT2截止，工作電源經(jīng)電阻R15、R16對電容C進行充電，充電延時約5s，電容C充電電壓UC達到穩(wěn)壓管W1擊穿電壓時，W1管導通，二極管VD3及三極管VT3導通，出口繼電器d1通電動作，供電開關自動跳閘，從而達到保護的目的。

2、檢測邏輯

  （1）方向判據(jù)：通過測量發(fā)電機端有功功率方向（通常結合電壓、電流相位），判斷功率是否反向。

  （2）定值整定：一般設定為額定功率的1%~5%，避免正常波動誤動。

  （3）延時動作：設置0.5~5秒延時，躲過暫態(tài)過程（如并網(wǎng)瞬間、負荷切換）。

3、保護實現(xiàn)方式

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

  （2）綜合保護裝置：集成逆功率保護功能，支持多段式定值（告警、跳閘）。

4、動作后果

    延時到達后，跳開發(fā)電機出口斷路器并關閉原動機

5、與其他保護的配合

  （1）低頻保護：在系統(tǒng)頻率異常時閉鎖逆功率保護，避免誤動。

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

  （3）過電壓保護：孤島運行時電壓升高可能觸發(fā)聯(lián)跳。

三、逆功率保護的整定計算

    當兩臺以上柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時，若其中一臺柴油機工作不正常或柴油機與發(fā)電機聯(lián)軸器損壞等原因，使該機組的發(fā)電機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)電機變?yōu)橥诫妱訖C，即同步發(fā)電機處于逆功率狀態(tài)下運行。如果同步發(fā)電機在逆功率狀態(tài)下運行，對供電系統(tǒng)是不利的，造成參以并聯(lián)運行其他機組過載跳閘，供電中斷，因此，應采取措施進行逆功率保護。對柴油機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。

1、動作功率Pdz的整定

    柴油發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算 ：

                                              Pdz=(Krel*P1)/η

    式中，Pdz——逆功率保護的動作功率

    Krel——可靠系數(shù)，取0.8 

    P1——一般取額定功率的1.5~2%

    η——發(fā)電機拖動柴油機旋轉時的效率，取0.98~0.99 ，所以：

                                              Pdz≈（1.2~1.6%）PN

PN——發(fā)電機的額定功率。實際中，Pdz=可取1~1.5%PN 。

2、逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別

    逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，作為汽輪發(fā)電機出現(xiàn)有功功率倒送，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C運行異常工況的保護逆功率保護的簡單原理：是按照比較絕對值原理構成的功率方向繼電器交流測量回路，其交流電壓形成回路采用和差接線方式。從而獲得兩個比較電量：和電壓向量A1與差電壓向量A2。發(fā)電機正常運行時，A2逆功率保護也可用于程序跳閘的啟動元件。而程序逆功率保護嚴格說不是一種保護，而是為實現(xiàn)程序跳閘而設置的動作過程。程跳逆功率主要就是用于程序跳閘，算是一種停機方式吧。最關鍵的是逆功率只要定值達到就動作，程跳逆功率除了要定值達到，而且還要汽機主汽門關閉，才能跳閘。在正常停機操作當負荷降為零時，先關柴油機主汽門，然后來啟動程序逆功率保護來跳發(fā)電機。這樣做的目的是防止主汽門關閉不嚴，當斷路器跳開后，由于沒有電磁功率這個電磁力矩，有可能造成柴油機飛車。

  （1）逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動柴油機旋轉，造成柴油機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑。

  （2）程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關閉，導致柴油機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速。

    從嚴格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護柴油機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。最關鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求主汽門關閉，所以說在發(fā)電機組啟動過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動作。

總結：

    逆功率是指發(fā)電機的有功功率方向發(fā)生反轉，從原本向電網(wǎng)輸送電能轉變?yōu)閺碾娋W(wǎng)吸收有功功率（類似電動機運行）。逆功率保護通過實時監(jiān)測有功方向及大小，結合延時邏輯，有效防止發(fā)電機因機械故障或系統(tǒng)異常導致的逆向運行，保障設備安全和電網(wǎng)穩(wěn)定。實際應用中需根據(jù)發(fā)電機類型、系統(tǒng)特性合理整定參數(shù)，并與其他保護協(xié)同工作。

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