2019年整理DLT6841999大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導(dǎo)則（精編版）

1、k45備案號： 6763 2000?中華人民共和國電力行業(yè)標準?dl/t684 1999?大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導(dǎo)則?guide of calculating settings of relay protection for large generator and transformer?2000-02-24 批準2000-07-01 實施?中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會發(fā)布?前言?本標準根據(jù)原能源部1992 年電供函 199211 號關(guān)于組織編制大機組繼電保護裝置運行整定條例函的要求以及廣大繼電保護工作者的迫切需要而制定。本標準的制定和實施將對提高發(fā)電機變壓器繼電保護裝置的正確動

2、作率、保障電氣設(shè)備的安全及維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有重要意義。在國家電力調(diào)度通信中心及中國電機工程學(xué)會繼電保護專委會等單位的組織領(lǐng)導(dǎo)下， 經(jīng)過深入調(diào)查研究，廣泛征求國內(nèi)各有關(guān)單位的專家、教授及廣大繼電保護工作者的意見，組織多次專題討論，反復(fù)修改條文內(nèi)容，先后數(shù)易其稿，歷經(jīng)數(shù)年終于完成了本標準的編制任務(wù)。本標準以 gb14285 93繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程為依據(jù)進行編制。本標準的附錄a 、附錄 b 都是標準的附錄。本標準的附錄c、附錄 d、附錄 e、附錄 f、附錄 g、附錄 h 、附錄 j、附錄 k、附錄 l 和附錄 m 都是提示的附錄。本標準由原能源部電力司、科技司共同提出。本標準由原電

3、力工業(yè)部繼電保護標準化技術(shù)委員會歸口。本標準起草單位：華北電力設(shè)計院、東北電力設(shè)計院、清華大學(xué)。本標準參加起草單位：東北電力調(diào)度局、西北電力試驗研究院。本標準主要起草人：王維儉、孟慶和、宋繼成、閆香亭、毛錦慶、侯炳蘊、李玉海。本標準由國家電力調(diào)度通信中心負責(zé)解釋。?目錄?前言1 范圍2 引用標準3 總則4 發(fā)電機保護的整定計算定子繞組內(nèi)部故障主保護發(fā)電機相間短路后備保護定子繞組單相接地保護 勵磁回路接地保護發(fā)電機過負荷保護 發(fā)電機低勵失磁保護發(fā)電機失步保護發(fā)電機異常運行保護5 變壓器保護的整定計算變壓器縱差保護變壓器分側(cè)差動保護變壓器零序差動保護變壓器瓦斯保護變壓器相間短路后備保護變壓器接地故

4、障后備保護變壓器過負荷保護變壓器過勵磁保護6 發(fā)電機變壓器組保護的整定計算概述發(fā)電機變壓器組保護整定計算特點附錄 a( 標準的附錄 )發(fā)電機定子繞組對地電容，機端單相接地電容電流及單相接地電流允許值附錄 b( 標準的附錄 )本標準用語說明附錄 c(提示的附錄 )發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導(dǎo)則有關(guān)文字符號附錄 d( 提示的附錄 )發(fā)電機若干異常運行狀態(tài)的要求附錄 e(提示的附錄 )大型汽輪發(fā)電機組對頻率異常運行的要求附錄 f(提示的附錄 )系統(tǒng)聯(lián)系電抗xcon 的計算附錄 g( 提示的附錄 )自并勵發(fā)電機外部短路電流的計算附錄 h( 提示的附錄 )電力系統(tǒng)振蕩時阻抗繼電器動作特性分析附錄 j(

5、提示的附錄 )變壓器電容參數(shù)估算值附錄 k( 提示的附錄 )保護用電流互感器的選擇附錄 l( 提示的附錄 )變壓器電抗的計算附錄 m( 提示的附錄 )非全相故障計算?1 范圍?中華人民共和國電力行業(yè)標準?大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導(dǎo)則guide of calculating settings of relay protection for large generator and transformer?dl/t684 1999?本標準規(guī)定了大型發(fā)電機變壓器繼電保護的整定計算原則和方法，它是設(shè)計、 科研、運行、調(diào)試和制造部門整定計算的依據(jù)。本標準適用于gb14285 所規(guī)定的發(fā)電機、變壓器

