7 发电机继电保护解析
发电机继电保护PPT课件
总的原则
针对发电机的故障类型和不正常状态，根 据发电机的容量和重要程度和规程规定配 置相应的保护
保护配置
1. 纵差动保护：对1MW以上发电机的定子绕 组及其引出线的相间短路
2. 接地保护：对直接连于母线的发电机定子 绕组单相接地故障，当单相接地故障电流
7.1 发电机的故障类型、不正常 运行状态及其保护方式
图7.7 发电机电压系统的对地电容分布图
7.4 发电机定子绕组单相接地保护
7.4.2 利用零序电压构成的定子接地保护
为提高可靠性，两部分的保护区应相互重叠。
构成第二部分保护的方案主要有：
1. 发电机中性点加固定的工频偏移电压，其值为额定相电压的10 ％～15％。当发电机定子绕组接地时，利用此偏移电压来加大 故障点的电流（其值限制在10～25A左右），接地保护即反应 于这个电流而动作，使发电机跳闸。
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其保护 方式
7.1.2大型发电机组的特点及对继电保护的要求
对继保提出的新要求： ➢ 装设具有反时限特性的过负荷保护及过电
流保护。
➢ 大型机组更需要性能完善的失磁保护
➢ 用灵敏的匝间短路保护和漏水保护
➢ 装气隙不均保护和设计新的反应匝间短路
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状态及其 保护方式
保护装置的整定电流，通常取发电机定子 绕组额定电流20～30％，即：
7.3 发电机定子绕组匝间短路保护
7.3.3 定子绕组零序电压原理的匝间短路保护
➢当发电机正常运行和外部相间短路 时，TVN1辅助二次绕组没有输出电压， 即3U0=0。
➢当发电机内部或外部发生单相接地 故障时，中性点电位升高为U0 ，由于 TVN1一次侧中性点不接地，开口三角 绕组输出电压为0V。
发电机的继电保护
Ik
互感器二 I 次电流 互感器二 同相分支绕 次电流 组间的环流 I 同相分支绕 I k1 组间的环流 同相分支绕组间
k
k
I-I
I-I
Ik1
Ik1
Ik
I k1
a a1
的匝间短路 同相分支绕组内 部的匝间短路 a2 同相分支绕 组间的环流
a
Ik 2
匝间短路时分支绕组间的环流
• 同相分支绕组内部的匝间短路时，绕组间的环 流为 I k ，流入差动继电器的电流大小为：
2Ik IK nTA
• 同相分支绕组间的匝间短路时，绕组间的环流 为 I k1和 I k 2 ，流入差动继电器的电流大小为：
2 I k1 IK nTA
• 当流入差动继电器的电流大于动作电流时，横 差保护动作。
+ +
TA2
+ I
t -
磁 开 关
I-I
I-I
I-I
G
TA1
断 线 信 号
差动继 电器
断线监视 继电器
动作时间 大于后备 保护
发电机匝间短路的横差动保护
• 发电机匝间短路是指发生在同一相别 的分支绕组内部或绕组之间的电势不 同点的一种纵向不对称短路。匝间短 路的故障分析起来十分复杂，简单地 说，这种短路会在发电机分支绕组间 产生环流，当短路匝数很少时，环流 电流值很小，但短路点短路电流却很 大，对发电机有严重损害。
U S .3 1 a U N .3 a
利用 U S .3 作为动作量，利用 U N .3 作为制动 量，构成的接地保护动作范围0~50%。
定子绕组单相接地时3次谐波电压分布
α α α （１－α）
继电保护原理第 7 章 发电机继电保护讲解
短路环中的电流与短路匝数的关系曲线如图：
二、横差保护原理 正常： 匝间接地：
I1 I 2
.
I j ( I1 I 2 ) / nl 0
. . . " d " Id
.
.
.
I J ( I1 I 2 2 I ) / nl
nl
I dz
动作 保护不动
死区：（1） 同一分支：
" 0, I d 0.
