【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 考慮到發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由于負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)而在定子繞組中有負(fù)序電流產(chǎn)生，發(fā)電機(jī)在制造時(shí)對(duì)長(zhǎng)期允許負(fù)序電流有一定的裕度，故要求負(fù)序電流保護(hù)還應(yīng)起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序電流負(fù)荷的作用。負(fù)序過(guò)負(fù)荷時(shí)，保護(hù)動(dòng)作并經(jīng)延時(shí)作用于信號(hào)。兩段式定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)裝置由作為不對(duì)稱(chēng)短路起動(dòng)元件的兩個(gè)負(fù)序電流繼電器、作為對(duì)稱(chēng)短路起動(dòng)元件的低電壓繼電器、電流互感器等組成。接在負(fù)序電流濾過(guò)器輸出端的負(fù)序電流繼電器具有較小的整定值，稱(chēng)為靈敏電流元件，動(dòng)作于延時(shí)信號(hào)；另一個(gè)負(fù)序電流繼電器具有較大的整定值，稱(chēng)為不靈敏電流元件，作用于發(fā)電機(jī)跳閘。由于三相對(duì)稱(chēng)短路不存在負(fù)序電流分量，因此負(fù)序過(guò)電流保護(hù)不能反應(yīng)三相短路故障，還需要裝設(shè)另外一個(gè)單相式的低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)，用于反應(yīng)三相短路故障。過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于一相電流中的電流繼電器和共用時(shí)間繼電器組成，作用后延時(shí)發(fā)出信號(hào)。（1）.對(duì)反應(yīng)負(fù)序過(guò)負(fù)荷的靈敏元件動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)發(fā)電機(jī)在最大可能過(guò)負(fù)荷情況下，計(jì)及系統(tǒng)頻率可能降低和負(fù)序電流濾過(guò)器的誤差等原因而引起的不平衡電流，動(dòng)作電流可取為： 式中 ——發(fā)電機(jī)額定電流負(fù)序或負(fù)荷的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于后備保護(hù)的最大時(shí)限，一般取5～9s。(2）.對(duì)于反應(yīng)負(fù)序過(guò)電流的不靈敏元件： B．發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)只與升壓變壓器上的負(fù)序電流相配合，動(dòng)作電流為： 式中 ——配合系數(shù)， ——計(jì)算方式下變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障且流過(guò)升壓變壓器的負(fù)序電流正好與變壓器的負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作電流相等時(shí)，流過(guò)被保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流不靈敏電流元件的動(dòng)作時(shí)限選擇原則與后備保護(hù)相同，一般當(dāng)升壓變壓器高壓側(cè)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，應(yīng)在2～5s內(nèi)切除故障。(3).對(duì)單相式低壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)單相式低壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)整定原則同上(4).對(duì)對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)延時(shí)動(dòng)作與信號(hào)，為了防止外部短路時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作，其動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，動(dòng)作電流按下式整定：式中 ——可靠系數(shù)， ——返回系數(shù)， ——發(fā)電機(jī)額定電流四．反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)在電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路故障或非全相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)出現(xiàn)負(fù)序電流，在定子氣隙中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩倍同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出100HZ的電流。該電流引起的附加損耗與電流的平方成正比，并在槽楔與齒壁之間、齒于護(hù)環(huán)之間、端部阻尼環(huán)及護(hù)環(huán)內(nèi)表面等局部有高密度的電流產(chǎn)生，可能造成轉(zhuǎn)子在這些部位的燒傷。與此同時(shí)，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間，正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的100HZ脈動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩，將同時(shí)作用在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上，引起發(fā)電機(jī)組的機(jī)械振動(dòng)。因此，反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)是防止轉(zhuǎn)子由于負(fù)序電流燒傷的主保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作與跳閘，同時(shí)要求能起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷的作用，并且發(fā)出過(guò)負(fù)荷信號(hào)。