6、容量范圍，重點規(guī)定了200mw 及以上發(fā)電機與220500kv 變壓器的繼電保護的整定計算原則和方法。?2 引用標準?下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構(gòu)成為本標準的條文。本標準出版時， 所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應(yīng)探討使用下列標準最新版本的可能性。gb1208 87 電流互感器gb14285 93 繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程gb t7064 1996 透平型同步電機的技術(shù)要求iec44 6(1992) 互感器第6 部分：保護電流互感器動態(tài)性能的要求?3 總則?本標準是發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算的基本依據(jù)，設(shè)計、科研、運行、調(diào)試和制造部門應(yīng)共同遵守。發(fā)

7、電機變壓器繼電保護整定計算的主要任務(wù)是：在工程設(shè)計階段保護裝置選型時，通過 整定計算，確定保護裝置的技術(shù)規(guī)范；對現(xiàn)場實際應(yīng)用的保護裝置，通過整定計算，確定其運行參數(shù) (給出定值 )。從而使繼電保護裝置正確地發(fā)揮作用，保障電氣設(shè)備的安全，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。發(fā)電機變壓器繼電保護裝置的技術(shù)性能，必須與本標準中提出的具體規(guī)定和要求相符合。發(fā)電機變壓器繼電保護裝置必須滿足可靠性、選擇性、速動性及靈敏性的基本要求，正確而合理的整定計算是實現(xiàn)上述要求的關(guān)鍵。本標準不涉及發(fā)電機變壓器繼電保護的配置；不列舉保護裝置的具體型式；按不同原理的保護分類編制；整定計算方法適用于國內(nèi)通用的主要保護原理，本標準所列原

8、理之外的保護其整定計算方法可參考制造廠家技術(shù)說明書。部分保護裝置的動作時限是根據(jù)gb14285 給出的； 對于未給出動作時限的保護裝置，其動作時限應(yīng)根據(jù)設(shè)備條件及電力系統(tǒng)的具體情況決定。為簡化計算工作，可按下列假設(shè)條件計算短路電流：可不計發(fā)電機、調(diào)相機、變壓器、架空線路、電纜線路等阻抗參數(shù)中的電阻分量；在很多情況下，可假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機的負序阻抗與正序阻抗相等。發(fā)電機及調(diào)相機的正序阻抗，可采用次暫態(tài)電抗x d 的飽和值。各發(fā)電機的等值電動勢( 標么值 )可假設(shè)為1 且相位一致。僅在對失磁、失步、非全相等保護裝置進行計算分析時，才考慮電動勢之間的相角差問題。只計算短路暫態(tài)電流中的周期分量，但在縱聯(lián)差動

9、保護裝置( 以下簡稱縱差保護)的整定計算中以非周期分量系數(shù)kap 考慮非周期分量的影響。發(fā)電機電壓應(yīng)采用額定電壓值，系統(tǒng)側(cè)電壓可采用額定電壓值或平均額定電壓值，不考慮變壓器電壓分接頭實際位置的變動。不計故障點的相間和對地過渡電阻。與電力系統(tǒng)運行方式有關(guān)的繼電保護的整定計算，應(yīng)以常見運行方式為計算用運行方式。所謂常見運行方式， 是指正常運行方式和被保護設(shè)備相鄰一回線或一個元件停運的正常檢修方式。對于運行方式變化較大的系統(tǒng)，應(yīng)由調(diào)度運行部門根據(jù)具體情況確定整定計算所依據(jù)的運行方式。根據(jù) gb14285 的規(guī)定， 按照故障和異常運行方式性質(zhì)的不同，機組熱力系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的條件，本標準所列各項保護裝置

10、分別動作于：a) 停機： 斷開發(fā)電機或發(fā)電機變壓器組(簡稱發(fā)變組)斷路器、 滅磁， 關(guān)閉原動機主汽門或?qū)~，斷開廠用分支斷路器。b) 解列滅磁：斷開發(fā)電機或發(fā)變組斷路器和廠用分支斷路器、滅磁，原動機甩負荷。c) 解列：斷開發(fā)電機或發(fā)變組斷路器，原動機甩負荷。d)降低勵磁。e) 減出力：將原動機出力減至給定值。f) 縮小故障范圍(例如斷開母聯(lián)或分段斷路器)。g) 程序跳閘：對于汽輪發(fā)電機，先關(guān)主汽門，待逆功率繼電器動作后再斷開發(fā)電機或發(fā)變組斷路器并滅磁；對于水輪發(fā)電機，先將導(dǎo)水葉關(guān)到空載位置，待逆功率繼電器動作后再斷開發(fā)電機或發(fā)變組斷路器并滅磁。h) 信號：發(fā)出聲光信號。除特殊說明外， 本標準

