一、逆功率的产生机理

目前，在大型发电机组上一般装设了两套独立的逆功率保护装置，即程序跳闸逆功率和单纯的电气逆功率保护，来限制发电机逆功率的大小。一般最大不超过额定有功功率的10%左右。从原理讲，柴油发电机可以逆功率运行。但实际上，当逆功率运行时发电机就成了电动机了，不但发出的电送布出去要自身消耗，而其还要使用电网的电。长时间逆功率运行就有可能造成绕组烧毁。因此，在一般情况下，不得将发电机长时间逆功率运行。产生逆功率的常见原因如下：

1、原动机故障

柴油机故障，例如燃油中断、控制系统故障，使原动力中断，导致机械功率输入不足，无法维持发电机的有功输出。

2、系统频率异常

电网频率过高时，发电机可能因调速器响应受限无法维持出力，导致逆功率。

3、并网操作失误

同步并网时相位或频率偏差过大，导致发电机瞬间吸收电网功率。

4、负荷突降

电网负荷骤减（如大容量负荷切除），原动机调速系统未能及时调整，导致发电机出力过剩转为逆功率。

5、保护误动作

其他保护误动（如主变保护跳闸）导致发电机孤岛运行，失去负荷后逆功率。

二、逆功率保护原理

    发电机的逆功率保护功能是防止柴油机失去动力后，电力系统向发电机倒送功率的。当功率方向发生改变后，发电机就变成了电动机，从发出功率变为吸收功率。这样由于柴油机的转速非常快，受到这里的功率变换后会在柴油机上产生一个反向力矩，损坏柴油机，同时无谓地消耗电力

1、晶体管逆功率保护装置的原理

    由于逆功率保护是有功功率方向保护，因此，它的检测信号，应取电压、电流两方面的信号及其相位关系，并将其转换为反应有功功率的方向和大小的直流电压控制信号。该装置逆功率保护信号是取自发电机S相的电压和电流来进行单相逆功率检测。它的电压形成回路中，电压变换器m1、m2吨的原边接成对称星形，取出电压Uso作为电压信号，并使Uso与发电机输出的相电压Uso同相位，其电流信IS号由S相的电流互感器取得，经两个单相桥式整流电路VD1、VD2整流，在电阻R3得电压U1，电阻R4得电压U2，功率检测环节是应用绝对值比较原理进行检测，当R1=R2时，功率检测环节输出的直流控制信号电压Umn与有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率时，直流控制信号电压Umn为负值，即n点电位高于通m点电位。当逆功率达8％发电机额定功率时，三极管VT1导通，VT2截止，工作电源经电阻R15、R16对电容C进行充电，充电延时约5s，电容C充电电压UC达到稳压管W1击穿电压时，W1管导通，二极管VD3及三极管VT3导通，出口继电器d1通电动作，供电开关自动跳闸，从而达到保护的目的。

2、检测逻辑

  （1）方向判据：通过测量发电机端有功功率方向（通常结合电压、电流相位），判断功率是否反向。

  （2）定值整定：一般设定为额定功率的1%~5%，避免正常波动误动。

  （3）延时动作：设置0.5~5秒延时，躲过暂态过程（如并网瞬间、负荷切换）。

3、保护实现方式

  （1）逆功率继电器：采用方向元件（如90°接线）结合有功计算模块，输出跳闸信号。

  （2）综合保护装置：集成逆功率保护功能，支持多段式定值（告警、跳闸）。

4、动作后果

    延时到达后，跳开发电机出口断路器并关闭原动机

5、与其他保护的配合

  （1）低频保护：在系统频率异常时闭锁逆功率保护，避免误动。

  （2）失磁保护：逆功率可能伴随失磁，需协调动作逻辑。

  （3）过电压保护：孤岛运行时电压升高可能触发联跳。

三、逆功率保护的整定计算

    当两台以上柴油发电机组并联运行时，若其中一台柴油机工作不正常或柴油机与发电机联轴器损坏等原因，使该机组的发电机不但不能输出有功功率，反而从供电系统吸收功率，同步发电机变为同步电动机，即同步发电机处于逆功率状态下运行。如果同步发电机在逆功率状态下运行，对供电系统是不利的，造成参以并联运行其他机组过载跳闸，供电中断，因此，应采取措施进行逆功率保护。对柴油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

    柴油发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算 ：

                                              Pdz=(Krel*P1)/η

    式中，Pdz——逆功率保护的动作功率

    Krel——可靠系数，取0.8 

    P1——一般取额定功率的1.5~2%

    η——发电机拖动柴油机旋转时的效率，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、逆功率保护与程序逆功率保护的区别

    逆功率保护是发电机继电保护的一种，作为汽轮发电机出现有功功率倒送，发电机变为电动机运行异常工况的保护逆功率保护的简单原理：是按照比较绝对值原理构成的功率方向继电器交流测量回路，其交流电压形成回路采用和差接线方式。从而获得两个比较电量：和电压向量A1与差电压向量A2。发电机正常运行时，A2逆功率保护也可用于程序跳闸的启动元件。而程序逆功率保护严格说不是一种保护，而是为实现程序跳闸而设置的动作过程。程跳逆功率主要就是用于程序跳闸，算是一种停机方式吧。最关键的是逆功率只要定值达到就动作，程跳逆功率除了要定值达到，而且还要汽机主汽门关闭，才能跳闸。在正常停机操作当负荷降为零时，先关柴油机主汽门，然后来启动程序逆功率保护来跳发电机。这样做的目的是防止主汽门关闭不严，当断路器跳开后，由于没有电磁功率这个电磁力矩，有可能造成柴油机飞车。

  （1）逆功率保护是为了防止逆功率后，发电机变为电动机，带动柴油机旋转，造成柴油机的损坏。归根到底，是怕原动机动力不足，反被系统带着跑。

  （2）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，导致柴油机超速，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。

    从严格意义上来说，逆功率保护是发电机继电保护的一种，但主要是保护柴油机。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。最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，还要求主汽门关闭，所以说在发电机组启动过程中并网瞬间，一定要避免逆功率动作。

总结：

    逆功率是指发电机的有功功率方向发生反转，从原本向电网输送电能转变为从电网吸收有功功率（类似电动机运行）。逆功率保护通过实时监测有功方向及大小，结合延时逻辑，有效防止发电机因机械故障或系统异常导致的逆向运行，保障设备安全和电网稳定。实际应用中需根据发电机类型、系统特性合理整定参数，并与其他保护协同工作。

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