【文章內(nèi)容簡介】 考慮到發(fā)電機正常運行時由于負荷不對稱而在定子繞組中有負序電流產(chǎn)生，發(fā)電機在制造時對長期允許負序電流有一定的裕度，故要求負序電流保護還應起到監(jiān)視發(fā)電機負序電流負荷的作用。負序過負荷時，保護動作并經(jīng)延時作用于信號。兩段式定時限負序過電流保護裝置由作為不對稱短路起動元件的兩個負序電流繼電器、作為對稱短路起動元件的低電壓繼電器、電流互感器等組成。接在負序電流濾過器輸出端的負序電流繼電器具有較小的整定值，稱為靈敏電流元件，動作于延時信號；另一個負序電流繼電器具有較大的整定值，稱為不靈敏電流元件，作用于發(fā)電機跳閘。由于三相對稱短路不存在負序電流分量，因此負序過電流保護不能反應三相短路故障，還需要裝設另外一個單相式的低電壓起動過電流保護，用于反應三相短路故障。過負荷保護接于一相電流中的電流繼電器和共用時間繼電器組成，作用后延時發(fā)出信號。（1）.對反應負序過負荷的靈敏元件動作電流應躲過發(fā)電機在最大可能過負荷情況下，計及系統(tǒng)頻率可能降低和負序電流濾過器的誤差等原因而引起的不平衡電流，動作電流可取為： 式中 ——發(fā)電機額定電流負序或負荷的動作時限應大于后備保護的最大時限，一般取5～9s。(2）.對于反應負序過電流的不靈敏元件： B．發(fā)電機的負序電流保護只與升壓變壓器上的負序電流相配合，動作電流為： 式中 ——配合系數(shù)， ——計算方式下變壓器高壓側(cè)發(fā)生故障且流過升壓變壓器的負序電流正好與變壓器的負序電流保護的動作電流相等時，流過被保護發(fā)電機的負序電流不靈敏電流元件的動作時限選擇原則與后備保護相同，一般當升壓變壓器高壓側(cè)發(fā)生不對稱故障時，應在2～5s內(nèi)切除故障。(3).對單相式低壓起動的過流保護單相式低壓起動的過流保護的過電流保護整定原則同上(4).對對稱過負荷保護對稱過負荷保護延時動作與信號，為了防止外部短路時保護裝置誤動作，其動作時限應比后備保護的動作時限大一個時限階段，動作電流按下式整定：式中 ——可靠系數(shù)， ——返回系數(shù)， ——發(fā)電機額定電流四．反時限負序過電流保護在電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障或非全相運行時，發(fā)電機定子繞組內(nèi)出現(xiàn)負序電流，在定子氣隙中產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場具有兩倍同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子中感應出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、齒于護環(huán)之間、端部阻尼環(huán)及護環(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，負序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間，正序旋轉(zhuǎn)磁場與定子負序電流之間所產(chǎn)生的100HZ脈動電磁轉(zhuǎn)矩，將同時作用在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和定子上，引起發(fā)電機組的機械振動。因此，反時限負序過電流保護是防止轉(zhuǎn)子由于負序電流燒傷的主保護。保護動作與跳閘，同時要求能起到監(jiān)視發(fā)電機負序過負荷的作用，并且發(fā)出過負荷信號。第二節(jié) 阻抗保護對于升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當采用復合電壓起動的過電流保護和負序電流及單項式低電壓起動的過電流保護時不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。變壓器阻抗保護通常作為330KV及以上大型變壓器相間短路的后備保護，由起動元件、相間阻抗測量元件、時間元件、TV斷線檢測元件等組成。當阻抗保護的起動元件和阻抗元件均動作、阻抗保護的壓板投入、TV斷線檢測元件不動作，且經(jīng)過預定的延時后，保護動作與跳閘。 起動元件由由相電流差突變量起動元件和負序電流起動元件兩部分組成，相電流差突變量起動反應對稱短路故障，負序電流起動元件反應不對稱短路故障。