" （2） 同相两分支间： 1 2, I d 0. 保护不动
三、单元件式横差保护 原理：保护用电流互感器装设于发电机两组星形中性点的连 线上。 它实质是将一组三相分支电流之和与另一组三相分支电流之 和进行比较。
保护装置的原理接线及其它有关问题
1、三次谐波滤过器：其作用是滤除三次谐波，即使三次谐波也 不会流到电流继电器线圈中。 2、励磁回路有两点接地时保护的动作行为：在一般。
7.4.2 负序定时限过电流保护
一、保护由两段式构成 ' I段 I2 act 0.5I e. f 经t1（3-5s）延时动作于跳闸 II段 I 2.dz 0.1I e. f 经t2（5-10s）延时动作于信号
二、保护动作行为分析
1、在ab段内，t1大于允许时间，对发电机不安全 2、在bc段内，t1小于允许时间，未充分利用发电机的承受负 序电流的能力； 3、在cd段内，发信号；而靠近C点时，由于运行人员处理的 时间已大于允许时间，对发电机安全来讲不利； 4、在de段内，保护根本不反应。
三、特点 简单可靠、可加装三次谐波滤过 器以提高灵敏度，适用于发电机变压器组。
7.4 发电机的负序过电流保护 7.4.1 负序过电流保护的作用 一、负序过电流的危害 在转子绕组、阻尼绕组以及转子铁芯等部件上感应100Hz的倍 频电流，该电流使得转子上电流密度很大的某些部位可能出 现局部的灼伤，甚至可能使互环受热松脱。 所产生的100Hz交变电磁转矩，将同时作用在转子大轴和定子 机座上，引起100Hz的振动。
电力系统继电保护课后习题解析(第二版)
7电力系统继电保护课后习题答案1 绪论1。
1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？答:现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。
当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏;当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡,可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。
如果电力系统没有配备完善的继电保护系统,则当电力系统出现不正常运行时,不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。
1。
2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么？答：继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2。
电力系统部正常运行时发报警信号，通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行；3.电力系统故障时，甄别出发生故障的电力设备，并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。
1。
3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各环节的作用是什么？答：继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。
测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果,给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。
逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。
执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护；利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护.单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障,因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大.所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。
