【文章內(nèi)容簡介】 壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)保護(hù)的靈 敏度，區(qū)外故障不會誤動 四 發(fā)電機(jī)匝間保護(hù) 發(fā)電機(jī)橫差保護(hù) ? 當(dāng)發(fā)電機(jī)每相繞組為兩分支或多分支時(shí)，在中心點(diǎn)處如果三相最后構(gòu)成兩個(gè)中性點(diǎn)，在這兩個(gè)中心點(diǎn)的連線上裝有一個(gè) TA ，反應(yīng)該 TA二次電流的保護(hù)就稱作單元件的橫差保護(hù) ? 當(dāng)正常運(yùn)行和繞組的外部發(fā)生短路時(shí)，各個(gè)分支電勢相同。兩個(gè)中性點(diǎn)等電位，兩中性點(diǎn)連線上的電流為零，或者說僅為不平衡電流，保護(hù)不會動作。當(dāng)某相上的某一分支發(fā)生匝間短路時(shí)、當(dāng)繞組間發(fā)生相間短路時(shí)、當(dāng)某一分支繞組開焊時(shí)，兩中性點(diǎn)出現(xiàn)電位差。在兩中性點(diǎn)連線上出現(xiàn)電流。所以該橫差保護(hù)可以保護(hù)繞組的匝間短路、繞組的相間短路和分支開焊的故障。當(dāng)然對于小匝數(shù)的匝間短路保護(hù)靈敏度可能不夠。 ATATA CAT ?BAT ?AAT ?CTABTA 發(fā) 電 機(jī) 的 橫 差 保 護(hù) 所 用 的 電 流 互 感 器? 1. 高定值段橫差保護(hù) ： ? 動作方程： ? 其定值按躲過外部三相短路時(shí)的最大不平衡電流整定，建議取為 hh czdd II .?? ? aNhh c z d nII ~. ?NI為發(fā)電機(jī)一次額定電流， 為橫差 TA變比 an ? 2. 靈敏段橫差保護(hù) 本保護(hù)采用相電流比率制動原理的橫差保護(hù)。其動作方程為： ???????????????? ?????時(shí)當(dāng) 1時(shí)當(dāng) Nm a e NNm a x.s e Nm a e IIIIIIKIIIII??? 式中 為橫差保護(hù) TA二次電流。 為靈敏段橫差保護(hù)的電流定值，按躲發(fā)電機(jī)額定電流下的不平衡電流整定，建議取為 。 為三相電流中的最大相電流。 為發(fā)電機(jī)的額定電流。 為單元件橫差保護(hù)電流制動系數(shù)，推薦值為 。 和 在定值單中需要整定。 dI ?aNs 050? NI ? 靈敏段橫差保護(hù)的特點(diǎn)： ? ① 由于采用了最大相電流比率制動原理，有效地防止了在外部短路時(shí)保護(hù)的誤動，因此靈敏段橫差保護(hù)的定值可不像高定值段橫差保護(hù)那樣按躲外部三相短路時(shí)的最大不平衡電流整定，而只需按躲發(fā)電機(jī)額定電流下的不平衡電流整定。 ? ② 在上述動作方程中引入了浮動門檻，所以在正常運(yùn)行中不平衡電流緩慢增大時(shí)保護(hù)不會誤動。 ? ③當(dāng)勵磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)由于氣隙磁通發(fā)生畸變，由于同一相的兩個(gè)分支并不一定位于同一定子槽中而產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢，產(chǎn)生的環(huán)流會使靈敏段與高定值段的橫差保護(hù)都可能會動作。所以它們可以兼作水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)沒有專門的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)出信號后，運(yùn)行人員應(yīng)設(shè)法停機(jī)。如果在這期間又發(fā)生了轉(zhuǎn)子另外一點(diǎn)短路形成兩點(diǎn)接地，本保護(hù)可瞬時(shí)動作于跳閘。 對于裝設(shè)有專門的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)的中、小型汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)出信號后應(yīng)投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。