11、列出的計算公式，無論用有名值或標么值進行計算，其計算結(jié)果 (電流、電壓、阻抗等)應(yīng)以二次側(cè)有名值的形式給出。?4 發(fā)電機保護的整定計算?定子繞組內(nèi)部故障主保護定子繞組內(nèi)部故障包括相間短路、同相不同分支間短路、同相同分支匝間短路和定子繞組的分支開焊故障。比率制動式縱差保護比率制動式縱差保護僅反應(yīng)相間短路故障。具有比率制動特性的差動保護的二次接線 如 圖1所 示 。 當(dāng) 差 動 線 圈 匝 數(shù)wd與 制 動 線 圈 匝 數(shù)wres的 關(guān) 系 為時，差動電流制動電流式中：，一次電流；，二次電流；na電流互感器變比。圖 1比率制動式差動保護原理接線圖?差動保護的制動特性如圖2 中的折線 abc 所示。

12、圖中，縱坐標為差動電流id，橫坐標為制動電流i res。為了正確進行整定計算，首先應(yīng)了解縱差保護的不平衡電流與負荷電流和外部短路電流間的關(guān)系。發(fā)電機縱差保護用的10p 級電流互感器， 在額定一次電流和額定二次負荷條件下的比誤差為± 3%。因此， 縱差保護在正常負荷狀態(tài)下的最大不平衡電流不大于6%。但隨著外部短路電流的增大和非周期暫態(tài)電流的影響，電流互感器飽和，不平衡電流將急劇增大，實際的不平衡電流與短路電流的關(guān)系曲線如圖2 中的曲線oed 所示。圖 2比率制動式差動保護的制動特性?發(fā)電機外部短路時，差動保護的最大不平衡電流由式(1) 進行估算(1)式中： kap非周期分量系數(shù)，取；

13、kcc互感器同型系數(shù)，??； ker互感器比誤差系數(shù)，??；最大外部三相短路電流周期分量。比率制動特性縱差保護需要整定計算以下三個參數(shù)：1) 確定差動保護的最小動作電流，即確定圖2 中 a 點的縱座標為(2)式中： krel可靠系數(shù)，?。籭 gn發(fā)電機額定電流；發(fā)電機額定負荷狀態(tài)下，實測差動保護中的不平衡電流。實際可取i gn na，一般宜選用ign na。如果實測較大，則應(yīng)盡快查清增大的原因，并予消除，避免因過大而掩蓋一、二次設(shè)備的缺陷或隱患。發(fā)電機內(nèi)部短路時，特別是靠近中性點經(jīng)過渡電阻短路時，機端或中性點側(cè)的三相電流可能不大，為保證內(nèi)部短路時的靈敏度，最小動作電流不應(yīng)無根據(jù)地增大。2) 確定制

14、動特性的拐點b。定子電流等于或小于額定電流時，差動保護不必具有制動特性，因此，b 點橫坐標 i gn na(3)當(dāng) ign na 時，應(yīng)調(diào)整保護內(nèi)部參數(shù)，使其滿足式(3)。3) 按最大外部短路電流下差動保護不誤動的條件，確定制動特性的c 點，并計算最大制動系數(shù)。設(shè) c 點對應(yīng)的最大動作電流為，其值為(4)式中： krel可靠系數(shù)，取。c 點對應(yīng)的最大短路電流與最大制動電流相對應(yīng)。c 點的最大制動系數(shù)按下式計算 k rel kapk cck er(5)式(5) 的計算值為，可確保在最大外部短路時差動保護不誤動。但考慮到電流互感器的飽和或其暫態(tài)特性畸變的影響，為安全計，宜適當(dāng)提高制動系數(shù)值。圖2

15、中，取 c 點的。該比率制動特性的斜率s 為(6)根據(jù)上述計算，由a、b、c 三點確定的制動特性，確保在負荷狀態(tài)和最大外部短路暫態(tài)過程中可靠不誤動。按上述原則整定的比率制動特性，當(dāng)發(fā)電機機端兩相金屬性短路時，差動保護的靈敏系數(shù)一定滿足ksen的要求，不必進行靈敏度校驗。標積制動式縱差保護設(shè)發(fā)電機機端和中性點側(cè)電流分別為和，它們的相位差為，令標積i ti ncos為制動量，為動作量，構(gòu)成標積制動式縱差保護，其動作判據(jù)為(7)式中： kres制動系數(shù)，取。外部短路時， 0°，式(7)右側(cè)表現(xiàn)為 很 大 的 制 動 作 用 。 當(dāng) 發(fā) 電 機 內(nèi) 部 短 路 時 ， 可 能 呈 現(xiàn)90 &