继电保护ppt7.2 发电机差动保护讲解
1( 2
I
I) NhomakorabeaIk nTA
，数值大。
7.2 发电机差动保护
3)当内部故障时，I 的方向与正常的电流相反，且
I I ；
Ires
1( 2
I
I )
为两侧短路电流之差，数值小；
I op
I
I
Ik nTA
，数值大，保护动作。
当 I I 时， 制动电流为零，动作电流只要
&
&
O
&
TA断线信号
&
1
&
1 发信号/跳闸
7.2 发电机差动保护
2、 差动保护整定计算 （1）最小动作电流 Id.op.min (0.2 ~ 0.4)Ig.n （2）最小拐点电流 Ires.min (0.8 ~ 1.0)Ig.n
（3）制动曲线斜率 K 0.3 ~ 0.5
灵敏度：
K sen
谢谢！
敬请各位指导！ 主讲人：许建安
最小值，保护就动作，大大提高了灵敏度。
发电机未并列时且发生故障时， I 0 Ires I / 2 Iop I ，保护也能动作。
7.2 发电机差动保护
3.纵差保护的动作逻辑
I dA Id.opA I dB Id.opB I dC Id.opC
只一相 动作
U2>
7.2 发电机差动保护
1)当正常运行时，I I I
nTA
制动电流为
Ires
1 ( I I ) 2
I nTA
I re s. min
Iop I I 0，保护不动作。
发电厂继电保护讲解ppt课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2）定子对称过流。当外部发生对称三相短路时，会引 起发电机定子过热，因此应有反应对称过流的保护。
（3）过负荷。当发电机过负荷时，应及时报警。
（十七）误上电保护（24XB）
装设误上电保护，是为了防止发电机启停 机期间的误操作。当发电机盘车或转子静 止时发生误合闸操作时，定子电流气隙产 生的旋转磁场能在转子本体中感应工频或 接近工频的电流，会引起转子过热而损伤。
（十八）闭锁热工保护（123XB）
在机组启动过程中，机组各个参数与额定 运行参数相差很多，如果此时热工保护投 入，则会不停的发跳闸信号，使设备不能 正常启动，因此在机组启动时投入闭锁热 工保护，使热工保护暂时停运。机组启动 后将闭锁热工保护退出。
发电机差动保护用以反应发电机定子绕组 及引出线的相间短路。
该保护按比较发电机定子绕组两侧电流大 小及相位的原理构成。
（二）定子接地保护（2XB）
采用3 U 0 零序电压保护和三次谐波定子接 地保护，可构成100%定子接地保护，也可 用外加电源方式构成。
1．发电机3U 0 定子接地保护
接线引入发电机机端TV开口三角处的零 序电压3或者引入发电机中性点处配电变压 器二次侧3 U 0 电压。3 U 0 电压来自机端时 应考虑TV断线闭锁环节。
（十五）发电机失磁保护（20XB、21XB、22XB、23XB）
发电机失磁是指发电机励磁电流下降或全部消失。 造成失磁的原因有：励磁绕组开路或短路、励磁 系统故障、灭磁开关误跳闸、自动调节励磁装置 故障及误操作等。
经典“发电机继电保护”总结
差动电流是“促使”差动保护动作的因素，差动电流越大，越要动作。 制动电流是“阻碍”差动保护动作的分量，制动电流越大，越难动作。
纵差保护出口逻辑图
二)、横联差动保护
我站发电机定子绕组每相有两个并联支路，接成双星形并在中性点侧分别具 有引出线。装设单元件横联差动保护。用以保护定子绕组的匝间短路。 构成原理简单，在两个星形绕组的中性点O1、O2的连接线上装设一个TA，并在 TA二次侧接入电流继电器作为保护的启动元件即可。 正常运行或者外部短路时，O1、O2电 位相同，中性点连线上无电流，电流继电器 不动作。当定子绕组同一支路发生匝间短路、 同一绕组的两个支路之间发生匝间短路时， 两个绕组支路中电势不相等，在绕组支路产 生环流。通过中性点连线，在TA二次侧产生 相应电流，使继电器动作。 另外，它也能反应定子绕组的相间短路和兼作定子绕组断线（分支开焊）的 保护。
三)、定子接地保护
定子绕组单相接地故障是，对发电机的危害主要表现在定子铁芯烧伤和接地故障 扩大为相间和匝间短路，故发电机装设定子绕组单相接地保护。
注入式定子接地保护，外加低频（20Hz）电源的发电机单相接地保护，不管发电 机运行于何种工况，包括停机、启动过程、甩负荷过程，该保护对单相接地故障 均有效。保护范围为100%定子绕组，保护中性点，无保护死去，整个定子绕组各 处具有相同的灵敏度，不受接地位置影响。 我站发电机定子接地保护采用95%与100%两套保护并列运行方式，100%作为主 保护，而95%（利用基波零序电压）定子接地保护作为后备保护。