此時(shí)為避免發(fā)生瞬間兩點(diǎn)接地時(shí)本橫差保護(hù)誤動，本橫差保護(hù)可切換為帶 (~1)秒延時(shí)動作于跳閘。 縱向零序電壓保護(hù) ? 縱向零序過電壓保護(hù)需從裝于機(jī)端的專用的電壓互感器的開口三角處取得零序電壓，該 TV一次繞組的中性點(diǎn)不是接地而是與發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)相連，如圖所示。所以該 TV開口三角處取得的電壓實(shí)際上反應(yīng)的是機(jī)端 T點(diǎn)對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn) N點(diǎn)的零序電壓 。N T ABC?TN0U3TV縱 向 零 序 過 電 壓 保 護(hù) 原 理CCN EU ?? ?AAN EU ?? ?BBN EU ?? ?CCN EU ?? ?03 .0 ??????? CBACNBNANTN EEEUUUU ???????在正常運(yùn)行、外部短路時(shí) 故開口三角輸出電壓為： 故縱向零序過電壓保護(hù)不會誤動作 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地短路時(shí)，例如圖中 C相繞組發(fā)生單相接地短路時(shí)，由于 C相機(jī)端對 N點(diǎn)的電壓不變， ，所以縱向零序電壓仍為零。因此該保護(hù)不能保護(hù)定子接地短路。需要指出，此時(shí)機(jī)端對地是會出現(xiàn)零序電壓的。但本保護(hù)不反應(yīng)機(jī)端對地的零序電壓。 。N T ABC?TN0U3TV縱 向 零 序 過 電 壓 保 護(hù) 原 理 如果發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路。例如 A相某一分支繞組發(fā)生匝間短路，如圖所示。短路匝數(shù)占總匝數(shù)的百分?jǐn)?shù)a。此時(shí) A相機(jī)端對 N點(diǎn)電壓由于部分匝數(shù)被短接故： 而 B、 C相機(jī)端對 N點(diǎn)電壓不變，電壓為： 故開口三角輸出電壓為： ? ? AAN EU ?? ??? 1BBN EU ?? ?CCN EU ?? ?? ?ACBACNBNANTNEEEEUUUU???????????????????13 .0縱向零序過電壓保護(hù)可以動作，所以該保護(hù)可保護(hù)同分支的匝間短路 。 同理在同相不同分支繞組間短路時(shí)和在繞組內(nèi)的相間短路時(shí)都會造成各相機(jī)端對中性點(diǎn)的電壓幅值發(fā)生變化，從而會出現(xiàn)縱向（機(jī)端對中性點(diǎn)）零序電壓。所以縱向零序過電壓保護(hù)也可以保護(hù)這些故障類型。 。N T ABC?TN0U3TV縱 向 零 序 過 電 壓 保 護(hù) 原 理 ： hzdZ0 UU .0?其動作電壓按躲各種情況下的最大不平衡電壓整定。建議取為（ 8~12） V 。 ： Uzo＞［１＋Ｋ zo Im/Ie］ Uzozd Im = 3 I2 Imax Ie Im = (Imax – Ie) ＋ 3 I2 Imax ≥ Ie 式中 Uzozd為零序電壓定值 , Imax為發(fā)電機(jī)機(jī)端最大相電流 , I2為發(fā)電機(jī)機(jī)端負(fù)序電流， Ie為發(fā)電機(jī)額定電流 , Kzo為制動系數(shù)。 電流比率制動原理匝間保護(hù)能保證外部故障時(shí)不誤動 , 內(nèi)部故障時(shí)靈敏動作 , 由于采用了電流比率制動的判據(jù)，零序電壓定值只需按躲過正常運(yùn)行時(shí)最大不平衡電壓整定，因此提高了發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路時(shí)保護(hù)的靈敏度。 匝間保護(hù)一般經(jīng)短延時(shí)（ ～ ）出口。 