电气主设备继电保护的整定计算

电气主设备继电保护的整定计算

参考文献：大型发电机变压器继保护整定计算导则 电力系统继电保护规定汇编（第二版） 一 发电机保护的整定计算

（一）比率制动式发电机纵联差动保护的整定计算

1I 2I I

2 0Z I

zh I

由上图可见，当cd zh zh W W W 2

1

21 时，流入差动线圈的电流为：

)('2'1I I I cd

流入制动线圈的电流为： )(2

1"2'1I I I zh

正常运行或发生外部故障，bp

cd I I I I )('2'1 ，l w d zh n I I I I /)(2

1."2'1 内部故障时，l d cd n I I I I /)('2'1 ，)(2

1"2'1I I I zh

，当发电机独立运行时，

内部故障时，l d cd n I I I /'1 ，'12

1I I zh

保护的动作特性如图所示，横坐标为制动电流，纵坐标为差动电流，当制动电流小于拐点电流0Z I 时，继电器的动作电流为0dz I ，当制动电流大于拐点电流0Z I 时，继电器的动作电流为)(00z zh XL dz dz I I K I I 。 比率制动差动保护的动作判据为：

0dz d c I I （0z zh I I ） )(00z zh XL dz cd I I K I I （0z zh I I ） 式中：

cd I —为差动电流； zh I —为制动电流；

0dz I —为差动保护最小动作电流； 0z I —为比率制动特性的拐点电流 XL K —为比率制动特性的斜率；

根据以上分析，在正常运行时，由电流互感器存在幅值误差产生的不平衡电流为：

l f e i tx fzq bp n I f K K I . 在外部短路时，由电流互感器存在幅值误差产生的不平衡电流为： LH wd i tx fzq bp n I f K K I

显然，外部短路产生的不平衡电流远大于正常运行产生的不平衡电流。当外部短路电流为最大时，产生的不平衡电流也最大。其值为：

l wd i tx fzq bp n I f K K I max .max .

对于普通的差动保护，为防止外部短路时，由于不平衡电流造成保护误动，所以保护的动作值必须大于外部短路产生的最大不平衡电流。

而对于比率制动特性的差动保护，保护的动作电流可按躲过正常运行产生的不平衡电流整定，而当外部短路时，可依靠制动特性保证保护可靠不误动。 比率制动差动保护的整定计算主要是确定最小动作电流0dz I 、制动特性的拐点电流0z I 、最大制动系数zh K 三个参数。 （1 ）最小动作电流：

按躲过发电机在最大负荷电流下产生的不平衡整定。

LH f e i tx K dz n I f K K I /.0 当取：

1.0,5.0,2 i tx K f K K 时

LH f e d n I I /1.0.0 即为发电机额定电流的10%。 LH f e K dz n I K I /03.02.0

当取2 k K 时，得：l f e dz n I I /12.0.0

按躲过区外远处短路时，短路电流接近发电机额定电流时产生的不平衡整定。

LH f e i fzp tx K dz n I f K K K I /.0 取：1.0,5.0,5.1,2 i tx fzp K f K K K 时 LH f e d n I I /2.0.0

一般可取0.1~0.2倍发电机的额定电流。 （2） 制动特性拐点电流；

为保证远处外部短路（此时短路电流接近发电机的额定电流）时差动保护不误动，拐点电流应不大于发电机额定电流。可取：

LH f e z n I I /)0.18.0(.0 （3 ）确定最大制动系数：按最大外部短路电流时差动保护不误动。 在机端（区外）发生三相短路时，流过差回路的不平衡电流最大，为保证此时保护不误动应有：

l d w i tx fzq K dz n I f K K K I max .)3(.max .

式中：

max .dz I —差动保护的最大动作电流；

)3(m ax .wd I —为机端三相短路的电流。

注意到，在外部短路时，制动电流即为：

l wd zh n I I /)3(max .

所以有： i tx fzq K zh

dz zh f K K K I I K

max

. 取：5.1 K K 、0.2 fzq K 、5.0 tx K 、1.0 i f

则：15.0 zh K ，即最大制动系数为0.15，即可保证外部短路保护不误动。考虑到电流互感器饱和及暂态特性畸变，为安全计，可将最大制动系数提高到0.3。必须指出，当制动特性不通过坐标原点时，制动系数不是一个常数，而是变化的。而制动特性的斜率是常数。两者是不一样的。不可把制动特性的斜率与制动系数两者相混淆。 （4 ）制动特性的斜率 按以上的分析：

LH f e d n I I /1.0.0 ，LH wd dz n I I /15.0)

3(max .max .

对大型发电机，一般有：2.0~16.0'

' d

x ，因此，机端三相短路电流为发电机额定电流的5~6倍。所以，比率制动特性的斜率可推算如下： 0

)

3(max .0

max ./Z LH wd d dz XL I n I I I K

按f e wd I I .)

3(max .5 考虑，则：

1625.01

51

.075.0

XL K

即制动特性曲线的斜率取0.1625，刚好满足上述要求。一般地，对发电机差动保护，取制动特性曲线的斜率为0.2可满足要求。 当取l f e d n I I /2.0.0 ，l f e n d n I I /6.max . 时：

14.0162

.09.0 XL K

（二）标积制动式纵差动保护

设发电机中性点与机端的二次电流分别为'n I 和's I ，

它们的相位差为 ，令标积 cos ''s n I I 为制动量，2''||n S I I 为动作量。构成的标积制动式纵差动保护，其动

作判据为：

cos ||''2''s n zh n S I I K I I

其制动系数一般取2.18.0 。 （三）故障分量比率制动式纵差动保护

该保护只取发生短路后产生的故障分量，与短路前的穿越负荷电流的大小无关。动作判据为：

|2

|||''''n s n

s

I I I I

I 2

0d zh

故障分量比率制动式纵差动保护的动作特性如上图所示。其中，直线1为正常运行与外部短路的制动特性；直线2为内部短路的动作特性，其斜率0.2 S ；直线3为故障分量纵差保护的整定特性。 直线3的斜率即制动系数，一般取1.0。 0d I —最小动作电流；l f e d n I I /1.0.0

或按躲过正常运行负荷状态下产生的不平衡电流。 （四）单元件横差动保护的整定计算

选择单元件横差保护用电流互感器的变比。传统方法：e f e a I I n 2./25.0