1)、外部短路引起定子绕组过电流； 复压过流保护 2)、负荷超过额定引起三相对称过负荷； 定子过负荷保护 3)、外部不对称短路或不对称负荷引起 负序过电流和负序过负荷； 负序过负荷保护 4)、突然甩负荷引起定子绕组过电压； 定子过电压保护 5)、励磁回路故障或强励时间过长引起 励磁过负荷； 励磁过负荷保护 6)、逆功率、失步、非全相、断路器出口闪落、误上电等等
浅谈发电机继电保护
浅谈发电机继电保护摘要：发电机组是由无刷励磁机和发电主机、蒸汽机组成。
发电机的安全运行对电力系统运行和电能质量起着决定性的作用，同时发电机也是贵重的电器设备。
因此装设性能完善的继电保护装置是非常必要的。
关键词：发电机；继电保护；方式；原理发电机与变压器都会在运行的过程出现各种类型的故障，对电力系统的正常运转造成了较为严重的阻碍作用。
故障一旦发生，不仅会造成财产损失，也会出现较为严重的安全隐患，使得安全事故存在发生的可能。
因此，必须对现有的发电机的继电保护进行优化设计，确保电力系统的运行具备一定的稳定性。
一、发电机的保护常识1、故障类型及不正常运行状态1.1故障类型包括定子绕组相间短路，单相匝间短路，单相接地，转子一点两点接地，和励磁回路电流消失和故障；1.1.1定子绕组的相间短路（即三相或两相短路），会产生很大的短路电流，故障点的电弧会使绕组绝缘烧坏，甚至可能引起火灾；1.1.2定子绕组同一相的匝间短路，这种故障的机会虽不多，但由于短路点电流很大，使故障处温度升高，而导致绝缘破坏，可能发展成单相接地或相间短路；1.1.3定子绕组单相接地，通常是指一相绕组碰壳，这时发电机电压系统的电容电流流过定子铁芯，当该电流较大时，可能使铁芯局部熔化，对修理工作造成很大困难，还可能扩大为相间短路。
1.1.4转子绕组的一点接地，当发生一点接地时，由于没有构成接地电流通路，故对发电机没有直接危险，但若再发生另一点接地，就造成两点接地短路。
1.1.5转子绕组的两点接地短路，将使转子部分绕组被短接，破坏了磁路的对称性，可能引起发电机的强烈振动，甚至会把转子绕组烧毁，尤其对凸极式转子的水轮发电机和同步调相机，危险就更大。
1.1.6转子失去激磁电流，由于转子绕组断线或自动灭磁开关误动作等原因造成的失磁故障，使同步发电机变为异步运行，从系统吸取大量无功功率，以至发电机端电压降低及定子电流增大，引起电机过热，威胁安全运行。
2、发电机的不正常运行状态2.1由于外部短路、非同期重合闸以及系统振荡等引起的过电流；2.2由于负荷超过发电机的额定值，或负荷不对称而引起的过负荷（包括对称和不对称过负荷两种）；以上两种情况，都将引起发电机定子电流增大和温度升高，从而加速绝缘老化，缩短电机寿命，同时，长期过热也可能引起发电机内部故障。
发电机的继电保护
发电机的继电保护概述发电机是电力系统中不可缺少的部分，其在电力系统中扮演着至关重要的角色。
而发电机的继电保护则是用来保护其安全运行的关键。
本文将介绍发电机继电保护的概念、原理和案例。
发电机继电保护的概念发电机继电保护是指一种用于检测、诊断发电机故障的电气保护装置。
正常情况下，发电机继电保护不工作，只有在特定故障情况下才启动，以保护发电机不因故障而损坏。
发电机继电保护的原理发电机继电保护的原理是利用发电机输出端的电流和电压等特性参数，并与正常工作的参数进行比较，当出现异常时便会启动保护机制。
具体来说，发电机继电保护机制包括了下列各项：•过流保护：指在发电机输出过流时，保护装置将会切断电路。
•过热保护：指在发电机运行过程中，出现过高温度时，保护装置将会切断电路。
•过载保护：指在发电机负载过重时，保护装置将会切断电路。
•短路保护：指在发电机输出短路时，保护装置将会切断电路。
此外，发电机继电保护还可以通过注入特定的信号来判断发电机的工作状态，并在出现故障时发出警报信号。
发电机继电保护的案例发电机继电保护在电力系统中的作用不可小觑，其可以避免电力系统发生重大事故。
下面列举几个发电机继电保护的应用案例：载波微机保护装置该装置结合载波通信技术和可编程序控制器（PLC）技术，可以实现高速的保护动作，适用于大型发电机。
带有故障诊断功能的继电保护该装置通过监测发电机的参数变化，可以及时检测出故障，并通过对故障进行诊断，快速定位故障点。
同时还能提供全面的状态数据，以便运行人员进行快速的故障排除。
