7.4 发电机负序电流保护解析

继电器KA2具有较大的 整定值，经过时间继电 器KT1的延时后动作于 发电机跳闸，以作为防 止转子过热和后备保护 之用。
A I 2.set .* 120
对表面冷却的发电机组，A=30~40,，带入整定公式后，可得：
I 2.set .* (0.5 ~ 0.6) I 2.
保护装置的动作电流还应与相邻元件的后备保护在灵敏系 数上相配合，满足越靠近故障点灵敏度越高的要求。
因此，为防止发电机转子遭受负序电流的损坏，在
100MW及以上，A <10的发电机上应装设能够模拟发电机 允许负序电流曲线的反时限负序过电流保护。
7.4.3 反时限负序过电流保护
反时限曲线特性如图所示。它由上限定时限、反时限、 下限定时限三部分组成。
当发电机负序电流大于上限整定值时，则按照上限定时 限动作；如果负序电流低于下限整定值，但不足以使反时 限部分动作，或反时限部分动作时间太长时，则按下限定 时限动作；负序电流在上、下限整定值之间，则按反时限 动作。
7.4
发电机负序电流保护
7.4.1 负序电流保护的作用
负序电流在转子中所引起的发热量，正比于负序电流的 平方及所持续的时间的乘积。在最严重情况下，假设发电 机转子为绝热体（即不向周围散热），则不使转子过热所 允许的负序电流和时间的关系，可用下式表示：
流经发电机 的负序电流 发电机负序电 流持续时间
（3）在曲线cd段内，是靠保护装置动作发信号，然后由值班 人员来处理的。但当负序电流靠近c点附近时，发电机所允许 的时间与保护装置动作的时间实际相差很小，因此，就可能 发生保护给出信号后，值班入员还未来得及处理时，发电机 已超过了允许时间。由此可见在cd段内只动作于发出信号也 是不安全的。
（4）在曲线的de段内，保护根本不反应。
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整定原则：躲开发电机长期允许的负序电流值和最大负荷下负序过滤器 的不平衡电流（均应考虑继电器返回系数）
KA3具有较小的整定 值，当负序电流超过 发电机的长期允许值 时，经时间继电器 KT2的延时后，发出 发电机的不对称过负 荷信号。
I 2.set 0.1I 2
动作电流的选择：给出一个计 算时间tcal，在这个时间内，值班 人员有可能采取措施来消除产生负 序电流的运行方式。 一般tcal=120s，保护装置动作电流的整定值（表幺值）应为：
如图所示的系统，发电机和变压器上都配置有独立的负 序过电流保护作为后备保护，则当高压母线k点发生不对称短 路时，发电机负序过电流保护的灵敏系数应较变压器的为低。 引入一个配合系数Kcoop，则发电机负序过电流保护的动作 电流可整定为:
I 2.set .* K coop I 2.cal .*
K coop ——配合系数，取1.1；
由以上分析可以看出，两段式定时限负序过电流保护的 动作特性与发电机允许的负序电流曲线不能很好地配合。此 外，它也不能反应负序电流变化时发电机转于的热积累过程。 例如当出现负序电流连续升降或在较大的负序电流下持续一
段时间后，又降低到比较小的数值等情况时，都可能使转于
被损坏，而保护中的时间继电器却来不及动作。
（1）在曲线ab段内，保护装置的动作时限(4s)大于发电机 允许的时间，因此，可能出现发电机已被损坏而保护尚未动 作的情况。
（2）在曲线bc段内，保护装置的动作时限小于发电机的允许 时间，从发电机能继续安全运行的角度来看，在不该切除的 时候就将它切除了，因此，没有充分利用发电机本身所具有 的承受负序电流的能力。
7.4.2 定时限负序过电流保护
目前对表面冷却的汽轮发电机和水轮发电机，大都采用 两段式定时限负序过电流保护，原理图如下。
单相式的低电压启动过电流保护——由接于相电流上的过电流 继电器KA1和接于线电压上的低电压继电器KV组成，以专门反 应三相对称短路。与负序过电流保护并联工作的。经过时间继 电器KT1的延时后动作于跳闸。
发电机反时限负序过电流保护逻辑图如图所示：
负序反时限特性能真实地模拟转子的热积累过程，并能 模拟散热，即发电机发热后若负序电流消失，热积累并不立 即消失，而是慢慢地散热消失，如此时负序电流再次增大， 则上一次的热积累将成为该次的初值。
I 2.cal .* ——在进行计算的运行方式下，发
生外部故障且流过升压变压器的负 序短路电流正好与其负序电流保护 的启动电流想到相等时，流过被保 护发电机的负序短路电流。
保护的动作时限仍按后备保护的原则逐级配合，一般取 3~5s。
如果将按照上述原则整定的两段式定时限负序过电流保护， 应用于直接冷却的大容量发电机，例如A=4的600MW机组上， 其整定值采用0.5I2∞、4s动作于跳闸和0.1I2∞、10s作用于信 号，其保护动作时限特性与发电机允许的负序电流曲线的配合 情况如图所示。

t
0
2 2 i2 dt I .* 2.*t A
负序电流 的平均值 与发电机型式和冷 却方式有关的常数
I 2.*

t
0
2 i2 .* dt
t
随着发电机组容量不断增大，它所允许承受负序过负 荷能力也随之下降（A值减小）。例如取600MW汽轮 发电机A的设计值为4，其允许负序电流与持续时间的关 系如图中的曲线abcde所示。