最新版电力系统继电保护精品课件第四节 发电机负序电流保护
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I2----发电机负序电流标么值； K22----发电机发热同时的散热效应系数； A----发电机的A值。
(I 2 K22 )t A(7 35)
下限定时限： 如果负序电流大于下限整定值，但不足以使反时限部分动作， 或反时限部分动作时间太长，则按下限定时限动作。
发电机反时限负序过电流保护逻辑图如图7-20所示：
上限动作值 下限动作值
发信定值
图7-20：发电机反时限负序过电流保护逻辑图
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。
• 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：
2 0 2*
t
i dt I t A(7 29)
• 7.4.2 定时限负序过电流保护
单相式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。 图7-17：发电机负序电流及单 相式电压启动保护原理接线图 负序过电流保护（过负荷信号部分） 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。 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 负荷过滤器的不平衡电流（均应考虑继电器返回系数）。
• 7.4.3 反时限负序过电流保护
反时限曲线特性如图7-19所示。它由上限定时限、反时限、下 限定时限三部分组成。 上限定时限： 当发电机负序电流大于 上限整定值时，按上限 定时限动作。
反时限： 图7-19：反时限负序过电流保护动作特性曲线 负序电流在上、下限整定值之间按反时限动作。 反时限动作方程： 2
对表面冷却的发电机组，A=30~40
I 2.set (0.5 ~ 0.6) I N (7 33)
动作时限一般取为3~5s。
如果将按照上述原则整定的两段式负序定时限过电流保护，应 用于导线直接冷却的大容量发电机，例如A=4的600MW机组上， 采用0.5IN、4s动作于跳闸和0.1IN、10s作用于信号，其保护动作 时限特性与发电机允许负序电流曲线的配合情况标示于图7-16中。
图7-16：两段定时限负序过电流保护动作特性 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，就可能出现发电机已损坏而保护尚未动作的情况。
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。 曲线cd段内：靠保护装置动作发信然后由值班人员来处理。 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 号后值班人员还未来得及处理时，发电机已超过了允许时间。 所以，在cd段内只动作于发信号是不安全的。 曲线de段内：保护根本不反应。 结论：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子的热积累过程。
2 2*
2 I 2* ( i2* dt ) / t (7 30) 0
t
i2*----流经发电机的负序电流（以发电机额定电流为基准的标么值）；I22*---在时间t内的i22*平均值（以发电机额定电流为基准的标么值）；t----电流i2* 所持续的时间；A----与发电机型式和冷却方式有关。对于凸极式发电机或 调相机可取A=40，对空气或氢气表面冷却的隐极式发电机可取A=30，对导 线直接冷却的100~300MW汽轮发电机可取A=6~15等。 图7-16：两段定时限负 序过电流保护动作特性 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 如左图中曲线abcde所示。
一般情况下其整定值可取为：
I 2.set 0.1I N (7 31)
I2.set—负序过电流保护整定值；IN—发电机额定电流。
动作时限应保证外部不对称短路时动作选择性，一般可取为 5~10s。 负序过电流保护（跳闸部分） 继电器KA2具有较大的整定值，经时间继电器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。 动作电流的选择：给出一个计算时间tcal，在这个时间内，值 班人员有可能采用措施来消除产生负序电流的运行方式。 一般tcal=120s，此时保护装置动作电流的整定值（标么值） 应为： I 2.set A /12Байду номын сангаас(7 32)
(I 2 K22 )t A(7 35)
下限定时限： 如果负序电流大于下限整定值，但不足以使反时限部分动作， 或反时限部分动作时间太长，则按下限定时限动作。
发电机反时限负序过电流保护逻辑图如图7-20所示：
上限动作值 下限动作值
发信定值
图7-20：发电机反时限负序过电流保护逻辑图
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。
• 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：
2 0 2*
t
i dt I t A(7 29)
• 7.4.2 定时限负序过电流保护
单相式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。 图7-17：发电机负序电流及单 相式电压启动保护原理接线图 负序过电流保护（过负荷信号部分） 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。 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 负荷过滤器的不平衡电流（均应考虑继电器返回系数）。
• 7.4.3 反时限负序过电流保护
反时限曲线特性如图7-19所示。它由上限定时限、反时限、下 限定时限三部分组成。 上限定时限： 当发电机负序电流大于 上限整定值时，按上限 定时限动作。
反时限： 图7-19：反时限负序过电流保护动作特性曲线 负序电流在上、下限整定值之间按反时限动作。 反时限动作方程： 2
对表面冷却的发电机组，A=30~40
I 2.set (0.5 ~ 0.6) I N (7 33)
动作时限一般取为3~5s。
如果将按照上述原则整定的两段式负序定时限过电流保护，应 用于导线直接冷却的大容量发电机，例如A=4的600MW机组上， 采用0.5IN、4s动作于跳闸和0.1IN、10s作用于信号，其保护动作 时限特性与发电机允许负序电流曲线的配合情况标示于图7-16中。
图7-16：两段定时限负序过电流保护动作特性 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，就可能出现发电机已损坏而保护尚未动作的情况。
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。 曲线cd段内：靠保护装置动作发信然后由值班人员来处理。 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 号后值班人员还未来得及处理时，发电机已超过了允许时间。 所以，在cd段内只动作于发信号是不安全的。 曲线de段内：保护根本不反应。 结论：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子的热积累过程。
2 2*
2 I 2* ( i2* dt ) / t (7 30) 0
t
i2*----流经发电机的负序电流（以发电机额定电流为基准的标么值）；I22*---在时间t内的i22*平均值（以发电机额定电流为基准的标么值）；t----电流i2* 所持续的时间；A----与发电机型式和冷却方式有关。对于凸极式发电机或 调相机可取A=40，对空气或氢气表面冷却的隐极式发电机可取A=30，对导 线直接冷却的100~300MW汽轮发电机可取A=6~15等。 图7-16：两段定时限负 序过电流保护动作特性 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 如左图中曲线abcde所示。
一般情况下其整定值可取为：
I 2.set 0.1I N (7 31)
I2.set—负序过电流保护整定值；IN—发电机额定电流。
动作时限应保证外部不对称短路时动作选择性，一般可取为 5~10s。 负序过电流保护（跳闸部分） 继电器KA2具有较大的整定值，经时间继电器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。 动作电流的选择：给出一个计算时间tcal，在这个时间内，值 班人员有可能采用措施来消除产生负序电流的运行方式。 一般tcal=120s，此时保护装置动作电流的整定值（标么值） 应为： I 2.set A /12Байду номын сангаас(7 32)