【文章內(nèi)容簡介】 繞組之間有電容存在，在發(fā)電機機端也會產(chǎn)生零序電壓。因此，為了保證選擇性， 保護(hù)要具有三次諧波濾除功能，并且整定時要躲過正常運行時的不平衡電壓以及變壓器高壓側(cè)接地時在發(fā)電機端所產(chǎn)生的零序電壓。 2. 反應(yīng)零序電壓的保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮躲開： 在正常運行時： A、 發(fā)電機相電壓中含有三次諧波電勢 B、 當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時，由于變壓器高、低壓繞組之間有電容存在，而在發(fā)電機端也會產(chǎn)生零序電壓 3. 發(fā)電機 — 變壓器組零序電壓保護(hù)整定原則： 為保證動作的選擇性，保護(hù)裝置的整定值就應(yīng)滿足： ①應(yīng)躲開正常運行時的不平衡電壓（包括三次諧波電壓） ②應(yīng)躲開變壓器高壓側(cè)接地時在發(fā)電機端所產(chǎn)生的零序電壓 30 UUU bpdz ?? ??根據(jù)運行經(jīng)驗，繼電器的起動電壓一般整定為15~30V左右（二次側(cè)） 發(fā)電機 — 變壓器組零序電壓保護(hù) 4. 發(fā)電機零序電壓的單相接地保護(hù)為何有死區(qū)？如何提高保護(hù)靈敏性？ 按照上述條件整定，由于整定值較高，故當(dāng)中性點附近發(fā)生接地時，保護(hù)裝置不能動作，因而會出現(xiàn)死區(qū)。為減小死區(qū)，可采取如下措施： ?加裝三次諧波過濾器（整定時不考慮三次諧波電壓的影響） ?對于高壓側(cè)中性點直接接地的電網(wǎng)，利用保護(hù)裝置的延時來躲開高壓側(cè)的接地故障（動作延時，由高壓側(cè)線路的零序保護(hù)先動作切除故障點，發(fā)電機接地保護(hù)延時動作） ?在高壓側(cè)中性點非直接接地電網(wǎng)中，利用高壓側(cè)的零序電壓將發(fā)電機接地保護(hù)閉鎖或利用它對保護(hù)實現(xiàn)制動（采取上述措施后，動作電壓可整定在 10V左右，其保護(hù)范圍相應(yīng)可達(dá) 90%左右） 總結(jié)：利用零序電流和零序電壓的接地保護(hù)，對定子繞組都不能達(dá)到100%的保護(hù)范圍。 5. 對大容量的機組為什么應(yīng)裝設(shè)能反應(yīng) 100%定子繞組的接地保護(hù)？ 因為對大容量機組來說，由于振動較大而產(chǎn)生的機械損傷或發(fā)生漏水（指水內(nèi)冷的發(fā)電機）等原因，都可能使靠近中性點附近的繞組發(fā)生接地故障，若這種故障不能及時發(fā)現(xiàn)，則一種可能是進(jìn)一步發(fā)展成匝間或相間短路，另一種可能是如果又在其它地點發(fā)生接地，則形成兩點接地短路，這兩種結(jié)果都會造成發(fā)電機的嚴(yán)重?fù)p壞。 6. 100%定子接地保護(hù)裝置一般由兩部分組成： 第一部分 是零序電壓保護(hù)，它能保護(hù)定子繞組的 85%以上。 ?? EU d ?0?機端第二部分 保護(hù)則用來消除零序電壓保護(hù)不能保護(hù)的死區(qū)，為提高可靠性，兩部分保護(hù)區(qū)應(yīng)相互重迭。 構(gòu)成第二部分保護(hù)的方案主要有： ?發(fā)電機中性點加固定的工頻偏移電壓，其值為額定相電壓的 10~15%。當(dāng)發(fā)電機定子繞組接地時，利用此偏移電壓來加大故障點的電流（ 10~25A左右）接地保護(hù)即反應(yīng)于這個電流動作，使發(fā)電機跳閘。 ?附加直流或低頻（ 20Hz或 25Hz） 電源，通過發(fā)電機端的電壓互感器將其電流注入發(fā)電機定子繞組，當(dāng)定子繞組發(fā)生接地時，保護(hù)裝置將反應(yīng)于注入電流的增大而動作。 雙頻式保護(hù) 基波零序電壓保護(hù) ３次諧波電壓保護(hù) ?利用發(fā)電機固有的三次諧波電勢，以發(fā)電機中性點和機端側(cè)三次諧波電壓比值的變化或比值和方向的變化，來作為保護(hù)動作的判據(jù)。 由于發(fā)電機氣隙磁通密度的非正弦分布和鐵磁飽和的影響，在定子繞組中感應(yīng)的電勢除基波分量外，還含有高次諧波分量。其中三次諧波電勢在線電勢中可以將它消除，但在相電勢中依然存在，因此，每臺發(fā)電機總有約百分之幾的三次諧波電勢。設(shè)以 E3表示。 100％定子單相接地保護(hù) N S C0f/2 C0f/2 C0s E3 UN3 US3 I03 把發(fā)電機的對地電容等效地看作集中在發(fā)電機的中性點 N和機端 S， 每端各為 C0f/2， 并將發(fā)電機以外的每相對地電容 C0s也等效地放在機端。由此即可求出中性點及機端的三次諧波電壓分別為： UN3= C0f+2C0s 2(C0f+C0s) E3 中性點三次諧波電壓 US3= C0f 2(C0f+C0s) E3 機端三次諧波電壓 機端三次諧波電壓與中性點三次諧波電壓之比為： US3 UN3 = C0f C0f+2C0s 1 由此可見： 在正常運行時，中性點側(cè)三次諧波電壓 UN3總是大于機端三次諧波電壓 US3。 當(dāng)發(fā)電機定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時，設(shè)接地發(fā)生在距中性點 α處，此時恒有： UN3= αE3 US3=（ 1 α） E3 US3 UN3 = 1 α α 當(dāng) α50%時，恒有 US3UN3 因此，利用機端三次諧波電壓 US3作為動作量，而用中性點側(cè)三次諧波電壓 UN3作為制動量來構(gòu)成接地保護(hù)，則在正常運行時保護(hù)不可能動作，而當(dāng)中性點附近發(fā)生接地時，具有很高的靈敏性?？