起動元件動作判據(jù)為： △i_φ≥I_set或I_2I_(set,2)式中：△i_φ為相電流突變量；I_2為負序電流；I_set、I_(set,2)分別為相電流突變量起動元件和負序電流起動元件的動作整定值。 阻抗元件時變壓器阻抗保護的測量元件，用于測量相間短路阻抗值，構(gòu)成變壓器相間短路的后備保護。阻抗元件采用0^0接線方式，其動作特性可根據(jù)需要整定為全阻抗圓特性或偏移阻抗圓特性，動作的正方向可以指向變壓器，也可以指向母線，由保護的控制字控制。 TV斷線檢測元件的作用是防止TV斷線時，變壓器阻抗保護誤動作。當該元件檢測到TV二次回路斷線時，將阻抗保護閉鎖，并發(fā)出告警信息。阻抗保護邏輯框圖BC相間阻抗判據(jù)動作CA相間阻抗判據(jù)動作相電流突變量啟動元件動作負序電流突變量啟動元件動作后備保護應連接片投入阻抗保護軟連接片投入機端TV斷線amp。amp。amp。amp。≥1保護Ⅱ段動作t1t2保護Ⅰ段動作AB相間阻抗判據(jù)動作第三章 反映接地故障的保護第一節(jié) 轉(zhuǎn)子一點接地保護發(fā)電機正常運行時，轉(zhuǎn)子回路對地之間有一定的絕緣電容和分布電阻。當轉(zhuǎn)子回路發(fā)生一點接地故障時，由于沒有形成電流回路，對發(fā)電機運行沒有直接影響；一旦發(fā)電機發(fā)生轉(zhuǎn)子兩點接地后，勵磁繞組將形成短路，使轉(zhuǎn)子磁場畸變，引起機體強烈震動，嚴重損壞發(fā)電機。因此，有關規(guī)程要求發(fā)電機必須裝有轉(zhuǎn)子回路一點接地保護，動作于信號；裝設轉(zhuǎn)子回路兩點接地保護，動作于跳閘。一． 轉(zhuǎn)子回路一點接地保護原理分析： 切換采樣式轉(zhuǎn)子一點接地保護采用開關切換采樣原理，通過求解兩個不同的接地回路方程，實時計算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置。 當設S1閉合，S2斷開時，在上測得電壓；當S2閉合，S1斷開時，在上測得電壓。，則： 正常運行時：4個電阻R對稱，，；轉(zhuǎn)子一點接地時，,當接地電阻小于或等于接地電阻整定值 時，經(jīng)延時發(fā)信號。：保護的接地電阻整定值取決于正常運行時轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平。當接地電阻的高整定值整定為10K時，延時（4～10 s）東方工作于發(fā)信號；當接地電阻低整定值整定為10K時，延時（1～4s）動作與跳閘。第二節(jié) 定子接地保護根據(jù)安全要求，發(fā)電機的外殼都是接地的。因此，發(fā)電機定子繞組與鐵心間的絕緣在某一點上遭到破壞，就有可能發(fā)生單相接地故障。當接地電流較大在故障點引起電弧時，將破壞定子繞組的絕緣及燒壞鐵心，嚴重時燒傷發(fā)電機。所以把不產(chǎn)生電弧的單相接地電流稱為安全電流，其大小與發(fā)電機額定電壓有關。發(fā)電機額定電壓越高，其安全電流越小，反之亦然。發(fā)電機中性點一般不接地或經(jīng)消弧線圈接地，當發(fā)電機內(nèi)部單相接地時，流經(jīng)接地點的電流為發(fā)電機與發(fā)電機有直接電聯(lián)系的個元件的對地電容之和。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，當發(fā)電機的接地電容電流等于或大于其安全電流時，應裝設動作于跳閘的接地保護；當接地電流小于安全電流時，一般裝設作用于信號的接地保護。一． 發(fā)電機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行時，發(fā)電機機端三相電壓時對稱的。當發(fā)電機機端U相發(fā)生金屬性接地故障時，U相對地電壓,其他兩相對地電壓升高倍，顯然當發(fā)電機一相金屬性接地時，極端零序電壓的大小等于發(fā)電機故障前的相電壓。當發(fā)電機U相接地發(fā)生定子繞組距中性點處，則各相機端對地電壓將隨著故障點的位置不同而改變。當接地點發(fā)生在中性點處時，發(fā)電機零序電壓的大小等于故障前想電動勢的倍。（1）正常運行時三次諧波電壓分布。任何一臺發(fā)電機的相電動勢中都含有諧波分量，在設計發(fā)電機時利用發(fā)電機繞組的分布和短節(jié)距來消除5次、7次諧波，以消除對電壓波形的影響。