16、#176; 270°，使cos 0,式(7)右側(cè)呈現(xiàn)負值，即不再是制動量而是助動量，保護靈敏動作。本保護僅反應(yīng)相間短路故障。故障分量比率制動式縱差保護該保護只與發(fā)生短路后的故障分量(或稱增量 )有關(guān)，與短路前的穿越性負荷電流無關(guān)，故有提高縱差保護靈敏度的效果。本保護僅反應(yīng)相間短路故障，其動作判據(jù)為(8)式中：發(fā)電機機端側(cè)故障分量電流；發(fā)電機中性點側(cè)故障分量電流。故障分量縱差保護的動作特性如圖3，圖中，。直線 1 為故障分量縱差保護在正常運行和外部短路時的制動特性；直線 2 為故障分量縱差保護在內(nèi)部短路時的動作特性，其斜率 s； 直線 3 為故障分量縱差保護的整定特性。整定計算如下：a

17、) 縱差保護動作特性(直線3)的傾角，一般取 45°，即制動系數(shù)k res。b) 最小動作電流i d0 na，或 id0負荷狀態(tài)下微機輸出最大不平衡增量差流。c) 靈敏系數(shù)校驗：k sen i d ires dc bc，要求 ksen，一般不必進行校驗計算。圖 3故障分量比率制動式縱差保護動作特性不完全縱差保護本保護既反應(yīng)相間和匝間短路，又兼顧分支開焊故障。設(shè)定子繞組每相并聯(lián)分支數(shù)為a， 在構(gòu)成縱差保護時，機端接入相電流圖4(a) 中的 ta2 ,但中性點側(cè)ta1 每相僅接入n 個分支， a 與 n 的關(guān)系如下式1 n 式中： a 與 n 的取值見表1。(9)an2131425262

18、 或 3*72 或 3*83 或 4*93 或 4*104 或 5*表 1a 與 n 的關(guān)系*與裝設(shè)一套或二套單元件橫差保護有關(guān)。圖 4(a)中互感器 ta1 與 ta2 構(gòu)成發(fā)電機不完全縱差保護。ta5 與 ta6 構(gòu)成發(fā)變組不完全縱差保護，而ta3與ta4構(gòu)成變壓器的完全縱差保護。ta1的變比按條件選擇； ta2 的變比按ign i 2n 條件選擇， 因此 ta1 的變比一定不同于ta2 的。對于微機保護，ta1 、ta2 可取相同變比，由軟件調(diào)平衡。圖 4(b) 表示發(fā)電機中性點側(cè)引出4 個端子的情況， ta1 和 ta5 裝設(shè)在每相的同一分支中。圖 4(c)表示每相8 個并聯(lián)分支的大型

19、水輪發(fā)電機，發(fā)電機不完全縱差保護每相接入的中性點側(cè)電流 (ta1) 分支數(shù)為2、5、8，發(fā)變組不完全縱差保護(ta5) 則為 1、4、7。圖 4發(fā)電機和發(fā)變組縱聯(lián)差動保護的互感器配置本保護不僅反應(yīng)相間短路，還能對匝間短路和分支開焊起保護作用，其基本原理是利用定子各分支繞組間的互感，使未裝設(shè)互感器的分支短路時，不完全縱差保護仍可能動作。比率制動特性發(fā)電機不完全縱差保護的整定計算工作，除互感器變比選擇不同于完全縱差保護外，其余均可按，但當(dāng)ta1 與 ta2 不同型號時，互感器的同型系數(shù)應(yīng)取kcc。單元件橫差保護本保護反應(yīng)匝間短路和分支開焊以及機內(nèi)繞組相間短路。a) 傳統(tǒng)單元件橫差保護圖 4(a)

20、和圖 4(b) 中，接于發(fā)電機中性點連線的互感器ta0用于單元件橫差保護。ta0的變比選擇，傳統(tǒng)的做法按下式計算na i2n(10)式中： ign發(fā)電機額定電流；i2n互感器ta0 的二次額定電流。動作電流iop 按外部短路不誤動的條件整定。當(dāng)橫差保護的三次諧波濾過比大于或等于15 時，其動作電流為iop ign na(11)在勵磁回路一點接地保護動作后，發(fā)電機可繼續(xù)運行，為防止勵磁回路發(fā)生瞬時性第二點接地故障時橫差保護誤動，應(yīng)切換為帶延時動作于停機。b) 高靈敏單元件橫差保護圖 4 中的 ta0( 包括 ta01 和 ta02) 均為環(huán)氧樹脂澆注的單匝母線式互感器(lmz 型)， 應(yīng)滿足動、