第二節(jié) 阻抗保護(hù)對(duì)于升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)和負(fù)序電流及單項(xiàng)式低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)時(shí)不能滿(mǎn)足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。變壓器阻抗保護(hù)通常作為330KV及以上大型變壓器相間短路的后備保護(hù)，由起動(dòng)元件、相間阻抗測(cè)量元件、時(shí)間元件、TV斷線(xiàn)檢測(cè)元件等組成。當(dāng)阻抗保護(hù)的起動(dòng)元件和阻抗元件均動(dòng)作、阻抗保護(hù)的壓板投入、TV斷線(xiàn)檢測(cè)元件不動(dòng)作，且經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后，保護(hù)動(dòng)作與跳閘。 起動(dòng)元件由由相電流差突變量起動(dòng)元件和負(fù)序電流起動(dòng)元件兩部分組成，相電流差突變量起動(dòng)反應(yīng)對(duì)稱(chēng)短路故障，負(fù)序電流起動(dòng)元件反應(yīng)不對(duì)稱(chēng)短路故障。起動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)為： △i_φ≥I_set或I_2I_(set,2)式中：△i_φ為相電流突變量；I_2為負(fù)序電流；I_set、I_(set,2)分別為相電流突變量起動(dòng)元件和負(fù)序電流起動(dòng)元件的動(dòng)作整定值。 阻抗元件時(shí)變壓器阻抗保護(hù)的測(cè)量元件，用于測(cè)量相間短路阻抗值，構(gòu)成變壓器相間短路的后備保護(hù)。阻抗元件采用0^0接線(xiàn)方式，其動(dòng)作特性可根據(jù)需要整定為全阻抗圓特性或偏移阻抗圓特性，動(dòng)作的正方向可以指向變壓器，也可以指向母線(xiàn)，由保護(hù)的控制字控制。 TV斷線(xiàn)檢測(cè)元件的作用是防止TV斷線(xiàn)時(shí)，變壓器阻抗保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)該元件檢測(cè)到TV二次回路斷線(xiàn)時(shí)，將阻抗保護(hù)閉鎖，并發(fā)出告警信息。阻抗保護(hù)邏輯框圖BC相間阻抗判據(jù)動(dòng)作CA相間阻抗判據(jù)動(dòng)作相電流突變量啟動(dòng)元件動(dòng)作負(fù)序電流突變量啟動(dòng)元件動(dòng)作后備保護(hù)應(yīng)連接片投入阻抗保護(hù)軟連接片投入機(jī)端TV斷線(xiàn)amp。amp。amp。amp?！?保護(hù)Ⅱ段動(dòng)作t1t2保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作AB相間阻抗判據(jù)動(dòng)作第三章 反映接地故障的保護(hù)第一節(jié) 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路對(duì)地之間有一定的絕緣電容和分布電阻。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒(méi)有形成電流回路，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行沒(méi)有直接影響；一旦發(fā)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地后，勵(lì)磁繞組將形成短路，使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)畸變，引起機(jī)體強(qiáng)烈震動(dòng)，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)。因此，有關(guān)規(guī)程要求發(fā)電機(jī)必須裝有轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)；裝設(shè)轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，動(dòng)作于跳閘。一． 轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù)原理分析： 切換采樣式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)采用開(kāi)關(guān)切換采樣原理，通過(guò)求解兩個(gè)不同的接地回路方程，實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置。 當(dāng)設(shè)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，在上測(cè)得電壓；當(dāng)S2閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，在上測(cè)得電壓。，則： 正常運(yùn)行時(shí)：4個(gè)電阻R對(duì)稱(chēng)，，；轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)，,當(dāng)接地電阻小于或等于接地電阻整定值 時(shí)，經(jīng)延時(shí)發(fā)信號(hào)。：保護(hù)的接地電阻整定值取決于正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平。當(dāng)接地電阻的高整定值整定為10K時(shí)，延時(shí)（4～10 s）東方工作于發(fā)信號(hào)；當(dāng)接地電阻低整定值整定為10K時(shí)，延時(shí)（1～4s）動(dòng)作與跳閘。第二節(jié) 定子接地保護(hù)根據(jù)安全要求，發(fā)電機(jī)的外殼都是接地的。因此，發(fā)電機(jī)定子繞組與鐵心間的絕緣在某一點(diǎn)上遭到破壞，就有可能發(fā)生單相接地故障。當(dāng)接地電流較大在故障點(diǎn)引起電弧時(shí)，將破壞定子繞組的絕緣及燒壞鐵心，嚴(yán)重時(shí)燒傷發(fā)電機(jī)。