发电机差动保护原理

5.1发电机比率制动式差动保护

比率制动式差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护。

5.1.1保护原理

5.1.1.1比率差动原理。

差动动作方程如下：

I op ?I op.0(I res ?I res.0时)

I op ?I op.0+S(I res –I res.0)(I res >I res.0时)

式中：I op 为差动电流，I op.0为差动最小动作电流整定值，I res 为制动电流，I res.0为最小制动电流整定值，S 为比率制动特性的斜率。各侧电流的方向都以指向发电机为正方向，见图5.1.1。

。

TA 断

5.2.1.1保护原理

当发电机三相定子绕组发生相间短路、匝间短路及分支开焊等不对称故障时，在故障点出现负序源。故障分量负序方向元件的2.U ∆和2.

I ∆分别取自机端TV 、TA ，其TA 极性图见图5.2.1.1，则

故障分量负序功率?P 2为：

式中2Λ∆I 为2∙∆I 的共轭相量，?sen 。2为故障分量负序方向继电器的最大灵敏角。一般取

60?~80?(2.I ∆滞后2.U ∆的角度)。

故障分量负序方向保护的动作判据可表示为：

实际应用动作判据综合为：

?P 2=?U 2r ??I ’2r +?U 2i ??I ’2i >?P

(?u、?i、?P为动作门槛)

保护逻辑框图见图5.2.1.2。

图5.2.1.1故障分量负序方向保护极性图

图5.2.1.2故障分量负序方向保护逻辑框图

5.2.2发电机纵向零序过电压及故障分量负序方向型匝间保护

本保护不仅作为发电机内部匝间短路的主保护，还可作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。

5.2.2.1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，因为机端电压互感器中性

。

保护。=0.06I n。

保护

res

0.

式中：I op为横差电流，I op.0为横差最小动作电流整定值，I res为制动电流（取机端三相电流最大值），I res.0为最小制动电流整定值，S为比率制动特性的斜率。

判据1、2均可单独构成横差保护，用户可通过控制字进行选择。

发电机正常运行时，接于两中性点之间的横差保护，不平衡电流主要是基波，在外部短路时，不平衡电流主要是三次谐波成分，为降低保护定值和提高灵敏度，保护中还增加有三次谐波阻波功能。横差保护瞬时动作于出口，当转子发生一点接地时，横差保护经延时t动作于出口，t一般整

定为0.5s。该方案的综合逻辑框图如图5.2.3。

5.3变压器（发-变组、高厂变、励磁变）差动保护

比率制动式差动保护是变压器（发-变组、高厂变、励磁变）的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障；保护能正确区分励磁涌流、过励磁故障。

保护采取自适应提高定值的方式，防止外部故障时由于TA 饱和引起差动误动，当差流中的三次谐波与基波的比值大于某一定值时，自动提高比率制动差动的动作值、改变比率制动系数和最小

制动电流，进一步提高保护的可靠性。

发-变组保护装置最多可实现6侧差动，动作特性图如下：

图5.3.1比率差动动作特性图

图中阴影部分要经过励磁涌流判别、TA 断线判别和TA 饱和判别后才出口，双阴影部分只要经过

励磁涌流判别就出口。

5.3.1比率差动原理

差动动作方程如下

I op >I op.0(I res ?I res.0)

I op S

1”时，

判别方程如下：

1.2

2.op op I K I ⋅>(5-3-7) 式中：I op.2为A ，B ，C 三相差动电流中最大二次谐波电流，K 2为二次谐波制动系数，I op.1为三

相差动电流中最大基波电流。

该判据闭锁方式为“或”闭锁，即涌流满足(5-3-7)式，同时闭锁三相保护。

5.3.2.2波形畸变判据

保护利用每相差流波形的畸变作为励磁涌流闭锁判据。

判别方程如下：

S sum+>K *S sum —(5-3-8)

式中：S sum +为差动电流采样点的不对称度值，S sum -为对应差动电流的对称度值，K 为某一固定

系数。

该判据闭锁方式为“或”闭锁，即任一相涌流满足(5-3-8)式，同时闭锁三相保护。

5.3.3TA饱和判别

保护利用每相差流中的三次谐波分量作为TA饱和闭锁判据。

判别方程如下：

I3>K3*I1(5-3-9)

式中：I3为每相差流中三次谐波电流，K3为三次谐波比例系数（装置内部固定，不需整定），

I1为对应基波电流。

任一相差流满足(5-3-9)式，比率制动差动自动改变该相的最小动作电流和比率制动斜率，保证差动

保护正确、可靠动作。

5.3.4TA断线判据

当任一相差动电流大于0.15倍的额定电流时启动TA断线判别程序，满足下列条件认为TA断线:

5.5.1

在一点接地故障后，保护装置继续测量接地电阻和接地位置，此后若再发生转子另一点接地故障，则已测得的?值变化，当其变化值??超过整定值时，保护装置就确认为已发生转子两点接地故

障，发电机被立即跳闸。保护判据为：

|??|>?set?set为转子两点接地位置变化整定值

5.8失磁保护

发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，从而导致发电机与系统间失步，对机组本身及电力系统的安全造成重大危害。因此大、中型机组要装设失磁保护。失磁保护的主判据可由下述判据

中的一个或两个组成。

a.定励磁低电压判据

为了保证在机组空载运行及P

电压判据”，其动作方程为：