梢苑磻?yīng)定子繞組中性點側(cè)約 50%范圍以內(nèi)的接地故障。 100％定子單相接地保護(hù) 附加直流電源 保護(hù)的基本原理，將直流電壓持續(xù)地注入到發(fā)電機定子繞組進(jìn)行對地檢測。正常時，定子繞組對地絕緣電阻很高，直流電流非常微小，當(dāng)定子繞組對地絕緣下降或是發(fā)生接地故障時，直流電流增大，保護(hù)裝置就利用直流電流工作。 該保護(hù)方式的突出優(yōu)點是簡單靈敏，能夠反映定子繞組中任一點的接地故障；主要缺點是 YH 一次側(cè)的中性點不能直接接地，因而， YH就不能再用來測量相對地電壓。同時，對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的發(fā)電機也不適用。 第四節(jié) 發(fā)電機的負(fù)序過電流保護(hù) 一、負(fù)序過電流保護(hù)的作用 當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路或在正常運行情況下，三相負(fù)荷不平衡時，在發(fā)電機定子繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流，此電流在發(fā)電機空氣隙中建立的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子為兩倍的同步轉(zhuǎn)速。因此將在轉(zhuǎn)子繞組，阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子鐵芯等部件上感應(yīng)于 100Hz的倍頻電流，該電流使得轉(zhuǎn)子密度很大的某些 部位（如轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等），可能出現(xiàn)局部灼傷，甚至可能使護(hù)環(huán)受熱松脫，從而導(dǎo)致發(fā)電機的重大事故，另外，負(fù)序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流之間以及正序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的 100Hz交變電磁轉(zhuǎn)矩，將同時作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子基座上，從而引起 100Hz的振動 。 負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方及所持續(xù)時間的乘積，假設(shè)發(fā)電機轉(zhuǎn)子為絕熱體，則使轉(zhuǎn)子不過熱所允許的負(fù)序電流和時間的關(guān)系可表示為： AtItdit??? 2 *2022tdtiIt?? 022*2其中： i2 流經(jīng)發(fā)電機的負(fù)序電流值 I2 2 * 在時間 t內(nèi) I2 2 的平均值 A 與發(fā)電機形式和冷卻方式有關(guān)的常數(shù) t i2所持續(xù)的時間 凸極式發(fā)電機或調(diào)相機?。?=40；空氣或氫氣表面冷卻的隱極式?。?=30； 100~300MW導(dǎo)線直接冷卻的汽輪發(fā)電機?。?=6~15；發(fā)電機組容量越大，允許承受負(fù)序過負(fù)荷能力越低 。 裝設(shè)發(fā)電機負(fù)序過電流保護(hù)是對定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，它是發(fā)電機的主保護(hù)方式之一。（同時也作為相鄰元件不對稱短路的后備保護(hù)） 由于大容量機組的額定電流很大，而在相鄰元件末端發(fā)生兩相短路時的短路電流可能較小，此時采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)往往不能滿足作為相鄰元件后備保護(hù)時對靈敏系數(shù)的要求。在這種情況下，采用負(fù)序電流作為后備保護(hù)，就可以提高不對稱短路時的靈敏性。由于負(fù)序過電流保護(hù)不能反應(yīng)于三相短路，因此，當(dāng)用它作為后備保護(hù)時，還需要附加裝一個單相式的低電壓起動過電流保護(hù)，以專門反應(yīng)三相短路 二、負(fù)序定時限過電流保護(hù) t Ｉ ２ 過 濾器 Ｉ ～ Ｕ 2I 2It a b c LH 1 2 3 4 5 6 7 信號 具有較大的整定值 不對稱過負(fù)荷信號 單相式低電壓起動的過電流保護(hù) 1. 工作原理 負(fù)序電流過濾器的輸出接電流繼電器 ３ 和４ ，其中 4具有較大的整定值經(jīng)時間繼電器 6延時后動作于發(fā)電機跳閘 ,作為防止轉(zhuǎn)子過熱和后備保護(hù)用 .3具有較小的整定值，當(dāng)負(fù)序電流超過發(fā)電機的長期允許值時，經(jīng)時間繼電器 ５ 延時后發(fā)出發(fā)電機的不對稱過負(fù)荷信號。 由接于相電流上的過電流繼電器 １ 和接于線電壓上的低電壓繼電器 ２ 組成單相式的低電壓啟動的過電流保護(hù)，以專門反應(yīng)三相對稱短路，其與負(fù)序過電流保護(hù)并聯(lián)工作，也經(jīng) ６ 延時后動作于跳閘。 2. 整定原則 1) 對過負(fù)荷的信號部分，其整定值應(yīng)按照躲開發(fā)電機