發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)定值 序號 定值名稱 定值范圍 整定步長 1 橫差電流定值 – 2 橫差電流高定值 – 3 橫差保護(hù)相電流制動系數(shù) – 4 橫差延時(shí)（轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后） – 5 縱向零序電壓定值 1 – 6 縱向零序電壓高定值 2 – 7 電流制動系數(shù) – 8 縱向零序電壓保護(hù)延時(shí) – 9 跳閘控制字 0000 FFFF 1 以下是運(yùn)行方式控制字整定 ‘ 1’表示投入， ‘ 0’表示退出 1 橫差保護(hù)投入 0， 1 2 橫差保護(hù)高定值段投入 0， 1 3 零序電壓投入 0， 1 4 零序電壓經(jīng)相電流制動 0， 1 5 零序電壓經(jīng)工頻變化量方向閉鎖 0， 1 6 零序電壓高定值段投入 0， 1 7 工頻變化量方向匝間保護(hù)投入 0， 1 發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)邏輯框圖 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地投入橫差電流元件 amp。橫差保護(hù)軟壓板投入橫差保護(hù)跳閘 =匝間保護(hù)硬壓板投入amp。amp。amp。1tamp。橫差保護(hù)起動零序電壓元件TV 斷線閉鎖匝間保護(hù)軟壓板投入匝間保護(hù)硬壓板投入amp。匝間保護(hù)跳閘1tamp。匝間保護(hù)起動amp。發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)邏輯框圖 縱向零序電壓保護(hù)邏輯框圖 五 發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù) ? 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組與鐵芯間的絕緣損壞將引起定子繞組的單相接地短路。如果發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)是絕緣不接地的，此時(shí)接地點(diǎn)的接地電流是發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)的電容電流。該電流較大時(shí)非但燒傷定子繞組的絕緣還會燒損鐵芯，還會將多層鐵芯疊片燒接在一起在故障點(diǎn)形成渦流，使鐵芯進(jìn)一步加速熔化導(dǎo)致鐵芯嚴(yán)重?fù)p傷 。 ? 為了確保發(fā)電機(jī)的安全應(yīng)不使發(fā)電機(jī)的單相接地短路發(fā)展成相間短路或匝間短路因此應(yīng)該使單相接地故障處不產(chǎn)生電弧或者使接地電弧瞬間熄滅。這個(gè)不產(chǎn)生電弧的最大接地電流被定義為發(fā)電機(jī)單相接地的安全電流。該電流與發(fā)電機(jī)的額定電壓有關(guān)。目前發(fā)電機(jī)單相接地的安全電流如無制造廠提供的規(guī)定值可以下表所列數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 當(dāng)單相接地電流小于表上的安全電流時(shí)，定子接地保護(hù)動作后只發(fā)信號而不跳閘。調(diào)度人員應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷、平穩(wěn)停機(jī)，以免再發(fā)生一點(diǎn)接地形成很大的短路電流而燒壞發(fā)電機(jī)。當(dāng)單相接地電流大于表上的安全電流時(shí)，定子接地保護(hù)應(yīng)動作于跳閘。 發(fā)電機(jī)額定電壓(kV) 發(fā)電機(jī)接地電流 允許值 (A) 發(fā)電機(jī)額定電壓(kV) 發(fā)電機(jī)接地電流 允許值 (A) 4 ~ 2（氫冷發(fā)電機(jī)可取為 ） 3 18~20 1 零序電壓定子接地保護(hù) ? 假設(shè)在右圖中 F點(diǎn)的 A相繞組發(fā)生接地短路。 F點(diǎn)到中性點(diǎn)的匝數(shù)占該相繞組總匝數(shù)的百分比為 a。