21、熱穩(wěn)定的要求。高靈敏單元件橫差保護用的互感器變比na，根據(jù)發(fā)電機滿載運行時中性點連線的最大不平衡電流，可選為600 i 2n、 400 i 2n、200 i2n、100 i2n。初步設(shè)計時，宜選前三組na。為了減小動作電流和防止外部短路時誤動，在額定頻率工況下，該保護的三次諧波濾過比 k3 應(yīng)大于 80。高靈敏單元件橫差保護動作電流設(shè)計值可初選為na。作為該保護動作電流的運行值應(yīng)如下整定：1) 在發(fā)電機作常規(guī)短路試驗時，實測中性點連線電流的基波和三次諧波分量大小和，此即單元件橫差保護的不平衡電流一次值，如圖5 的 oc 和 oa(近似線性 )。圖 5單元件橫差保護的不平衡電流( iunb)測試

22、和線性外推2) 將直線 oc 和 oa 線性外推到(發(fā)電機機端三相短路電流)，得直線ocd 和 oab，確定最大不平衡電流和。3)計算和整定動作電流運行值(12)式中： krel可靠系數(shù)，??； kap非周分量系數(shù)，取2.； k3 三次諧波濾過比，k 3 80。4) 如不裝勵磁回路兩點接地保護，則高靈敏單元件橫差保護兼顧勵磁回路兩點接地故障的保護，瞬時動作于停機。5) 如該保護中有防外部短路時誤動的技術(shù)措施，動作電流iop 只需按發(fā)電機額定負荷時橫差保護的不平衡電流整定。多分支分布中性點水輪發(fā)電機的綜合差動保護本保護反應(yīng)發(fā)電機相間、匝間短路和分支開焊故障。如圖 6 所示，該發(fā)電機每相6 并聯(lián)分支

23、裝設(shè)3 套差動保護，即：不完全縱差保護1(2、 4、6 分支的 ta1 與 ta2) ；裂相橫差保護2(1、3、5 分支的 ta1 與 2、4、6 分支的 ta1) ；高靈敏單元件橫差保護3(ta0) 。保護 1 和 3 已經(jīng)闡明，這里只討論裂相橫差保護2。(a) 每相 6 并聯(lián)分支裝3 套差動保護；(b) 裂相橫差保護原理圖圖 6多分支分布中性點水輪發(fā)電機綜合差動保護二次接線圖裂相橫差保護就是將一臺每相并聯(lián)分支數(shù)為偶數(shù)的發(fā)電機定子繞組一分為二，各配以電流互感器ta1 ，其變比為，a 為每相并聯(lián)分支數(shù)。該保護采用比率制動特性，其整定計算與比率制動式縱差保護相似，但最小動作電流和最大制動系數(shù)均較

24、大。由負荷工況下最大不平衡電流決定，它由兩部分組成，即兩組互感器在負荷工況下的比誤差所造成的不平衡電流；由于定子與轉(zhuǎn)子間氣隙不同，使各分支定子繞組電流也不相同，產(chǎn)生的第二種不平衡電流。因此，裂相橫差保護的比縱差保護的大。(13) i gn na(14)(15)裂相橫差保護也可應(yīng)用于每相并聯(lián)分支數(shù)為奇數(shù)的發(fā)電機，此時兩個互感器的變比將不同，或者仍用相同變比nai gn i 2n，增設(shè)中間互感器；微機保護可用軟件調(diào)平衡。縱向零序過電壓保護發(fā)電機定子繞組同分支匝間、同相不同分支間或不同相間短路時，會出現(xiàn)縱向 (機端對中性點 )零序電壓，該電壓由專用電壓互感器(互感器一次中性點與發(fā)電機中性點相連，不接

25、地 ) 的開口三角繞組取得。a) 零序過電壓保護的動作電壓設(shè)計值可初選為2 3(v)b) 為防止外部短路時誤動作，可增設(shè)負序方向繼電器，后者具有動合觸點，當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部短路時，觸點閉合。c) 三次諧波電壓濾過比應(yīng)大于80 。 d)該保護應(yīng)有電壓互感器斷線閉鎖元件。轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流保護發(fā)電機定子繞組內(nèi)部短路時產(chǎn)生的負序電流，可以用裝設(shè)在轉(zhuǎn)子回路中的電抗變壓器以二次諧波電壓的形式來反應(yīng)。該保護的二次諧波動作電壓uop，應(yīng)按下述原則整定：在發(fā)電機長期允許的負序電流下，實測轉(zhuǎn)子回路中的電抗變換器輸出二次諧波電壓， 則(16)實測是在做發(fā)電機常規(guī)短路試驗時 ， 在 很 低 的 勵 磁 電 壓 下 ，