所以把不產(chǎn)生電弧的單相接地電流稱(chēng)為安全電流，其大小與發(fā)電機(jī)額定電壓有關(guān)。發(fā)電機(jī)額定電壓越高，其安全電流越小，反之亦然。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一般不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流為發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)有直接電聯(lián)系的個(gè)元件的對(duì)地電容之和。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，當(dāng)發(fā)電機(jī)的接地電容電流等于或大于其安全電流時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)；當(dāng)接地電流小于安全電流時(shí)，一般裝設(shè)作用于信號(hào)的接地保護(hù)。一． 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障的分析1. 定子繞組的單相接地故障的零序電壓正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓時(shí)對(duì)稱(chēng)的。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端U相發(fā)生金屬性接地故障時(shí)，U相對(duì)地電壓,其他兩相對(duì)地電壓升高倍，顯然當(dāng)發(fā)電機(jī)一相金屬性接地時(shí)，極端零序電壓的大小等于發(fā)電機(jī)故障前的相電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)U相接地發(fā)生定子繞組距中性點(diǎn)處，則各相機(jī)端對(duì)地電壓將隨著故障點(diǎn)的位置不同而改變。當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生在中性點(diǎn)處時(shí)，發(fā)電機(jī)零序電壓的大小等于故障前想電動(dòng)勢(shì)的倍。（1）正常運(yùn)行時(shí)三次諧波電壓分布。任何一臺(tái)發(fā)電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)中都含有諧波分量，在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)利用發(fā)電機(jī)繞組的分布和短節(jié)距來(lái)消除5次、7次諧波，以消除對(duì)電壓波形的影響。而三次諧波的相序?qū)倭阈蚍至?，在線(xiàn)電壓中可以將它消除，但在相電動(dòng)勢(shì)中依然存在。根據(jù)大量實(shí)測(cè)資料表明每臺(tái)發(fā)電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)中約有2%～10%的三次諧波分量。當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)對(duì)地接地時(shí)，正常運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)機(jī)端的三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓。極限情況，當(dāng)發(fā)電機(jī)出線(xiàn)端開(kāi)路（即）時(shí)。當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地時(shí)，正常運(yùn)行情況下，機(jī)端三次諧波電壓比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓更小。因此，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓。（2）距中性點(diǎn)處發(fā)生單相接地時(shí)三次諧波分布。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí)，不論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無(wú)消弧線(xiàn)圈恒有?？梢?jiàn)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地時(shí)。發(fā)電機(jī)機(jī)端接地時(shí)；當(dāng)=二．反應(yīng)基波零序電壓的定子接地保護(hù)根據(jù)發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)定子回路出現(xiàn)零序電壓，且零序電壓的大小與接地點(diǎn)的位置有關(guān)的特點(diǎn) ，利用機(jī)端電壓互感器開(kāi)口三角繞組的輸出電壓構(gòu)成了反應(yīng)基波零序電壓的零序電壓的定子接地保護(hù)。該保護(hù)的過(guò)電壓元件檢測(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器二次側(cè)開(kāi)口三角形的輸出電壓，當(dāng)檢測(cè)的電壓大于保護(hù)的動(dòng)作整定值時(shí)，過(guò)電壓元件動(dòng)畫(huà)做發(fā)信號(hào)。由于正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)相電壓中含有三次諧波，因此，在機(jī)端電壓互感器開(kāi)口三角形繞組一側(cè)也有三次諧波電壓輸出。此外，當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，由于變壓器高、低繞組之間由耦合電容存在。發(fā)電機(jī)機(jī)端也產(chǎn)生零序電壓，為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)避開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓（包括三次諧波電壓），以及變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生的零序電壓。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)的起動(dòng)電壓一般整定為15～30KV左右，考慮采用性能良好的三次諧波濾過(guò)器后，其動(dòng)作值可降至5～10KV。