基于人工神经网络的继电保护该装置通过人工神经网络算法对发电机工作过程进行建模，并利用建模结果进行快速诊断。
由于具有较强的自适应能力，可以适用于复杂的电力系统。
结论通过本文的介绍，可以看出发电机继电保护在电力系统中的重要性。
未来随着电力系统的发展，发电机继电保护技术也将不断提升，以更好地保障电力系统的安全运行。
电力系统继电保护 7~10章习题解答分析
第7章同步发电机的继电保护思考题与习题解答7—1发电机有哪些故障类型？应该装设哪些反应故障的保护？答：发电机应装设下列保护：发电机故障类型主要有各种短路故障。
各种故障包括相间短路、接地短路和输电线路断线。
应装设的保护有：（1）对于发电机定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。
（2）对于定子绕组单相接地故障，应装设零序保护。
当发电机电压回路的接地电容电流（未经消弧绕组）大于或等于5A时，保护应动作于跳闸，当接地电容电流小于5A时保护应动作于信号。
对容量是100MW及以上的发电机应尽量装设保护范围为100%的接地保护。
（3）对于定子绕组匝间短路，当绕组接成双星形，且每一分支都有引出端时，应装设横联差动保护。
（4）对于外部短路引起的过电流，一般应装设低电压启动的过电流保护或复合电压启动的过电流保护。
对于容量为50MW及以上的发电机，一般装设负序过电流及单相低电压启动的过电流保护。
负序过电流保护同时用作外部不对称短路或不对称负荷引起的负序过电流保护。
（5）对于由对称过负荷引起的定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。
（6）对于水轮发电机及其某些大容量汽轮发电机定子绕组的过电压，应装设带延时的过电压保护。
（7）对于励磁回路的接地故障，水轮发电机一般应装设一点接地保护。
对汽轮发电机的励磁回路一点接地，一般采用定期检测装置，对大容量机组，可装设一点接地保护，对两点接地故障，应装设两点接地保护。
（8）对于发电机的励磁消失，当100MW以下不允许失磁运行的发电机，应在自动灭磁开关断开时应联动断开发电机断路器；当采用半导体励磁系统时，应装设专用的失磁保护。
对于100MW以下但对电力系统有重大影响的发电机和100MW及以上的发电机应装设专用的失磁保护。
（9）对于发电机转子回路过负荷，在容量为100MW以上并采用半导体励磁的发电机，可以装设转子回路过负荷保护。
（10）对于大容量汽轮发电机的逆功率运行，可以装设逆功率保护。
发电机的继电保护
7.2 发电机纵差动保护
应用时注意： （1）TA的误差；（2）误差源增加； （3）整定值； （4）灵敏度
7.2 发电机纵差动保护
四、纵差保护的整定计算与灵敏度校验
1、灵敏系数的校验
K sen
式中 I k .min 是指发电机机端两相短路时流过 保护的最小差动电流。
2、整定计算 确定启动电流、拐点电流和比率制动特性的制 动系数和制动线斜率。
7.2 发电机纵差动保护
三、纵差保护的接线方式
1、动作逻辑 两相或三相差动继电器动作，表示发电机内部 发生短路故障；仅有一相差动继电器动作，表示 TA断线。 2、不完全纵差动保护接线 大型汽轮机或水轮发电机每相定子绕组均有两 个或多个并联分支。 仅引入中性点侧部分分支电流构成不完全差 动电流保护。
1、发电机定子单相接地时的电路图和相量图
假设A相在距离定子绕组中性点处发生金属 性接地故障。
U k 0
. . . . 1 . (U AD U BD U CD ) E A 3
7.4 发电机定子单相接地保护
零序电压随故障点位置的不同而变化。 2、定子绕组单相接地时的零序等效网络
7.4 发电机定子单相接地保护
二、零序电压定子单相接地保护
1、发电机定子单相接地时的短路点位置与零序 电压的关系图 常用于发电机-变压器组的接地保护 对机端附近接地具有很高的灵敏性 2、零序电压取自机端TV的开口三角绕组或中性 点TV的二次侧。
7.4 发电机定子单相接地保护
三、三次谐波电压定子单相接地保护
P EdU S sin , X X S X d X
2 EdU S US Q Q cos , tg 1 X X P
7.6 发电机失磁保护
第七章发电机的继电保护共57页
7.4 发电机定子绕组单相接地保护
一、发电机定子绕组单相接地的特点
目前发电机中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，
当发电机内部发生单相接地故障时，流经接地点的电流仍