26、作 機 端 兩 相 穩(wěn) 態(tài) 短 路 試 驗 ， 使 定 子 負 序 電 流 等 于， 對 應(yīng) 測 得 轉(zhuǎn) 子 回 路 中 電 抗 變 換 器 的。由于勵磁電壓變化范圍大，為空載額定勵磁電壓的6 8 倍，可靠系數(shù)k rel 應(yīng)取較大值，一般為。發(fā)電機外部短路時，轉(zhuǎn)子電流中也有二次諧波，因此必須增設(shè)機端的負序方向元件作閉鎖。負序功率方向元件采用動合觸點。當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部短路時，負序功率由發(fā)電機流入系統(tǒng)， 方向元件動合觸點閉合。為防止外部短路暫態(tài)過程中此保護瞬時誤動，保護應(yīng)增設(shè)延時。故障分量負序方向保護利 用 故 障 分 量 負 序 電 壓 和 電 流 (和)，構(gòu)成故障分量負序方向保護，其動作判據(jù)為(1

27、7)式中：的共軛相量；75°。負序方向靈敏角，一般取故障分量負序方向繼電器是一種方向元件，其閾值p2 很小，具體數(shù)值由繼電器制造廠家供給，一般不作整定計算。故障分量負序方向保護無需裝設(shè)tv 或 ta 的斷線閉鎖元件，但tv 斷線應(yīng)發(fā)信號， 保護較簡單；但當(dāng)發(fā)電機未并網(wǎng)前，因i2 0，保護失效，為此還應(yīng)增設(shè)各種輔助判據(jù)， 其原理和定值整定隨各制造廠家而異，詳見廠家技術(shù)說明書。發(fā)電機相間短路后備保護大機組所在電廠的220kv 及以上電壓等級的出線，要求配置雙套快速主保護，并有比較完善的近后備保護，不再強調(diào)要求發(fā)變組提供遠后備保護。大型發(fā)變組本身已配備雙重或更多的主保護(例如，發(fā)電機縱差、

28、變壓器縱差、發(fā)變組縱差、高靈敏單元件橫差等)。盡管如此，大機組裝設(shè)簡化的后備保護仍是必要的。對于中小型機組，不裝設(shè)雙重主保護，應(yīng)配置常規(guī)后備保護，并使其對所連接高壓母線和相鄰線路的相間短路故障具有必要的靈敏度。定時限復(fù)合過電流保護該保護由負序過電流元件及低電壓啟動的單相過電流元件組成。a) 負序過電流元件的動作電流按防止負序電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過熱損壞的條件整定，一般按下式整定(18)式中： ign發(fā)電機額定電流；na電流互感器變比。間接冷卻式汽輪發(fā)電機用；水輪發(fā)電機用。其他發(fā)電機可用，a 值由電機制造廠給定。靈敏系數(shù)按主變壓器高壓側(cè)兩相短路的條件校驗(19)式中：主變壓器高壓側(cè)母線金屬性兩相短路時，

29、流過保護的最小負序電流。要求靈敏系數(shù)k sen。b) 單相過電流元件的動作電流按發(fā)電機額定負荷下可靠返回的條件整定(20)式中： krel可靠系數(shù)，?。?kr 返回系數(shù)，取。靈敏系數(shù)按主變壓器高壓側(cè)母線兩相短路的條件校驗(21)式中：主變壓器高壓側(cè)母線金屬性兩相短路時，流過保護的最小短路電流。要求靈敏系數(shù)k sen。c) 低電壓元件接線電壓，動作電壓uop 可按下式整定。對于汽輪發(fā)電機(22)式中： ugn發(fā)電機額定電壓；nv電壓互感器變比。對于水輪發(fā)電機(23)靈敏系數(shù)按主變壓器高壓側(cè)母線三相短路的條件校驗(24)式中：主變高壓側(cè)母線金屬性三相短路時的最大短路電流；xt主變壓器電抗，取xt