此時(shí)機(jī)端 T點(diǎn)各相的對地（對 A相的 F點(diǎn)）電壓為 ： ABCNT???1F發(fā) 電 機(jī) 定 子 單 相 接 地 短 路 的 接 線 圖? ??????????????ACTCABTBATAEEUEEUEU???????????1所以機(jī)端 T點(diǎn)對地的零序電壓為： ? ?AACABATCTBTATEEEEEEUUUU??????????????313 0????????????0U31?E3?0在 不 同 a 處 發(fā) 生 單 相 接 地 時(shí) 的 3 U 0零序電壓值隨短路點(diǎn)位置 a的變化而變化的關(guān)系如圖所示。在機(jī)端單相接地時(shí)零序電壓最大，在中性點(diǎn)處接地時(shí)零序電壓為零。 基波零序電壓保護(hù)發(fā)電機(jī) 85～ 95％的定子繞組單相接地 ,在中性點(diǎn) N附近發(fā)生接地故障，保護(hù)有死區(qū)?；阈螂妷罕Ｗo(hù)設(shè)兩段定值，一段為靈敏段，另一段為高定值段。 ? 1. 靈敏段基波零序電壓保護(hù)，動作于信號時(shí) ,其動作方程為 : Un0 ＞ U0zd 式中 Un0為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓， U0zd為零序電壓定值。 靈敏段動作于跳閘時(shí)，還需主變高、中壓側(cè)零序電壓閉鎖，以防止區(qū)外故障時(shí)定子接地基波零序電壓靈敏段誤動。 對于 RCS985A、 RCS985B、 RCS985G裝置，零序電壓取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處，靈敏段動作于跳閘時(shí)，需經(jīng)機(jī)端開口三角零序電壓閉鎖，這主要是為了防止在高、中壓側(cè)發(fā)生接地短路時(shí)，高、中壓側(cè)的零序電壓經(jīng)過變壓器繞組間的耦合電容傳遞到低壓側(cè)，造成靈敏段的零序過電壓保護(hù)誤動。因此當(dāng)高、中壓側(cè)的零序電壓大于 40V時(shí)將靈敏段的零序過電壓保護(hù)閉鎖 ? 2. 高定值段基波零序電壓保護(hù)，取中性點(diǎn)零序電壓為動作量，動作方程為： Un0＞ U0hzd 高定值段可單獨(dú)整定動作于跳閘。 三次諧波電壓比率定子接地保護(hù) ? 上述基波零序過電壓保護(hù)對于中性點(diǎn)附近的單相接地短路是存在死區(qū)的。雖然正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)的電壓很低，發(fā)電機(jī)的定子繞組又是全絕緣的，中性點(diǎn)附近發(fā)生接地短路的幾率較少。但是不能完全排除中性點(diǎn)附近發(fā)生接地短路的可能性。 ? 因此規(guī)程規(guī)定對容量小于 100MW的發(fā)電機(jī)變壓器組中的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)中可只裝設(shè)保護(hù)范圍不小于 90%的基波零序過電壓保護(hù)。但對容量大于等于 100MW的發(fā)電機(jī)變壓器組中的發(fā)電機(jī)一定要配置能對 100%的定子繞組發(fā)生接地短路的保護(hù)。 ? 100%的定子繞組接地短路保護(hù)的一種方案是用三次諧波電壓和基波零序過電壓兩種保護(hù)聯(lián)合構(gòu)成。三次諧波電壓定子接地保護(hù)對于中性點(diǎn)附近的單相接地短路有很高的靈敏度，它與基波零序過電壓保護(hù)正好有互補(bǔ)性。所以可用這兩個(gè)保護(hù)聯(lián)合構(gòu)成 100%的定子繞組接地短路保護(hù)。 正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端與中性點(diǎn)處的三次諧波電壓的特征 ： 發(fā)電機(jī)每相對地電容 Cg各一半分接在機(jī)端和中性點(diǎn)處。發(fā)電機(jī)外接元件的每相對地電容 Ct接于機(jī)端。發(fā)電機(jī)三次諧波的相電勢為 E3。由于正常運(yùn)行時(shí)三相的三次諧波電壓的幅值和相位相同，所以在三次諧波等值電路圖中機(jī)端 T處三相可連在一起，中性點(diǎn) N處三相本來就連在一起，構(gòu)成如圖所示三相三次諧波等值電路圖。各處的電容是單相電容的三倍。發(fā)電機(jī)的電阻、電抗、電導(dǎo)相對于電納來說很小，可忽略不計(jì)。 gC23gC23tC33NU3TUNT3E。正 常 運(yùn) 行 情 況 下 三 相 三 次 諧 波 等 值 電 路