为发电机所在电压网络对地电流的总和。大型发电机由于
造价昂贵，结构复杂，检修困难，且容量的增大使得其接
地故障电流也随之增大，
为了防止故障电流烧坏铁芯，
图7-2 比率制动式差动 继电器原理接线图
基本原理：是基于保护的动作电流随着外部故障 的短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而按 比例的线性增大，且比最大不平衡电流增大的更 快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误 动作。
制动电流：将外部故障的短路电流作为制动 电流。
差动电流：把流入差动回路的电流作为动作 电流。
（一）发电机故障
发电机由定子绕组和转子绕组两部分构成。
定子绕组故障 ① 定子绕组相间故障 ② 定子绕组接地故障 ③ 定子绕组一相匝间故障
转子绕组故障 ① 转子绕组一点或两点接地故障 ② 励磁消失
7.1 发电机的故障类型、不正常运行状 态及其保护方式
一、发电机故障和不正常运行状态
发电机的故障类型主要有：
发电机可能发生的故障及其相应的保护
1）发电机定子绕组 相间短路
2）发电机定子绕组 匝间短路
定匝子间绕短组路相将间 出 短现路很会大产的生环很流， 大的使短绝路缘电老流化，， 严甚重至损击坏穿发绝电 缘 机发。展应为装单设相纵 接 联地差或动相保间护短。路，
扩大发电机 损坏范围。
3）发电机定子绕组单相接地
方法。
1.风力发电：利用风的动能，来吹动叶轮转动，产生 机械能，带动发电机子转子发电。
风力发电机内部结构
电力系统继电保护——7发电机的继电保护
2.1 横差动保护的原理
I I
C
B
A
Ik Ik Ik Ik Ik
Ik
1
2
Ik
（a）
（b）
利用反应两个支路电流之差的原理，可实现对发 电机定子绕组匝间短路的保护。 流入差动电流继电器的电流为 I kd 2 I k / nTA
其中，I kd 1-2
17
2.1 横差动保护的原理
C0G US3 2(C0G C0 S )
正常运行时，发电机中心点侧的三次谐波电压总是 大于发电机端的三次谐波电压
35
N
U 3 N 3L
5.2发电机三次谐波电势的分布特点-有消弧 线圈 E S 有消弧线圈时，假设 基波完全补偿，则 C U C C 2 2 1 3 L (C0G C0 L )
2.3 横差动保护的整定
Iop (0.2 ~ 0.3)I N .G
保护有死区，死区范围跟整定值有关 转子回路两点接地时，横差动保护可能误动作， 但不必在转子回路两点接地时闭锁横差动保护 在投入两点接地保护的同时，横差动保护应切换 至带0.5~1s的延时动作于跳闸，可防止转子回路 偶然性的两点接地时引起的横差保护误动作
21
2.4 不完全差动保护来自不完全纵差保护的复杂性在于如何选择装设CT的并联分 支，这要通过详细的内部故障计算才能确定。
22
7.3 发电机的定子单相接地保护
1. 发电机电压网络的特点-概述
发电机的中性点都是不接地或经消弧线圈接地的 发电机电压网络是指与发电机有直接电联系的各 元件组成的网络，是非直接接地系统
线路的零序电流为：
发电机端口的零序电流为：
3I 0G j3C0GU k 0 j3C0G E A
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#内容提要： 1、发电机继电保护配置 2、发电机定子相间、匝间短路保护 3、发电机定子、转子接地故障保护 4、发电机低励失磁保护
1 发电机继电保护配置 配置原则：尽量完善、合理。100MW以上发电机03 年年故障率为3.91次/百台.年,其中相间故障7.14%,匝间 9.51%,铁芯28.57%,定子接地30.95%. 正确动作率97.02% 1.1、主保护：通常采用双重快速保护 1.2、后备保护 ：阻抗、复合过流、序电压电流、谐波 I1 I 2COS
i1 arg , K brk 为标积制动系数。 i2
标积制动原理与比率制动一样。区外故障时的制动效果 与比率制动相同。区内故障时，由于标积反应电流间相位 的余弦，当相位大于90度时，右边为负值，提高了内部故 障时的灵敏度。 2.2 发电机匝间保护 发电机匝间保护有多种方案。 2.2.1 横差保护 大容量发电机，每相都是由两个及以上并联的绕组组成 ，任一个绕组中发生匝间短路时，两个绕组中的电势就不 相等，产生环流。反应两个支路电流之差的原理 叫横差 动保护。
(2)灵敏度校验：
K sem
I k min I op