30、zt。要求靈敏系數(shù)k sen。低電壓元件的靈敏系數(shù)不滿足要求時，可在主變壓器高壓側(cè)增設(shè)低電壓元件。d) 時間元件。復(fù)合過電流保護的動作時限，按大于升壓變壓器后備保護的動作時限整 定 ， 動 作 于 解 列 或 停 機 。 當(dāng) 整 定 時 限 與 保 證 發(fā) 電 機 安 全 所 允 許 時 限 （ 例 如，轉(zhuǎn)子負序過負荷允許時限) 有予盾且沒有負序電流反時限保護時，應(yīng)以發(fā)電機安全的允許時限為準。定時限復(fù)合電壓啟動的過電流保護保護裝置由負序電壓及線電壓啟動的過電流元件組成。單相電流元件的動作電流，低電壓元件的動作電壓的整定及靈敏系數(shù)校驗與相同。負序過電壓元件的動作電壓按躲過正常運行時的不平衡電壓整

31、定，一般取(25)靈敏系數(shù)按主變壓器高壓側(cè)母線兩相短路的條件校驗(26)式中：主變高壓側(cè)母線二相短路時，保護安裝處的最小負序電壓。要求靈敏系數(shù)k sen。保護動作時間同。當(dāng)以上保護不滿足要求時，采用低阻抗保護。低阻抗保護見。定子繞組單相接地保護我國發(fā)電機中性點接地方式主要有以下三種：不接地 (含經(jīng)單相電壓互感器接地)；經(jīng)消弧線圈(欠補償 )接地；經(jīng)配電變壓器高阻接地。在發(fā)電機單相接地故障時，不同的中性點接地方式，將有不同的接地電流和動態(tài)過電壓以及不同的保護出口方式。發(fā)電機單相接地電流允許值見附錄a 。當(dāng)機端單相金屬性接地電容電流ic 小于允許值時，發(fā)電機中性點應(yīng)不接地，單相接地保護帶時限動作于

32、信號；若i c 大于允許值，宜以消弧線圈( 欠補償 )接地，補償后的殘余電流(容性 )小于允許值時，保護仍帶時限動作于信號；但當(dāng)消弧線圈退出運行或由于其他原因使殘余電流大于允許值時，保護應(yīng)切換為動作于停機。發(fā) 電 機 中 性 點 經(jīng) 配 電 變 壓 器 高 阻 接 地 時 ， 接 地 故 障 電 流 大 于ic，一般情況下均將大于允許值，所以單相接地保護應(yīng)帶時限動作于停機，其時限應(yīng)與系統(tǒng)接地保護相配合?；阈蜻^電壓保護該保護的動作電壓u op 應(yīng)按躲過正常運行時中性點單相電壓互感器或機端三相電壓互感器開口三角繞組的最大不平衡電壓整定，即u op(27)式中： krel可靠系數(shù)，取。為實測不平

33、衡電壓，其中含有大量三次諧波。為了減小uop，可以增設(shè)三次諧波阻 波環(huán)節(jié)，使主要是很小的基波零序電壓，大大提高靈敏度，此時uop 5v ，保護死區(qū) 5%。應(yīng)校核系統(tǒng)高壓側(cè)接地短路時，通過升壓變壓器高低壓繞組間的每相耦合電容cm 傳遞到發(fā)電機側(cè)的零序電壓ug0 大小，傳遞電壓計算用近似簡化電路，見圖7。圖 7傳遞電壓計算用近似簡化電路圖 7 中， e0 為系統(tǒng)側(cè)接地短路時產(chǎn)生的基波零序電動勢，由系統(tǒng)實際情況確定，一般可取， u hn 為系統(tǒng)額定線電壓。cg 為發(fā)電機及機端外接元件每相對地總電容。cm 為主變壓器高低壓繞組間的每相耦合電容，見附錄j。zn 為 3 倍發(fā)電機中性點對地基波阻抗。u g

34、0 可能引起基波零序過電壓保護誤動作。因此， 應(yīng)從動作電壓整定值及延時兩方面與系統(tǒng)接地保護配合。三次諧波電壓單相接地保護對于 100mw及以上的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)無動作死區(qū)(100%動作區(qū) )單相接地保護。一種保護方案是基波零序過電壓保護與三次諧波電壓保護共同組成100%單相接地保護。電壓互感器變比為：機端tv中性點tv如發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈或配電變壓器接地，保護裝置應(yīng)具有調(diào)平衡功能，否則應(yīng)增設(shè)中間電壓互感器。設(shè)機端和中性點三次諧波電壓各為和，三次諧波電壓單相接地保護可采用以下兩種原理：a)(28)實測發(fā)電機正常運行時的最大三次諧波電壓比值設(shè)為 a0，則取閾值 a a0。根據(jù)發(fā)電機定子繞組對地電