顯然，保護(hù)在中性點(diǎn)附近有5%～10%的死區(qū)。若定子繞組經(jīng)過(guò)渡電阻Rf單相接地時(shí)，則死區(qū)更大。這對(duì)于大、中型發(fā)電機(jī)是布允許的。因此，在大、中型發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)能反應(yīng)100%定子繞組單相接地保護(hù)。三．基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)基波零序電壓和三次諧波構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)由兩部分組成：一部分是極薄電壓保護(hù)，另一部分是三次諧波電壓保護(hù)，即基波零序電壓保護(hù)來(lái)反應(yīng)發(fā)電機(jī)85%～95%的定子繞組單相接地，由三次諧波電壓保護(hù)來(lái)反應(yīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近定子繞組的單相接地。為提高可靠性，兩部分的保護(hù)區(qū)應(yīng)重疊。無(wú)論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無(wú)消弧線(xiàn)圈，正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓；而在距中性點(diǎn)50%范圍內(nèi)接地時(shí)?；阈螂妷汉腿沃C波構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為：式中：為發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓； 為基波零序電壓整定值； 和 分別為機(jī)端TV和中性點(diǎn)TV開(kāi)口三角形開(kāi)口繞組輸出的三次諧波分量；為三次諧波比例整定值。零序電壓判據(jù)和三次諧波判據(jù)各有獨(dú)立的出口回路，以滿(mǎn)需不同配置的要求。利用三次諧波構(gòu)成的接地保護(hù)，由于反應(yīng)中性點(diǎn)側(cè)附近定子繞組的單相接地故障，在該保護(hù)范圍內(nèi)定子繞組單相接地時(shí)，零序電壓較小，該保護(hù)動(dòng)作與信號(hào)；由于反應(yīng)機(jī)端零序電壓的接地保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí)，零序電壓較大，該保護(hù)可動(dòng)作與跳閘或信號(hào)。（1）三次諧波電壓保護(hù)：設(shè)正常運(yùn)行時(shí)，三次諧波電壓比值為（實(shí)測(cè)最大值），則?。?）基波零序電壓保護(hù)該保護(hù)的動(dòng)作電壓按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)側(cè)但想電壓互感器或機(jī)端電壓互感器開(kāi)口三角形繞組的最大不平衡電壓整定，即：式中 ——基波零序電壓保護(hù)整定值 ——可靠系數(shù)，～ ——實(shí)測(cè)基波不平衡電壓當(dāng)﹤10V時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)高壓系統(tǒng)接地短路時(shí)傳遞到機(jī)端的基波零序電壓，以避免保護(hù)誤動(dòng)作。極端TV中性點(diǎn)TV信號(hào)信號(hào)或跳閘第三節(jié) 主變壓器接地保護(hù)變壓器的接地保護(hù)（又稱(chēng)變壓器的零序保護(hù)）用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器，以反應(yīng)變壓器高壓繞組、引出線(xiàn)上的接地短路，并作為變壓器主保護(hù)和相領(lǐng)母線(xiàn)、線(xiàn)路接地故障的后備保護(hù)。電力變壓器的接地保護(hù)通常由主變壓器零序電壓元件、主變壓器零序電流元件、主變壓器間隙零序電流元件及時(shí)間元件構(gòu)成，根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的接地方式進(jìn)行選擇配置。中性點(diǎn)直接接地的變壓器接地保護(hù)，通常采用兩段零序電壓保護(hù)，零序電流均由變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)獲得，每段保護(hù)均設(shè)置兩個(gè)動(dòng)作時(shí)限。保護(hù)每段動(dòng)作后，都以較短時(shí)限跳開(kāi)母聯(lián)絡(luò)斷路器或三繞組變壓器中壓側(cè)由源斷路器，以減小故障范圍；以較長(zhǎng)時(shí)限跳開(kāi)高壓側(cè)斷路器。II3I0I3I0t1t2t3t4跳QF跳各側(cè)斷路器1QF11QF為防止變壓器與系統(tǒng)并列前其高壓側(cè)發(fā)生單相接地時(shí)，變壓器的接地保護(hù)誤動(dòng)作誤跳母聯(lián)斷路器，將變壓器接地保護(hù)動(dòng)作于母聯(lián)段路器的跳閘回路經(jīng)其高壓側(cè)斷路器的常開(kāi)觸點(diǎn)1QF1閉鎖。變壓器零序電流Ⅰ段保護(hù)的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限，分別與相鄰線(xiàn)路零序過(guò)電流保護(hù)第Ⅰ段或第Ⅱ段的動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限配合進(jìn)行整定；其中。變壓器零序電流Ⅱ段保護(hù)的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限，分別與相鄰線(xiàn)路零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限配合進(jìn)行整定。其中。對(duì)于中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行的每臺(tái)變壓器，其接地保護(hù)需配兩套，一套作為中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)，另一套用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)。中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式時(shí)的接地