小短路电流. Ik.min的计算应考虑以下两因素： ① 发电机与系统并列运行以前，在其出线端发生 两相短路，此时，差动回路中只有由发电机供 给的短路电流。
其中Ik.min为发电机内部故障时流过保护装置的最
② 发电机采用自同期并列时 ( 此时发电机先不加 励磁，因此，发电机的电势)，在系统最小运行 方式下，发电机出线端发生两相短路，此时， 差动回路中只有由系统供给的短路电流。 对灵敏系数的要求一般不应低于2。
(9)阻抗保护。作为相间故障的后备保护。 (10) 过励磁保护。 （11）发电机逆功率保护。 （12）振荡失步保护。
2 发电机的相间短路和匝间短路保护 2.1发电机纵差保护原理及整定计算原则 2.1.1 定子电流纵差保护原理
A 相差动元件动作 i2 * İ2 * 发电机差动 G İ1 * * C 相差动元件动作 İNa,b,c I/V 发电机中性点 TA 断线检测 TA 断线信号 i1 İTa,b,c 发电机机端 I/V B 相差动元件动作 1 & 差动出口
例如某600MW发电机继电保护配置: (1) 发电机比率制动差动保护。 (2) 发电机励磁机(或励磁变)差动保护。 (3) 发电机匝间短路保护。 (4) 发电机定子接地保护。 (5) 定子电流保护和负序电流保护。作为双重化 快速主保护的后备保护，反应发电机绕组及引出 线的相间故障和不对称故障。 (6)定子反时限过负荷保护和负序反时限过负荷保 护。 (7) 发电机低励失磁保护。 (8)转子一点接地、两点接地保护
d 1 b 2
( I r I r set时) ( I r I r set时)
不完全比率制动差动电流、制动电流及动作方程 K I I ， 1 b 2 I I K I
Ir
2
( I r I r set ) ( I r I r set )
式中：I1，I2分别为机端，中性点电流或中性点侧分支绕 组电流，Kb为分支平衡系数Kb≥1.0 。
2．发电机比率制动纵差动保护 根据接线方式和位置的不同纵差保护又可分为 完全纵差和不完全纵差 .
(a)中性点侧引出6个端子
Id
(b)中性点侧引出4个端子
动作区 Id·set
图8-5 发电机比率制动纵差保护特性曲线
制动区
o
Ir·set
Ir
(1) 比率制动差动原理：差动动作方程如下：
I d I d set I d I d . set k ( I r I r set )
保护装置的起动电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定 根据对不平衡电流的分析，则
(1)
I opK K rel I dsqmax
I opK 0.1K rel K np K sam I kmax / nTA
当采用措施去掉非周期分量影响时，Knp＝1；当电流互感器型号相 同时Ksam＝0.5；可靠系数一般取为Krel＝1.3
(b)
2 I k IK nTA
(c)
2I k IK nTA
1)、电机电器式横差保护 只用一个电流互感 器1装于发电机两组 星形中性点的联线 上。实质是把一半 绕组的三相电流之 和与另一半绕组三相电流之和进行比较. 注意：三次谐波的不平衡电流 ,当转子回两点接地时， 横差动保护可能误动作，应用延时躲开。 横差保护动作值： I op (0.2 ~ 0.3) I N G 2)、 微机保护横差单元简介 a．保护原理 保护检测发电机定子多分支绕组的不同中性点连线电 流（即零序不平衡电流）I0中的基波成份。 b．定值整定计算
图8-2 发电机差动保护原理接线示意图
图8-3 发电机差动保护逻辑框图
参考方向分别指向发电机母线为正,发电机正常运行 或外部故障时，电流的实际方向与参考方向相同，作用于 I d I1 I 2 0继电器不动作。若当发电机 继电器的电流为， 内部故障时，则实际方向与参考方向相反，即 I I 0 ，继电器因大于整定值而动作跳闸，切 I d 1 2 除机组。 2.1.2 发电机电流纵差保护整定计算 1、小容量发电机的一般性原则
K I I 1 b 2 I d set k I I 1 b 2 K I I r set ) I 1 b 2 I d set k ( 2 I1 Kb I2
(2) 定值取值范围： ① 发电机差动保护最小动作电流可取（0.1~0.3 ）In，发变组差动保护一般为(0.3~0.5)In 。 ②最小制动电流（拐点电流）一不般取发电机 (0.8~1.0) In。 比率制动特性斜率一般取0.3~0.5。 3、标积制动差动原理 判据： 2