35、容和中性點對地三次諧波阻抗的大小，見圖 8，可計算 a0。a0 可能小于或大于。b)(29)式中分子為動作量，調(diào)整系數(shù)，使發(fā)電 機 正 常 運 行 時 動 作 量最 小 。然 后 調(diào) 整系 數(shù) ， 使 制動 量在正常運行時恒大于動作量，一般取 。動作判據(jù)1)的保護裝置簡單，但靈敏度較低。動作判據(jù)2)較復(fù)雜，但靈敏度高。定子繞組單相接地保護中的三次諧波部分只動作于信號。e3 發(fā)電機三次諧波相電動勢；eh3 系統(tǒng)高壓側(cè)三次諧波相電動勢； zn發(fā)電機中性點對地三次諧波感抗或電阻的三倍；c1發(fā)電機每相對地電容之半； c2機端外接元件每相對地總電容；cm 主變壓器高低壓繞組間每相耦合電容圖 8發(fā)電機三次

36、諧波電壓分析計算用等值電路中性點經(jīng)配電變壓器高阻接地的定子繞組單相接地保護接于配電變壓器(變比 nt)二次側(cè)的電阻rn，應(yīng)按機端單相接地時由rn 產(chǎn)生的電阻電流大于電容電流選定，即(30)式中： cg 發(fā)電機及機端外接元件每相對地總電容。a) 基波零序過電壓保護。與相同，但此保護用在中性點經(jīng)配電變壓器高阻接地的發(fā)電機上，靈敏度較低。b) 三次諧波電壓單相接地保護。與相同。c) 95% 定子繞組單相接地基波零序過電流保護。該保護裝設(shè)在發(fā)電機中性點接地連線的電流互感器上，保護應(yīng)具有三次諧波阻波部件，其動作電流為(31)式中： ker電流互感器比誤差系數(shù)，取為3%； u%機端電壓變化百分值，取為10

37、%；機端單相金屬性接地電流；na電流互感器變比； i2n電流互感器二次額定電流； ier保護繼電器誤差，取為5%。保護經(jīng)延時動作于停機。外加交流電源式100% 定子繞組單相接地保護國內(nèi)應(yīng)用的外加交流電源式定子繞組單相接地保護有兩種，其一為外加20hz 電源， 另一為外加電源。外加電源方式的定子繞組單相接地保護，在啟、停機過程中仍有保護作用，但必須增設(shè)低頻電源，且對其要求有很高的可靠性。勵磁回路接地保護汽輪發(fā)電機通用技術(shù)條件規(guī)定：對于空冷及氫冷的汽輪發(fā)電機，勵磁繞組的冷態(tài)絕緣電阻不小于1m ，直接水冷卻的勵磁繞組，其冷態(tài)絕緣電阻不小于2k 。水輪發(fā)電機通用技術(shù)條件規(guī)定：繞組的絕緣電阻在任何情況下

38、都不應(yīng)低于。勵磁繞組及其相連的直流回路，當(dāng)它發(fā)生一點絕緣損壞時(一點接地故障)并不產(chǎn)生嚴重后果；但是若繼發(fā)第二點接地故障，則部分轉(zhuǎn)子繞組被短路，可能燒傷轉(zhuǎn)子本體，振動加劇，甚至可能發(fā)生軸系和汽輪機磁化，使機組修復(fù)困難、延長停機時間。為了大型發(fā)電機組的安全運行，無論水輪發(fā)電機或汽輪發(fā)電機，在勵磁回路一點接地保護動作發(fā)出信號后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)移負荷，實現(xiàn)平穩(wěn)停機檢修。對裝有兩點接地保護的汽輪發(fā)電機組，在一點接地故障后繼續(xù)運行時，應(yīng)投入兩點接地保護，后者帶時限動作于停機。疊加直流式一點接地保護在勵磁繞組負端和大地之間經(jīng)一電流繼電器ka疊加直流電壓u ad 構(gòu)成的轉(zhuǎn)子一點接地保護，由圖9 可知正常運行時流過繼電器ka 的電流為tvm 中間電壓互感器式中： uad疊加直流電壓；u fd發(fā)電機勵磁電壓；ri 繼電器ka 的內(nèi)阻；rins勵磁繞組對地等效絕緣電阻。發(fā)電機強行勵磁但勵磁繞組并不接地時，流過繼電器ka 的電流為(32)(33)式中：發(fā)電機強勵時的轉(zhuǎn)子電壓。對于空冷及氫冷汽輪發(fā)電機，要求在勵磁繞組負端經(jīng)過渡電阻rtr 20k接地時繼電器 ka 動作。發(fā)電機空載運行，勵磁繞組負端經(jīng)過渡電阻rtr 接地條件下， 流過繼電器ka 的電流 i op為(34)式中： u