电气主保护讲解

电气主操讲课（保护）

问题：

1、什么叫比率差动保护？

2、发电机启停机保护于定子接地保护有何不同？

3、发电机失磁对系统有何危害？

4、发电机失磁对发电机有何危害？

5、发电机转子两点接地有何危害？

6、系统振荡和短路有何区别？如何处理系统震荡？

一．发电机差动保护

比率制动式差动保护：是发电机内部（定子绕组）和引出线的相间短路故障的主保护，

1.保护原理：比率差动原理差动动作方程：Iact(差动电流)≧Iact.min（最小门坎值）(Ibrk≦Ibrk.min) Iact≧Iact.min+S(Ibrk-Ibrk.min) (Ibrk>Ibrk.min)满足两个方程差动元件动作,不完全差动保护动作电流和制动电流是：Iact=|I1-I2 | Ibrk=|I1+I2 |/2

2.保护范围：发电机中性点CT，机端出线CT，保护发电机定子绕组和引出线的相间短路故障。取自发电机两侧CT二次电流，正常时，两电流大小相同，相位相同，流过差流继电器的电流为0；区内相间故障时，相位相反，差流继电器的输出不为0，保护动作，需要躲过正常运行时的最大不平

衡电流。受CT断线闭锁。

3.什么叫比率制动？

因为用于保护的两个CT不能完全一样，所以正常运行中差流继电器本身就存在一定的差流，所以有一个最小动作电流，机组负荷越高或者发电机外部短路时，CT中通过的电流越大，此时产生在两个CT之间的差流就越大，就需要较高的动作电流门槛值，这个电流门槛值随CT中电流的增大而增大，形成一条斜线，称为比率制动斜线，4.出口方式：瞬时动作出口全停一

二．发电机匝间保护

匝间保护作为发电机内部匝间短路的主保护。

由于匝间短路发生在同一相绕组，从该相绕组中性点侧与机端侧TA上测得的电流相同，故纵差不反映匝间短路。

发电机纵向零序电压的匝间保护原理：发电机定子绕组发生内部短路，三相机端对中性点的电压不再平衡，因为用于该保护的互感器中性点与发电机中性点直接相连且不接地，所以互感器开口三角形绕组输出纵向3U0，保护判据：3U0〉Uset （我厂整定为3V，延时0.1秒）

发电机正常运行时，机端不平衡基波零序电压很小，但可能有较大的三次谐波电压，故保护中增设三次谐波阻波功能。为防止外部短路时纵向零序电压不平衡电压增大造成保护误动，须增设故障分量负序方向元件为选择元件，用于判

别发电机内部短路还是外部短路。由于发电机在并网前负序功率的故障分量失效，因此增加发电机三相电流低判据，在并网前仅由纵向零序电压元件起保护作用，为防止暂态干扰造成误动，一般增设延时：0.1s

1. 保护范围

取自发电机出口2PT，3PT,发电机出口CT，保护发电机定子绕组同一分支上下层导体间短路，同相不同分支上下层间的短路，发电机本体，

2. 出口方式：瞬时动作出口全停一。

3. 保护原理：发生匝间短路时，中性点侧与机端侧相线侧出现负序电流

当发电机内部或外部发生单相接地时，一次系统出现零序电压，即一次侧三相对地电压不再平衡，中性点电压升高3U0，但是PT一次侧中性点并不接地，三相对地电压仍然对称，开口三角形电压3U0为零，保护不动作，因PT一次侧中性点与发电机中性点相连。

当发电机内部匝间发生短路或发生中性点不对称的各种相间短路时，PT三相一次侧对中性点不再平衡，开口三角形输出3U0不为零，保护正确动作。

为防止外部短路不对称短路时零序电压保护装置误动，装设负序功率方向元件，（负序功率=负序电流×负序电压）外部短路和发电机内部短路时负序功率方向相反,外部短

路,CT二次侧电流为正方向；内部短路，CT二次侧电流为负方向。2PT上有一线圈用于匝间保护，就是用来计算负序功率方向的电压量受PT断线闭锁。

纵向零序过电压保护，不仅作为发电机内部匝间短路的主保护，还作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。发电机定子绕组发生内部短路，三相机端对中性点的电压不再平衡，因为互感器中性点与发电机中性点直接相连且不接地，所以互感器开口三角形绕组输出纵向3U0.

三．定子接地保护

作为发电机定子回路单相接地故障保护，当发电机定子绕组任一点发生单相接地时，该保护要求的时限动作于跳闸和信号。

1. 保护范围：保护发电机定子线圈至励磁变高压侧、主变低压侧、高厂变高压侧、发电机出口PT高压侧。取自出口3PT 及中性点PT，基波零序电压保护发电机85％～95％的定子绕组单相接地

三次谐波电压保护发电机中性点附近定子绕组的单相接地（15%以内）

2. 保护原理：保护判据：|3U0| >Uop 3ω= |Us/Un|>K (K=1.1)

当发生定子绕组单相接地故障时，在发电机中性点（Us）和发电机机端（Un）均会产生零序基波电压；零序三次谐波电

压一直存在，正常时UsUn该保护分为两部分组成：一，基波零序电压保护，当发电机机端附近发生单相接地时，在机端PT二次侧开口三角形处有零序电压输出（越靠近中性点，零序电压越小，所以只能保护靠机端85％的定子绕组单相接地及20KV系统单相接地），它可以保护从机端到中性点的约85％的范围，以及发电机出口至主变低压侧、励磁变高压侧、高厂变高压侧之间导线单相接地；（因为20KV系统是中性点不接地系统，单相接地时只有很小的电容电流，没有很大的短路电流）二，是利用发电机中性点和出线端的三次谐波电压在正常运行和接地故障时变比相反特点构成的，正常时UsUn，它可以对靠近中性点的50％定子绕组实现接地保护，（Us/Un>1.1倍,则反应故障短路点在靠近中性点的50％定子绕组，保护则动作）。将两个保护结合起来构成100％定子接地保护。

3. 出口方式：①基波零序电压6V，延时2.3S出口一

②三次谐波电压:1.1倍比率系数，延时0.5s发信。

定子接地保护（3U0）:反应机端及中性点三次谐波电压3w 的大小及相位，定子接地保护3w：反应机端基波零序电压3u0

四．启停机保护

保护发电机升速升励磁而未并网前的定子单相接地接地