而三次諧波的相序?qū)倭阈蚍至?，在線電壓中可以將它消除，但在相電動勢中依然存在。根據(jù)大量實測資料表明每臺發(fā)電機的相電動勢中約有2%～10%的三次諧波分量。當發(fā)電機中性點對地接地時，正常運行情況下，發(fā)電機機端的三次諧波電壓總是小于中性點側(cè)的三次諧波電壓。極限情況，當發(fā)電機出線端開路（即）時。當發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地時，正常運行情況下，機端三次諧波電壓比中性點側(cè)的三次諧波電壓更小。因此，發(fā)電機正常運行時機端三次諧波電壓總是小于中性點側(cè)的三次諧波電壓。（2）距中性點處發(fā)生單相接地時三次諧波分布。當發(fā)電機定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時，不論發(fā)電機中性點有無消弧線圈恒有?？梢姲l(fā)電機中性點接地時。發(fā)電機機端接地時；當=二．反應基波零序電壓的定子接地保護根據(jù)發(fā)電機單相接地時定子回路出現(xiàn)零序電壓，且零序電壓的大小與接地點的位置有關的特點 ，利用機端電壓互感器開口三角繞組的輸出電壓構(gòu)成了反應基波零序電壓的零序電壓的定子接地保護。該保護的過電壓元件檢測發(fā)電機機端電壓互感器二次側(cè)開口三角形的輸出電壓，當檢測的電壓大于保護的動作整定值時，過電壓元件動畫做發(fā)信號。由于正常運行時，發(fā)電機相電壓中含有三次諧波，因此，在機端電壓互感器開口三角形繞組一側(cè)也有三次諧波電壓輸出。此外，當變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時，由于變壓器高、低繞組之間由耦合電容存在。發(fā)電機機端也產(chǎn)生零序電壓，為了保證保護動作的選擇性，保護裝置的整定值應避開正常運行時的不平衡電壓（包括三次諧波電壓），以及變壓器高壓側(cè)接地時在發(fā)電機機端產(chǎn)生的零序電壓。根據(jù)運行經(jīng)驗，保護的起動電壓一般整定為15～30KV左右，考慮采用性能良好的三次諧波濾過器后，其動作值可降至5～10KV。顯然，保護在中性點附近有5%～10%的死區(qū)。若定子繞組經(jīng)過渡電阻Rf單相接地時，則死區(qū)更大。這對于大、中型發(fā)電機是布允許的。因此，在大、中型發(fā)電機上應裝設能反應100%定子繞組單相接地保護。三．基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成的100%定子接地保護基波零序電壓和三次諧波構(gòu)成的100%定子接地保護由兩部分組成：一部分是極薄電壓保護，另一部分是三次諧波電壓保護，即基波零序電壓保護來反應發(fā)電機85%～95%的定子繞組單相接地，由三次諧波電壓保護來反應發(fā)電機中性點附近定子繞組的單相接地。為提高可靠性，兩部分的保護區(qū)應重疊。無論發(fā)電機中性點有無消弧線圈，正常運行時機端三次諧波電壓比中性點側(cè)的三次諧波電壓；而在距中性點50%范圍內(nèi)接地時。基波零序電壓和三次諧波構(gòu)成的100%定子接地保護的動作判據(jù)為：式中：為發(fā)電機機端零序電壓； 為基波零序電壓整定值； 和 分別為機端TV和中性點TV開口三角形開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)各有獨立的出口回路，以滿需不同配置的要求。利用三次諧波構(gòu)成的接地保護，由于反應中性點側(cè)附近定子繞組的單相接地故障，在該保護范圍內(nèi)定子繞組單相接地時，零序電壓較小，該保護動作與信號；由于反應機端零序電壓的接地保護范圍內(nèi)發(fā)生接地故障時，零序電壓較大，該保護可動作與跳閘或信號。（1）三次諧波電壓保護：設正常運行時，三次諧波電壓比值為（實測最大值），則?。?）基波零序電壓保護該保護的動作電壓按躲過正常運行時中性點側(cè)但想電壓互感器或機端電壓互感器開口三角形繞組的最大不平衡電壓整定，即：式中 ——基波零序電壓保護整定值 ——可靠系數(shù)，～ ——實測基波不平衡電壓當﹤10V時，應校驗高壓系統(tǒng)接地短路時傳遞到機端的基波零序電壓，以避免保護誤動作。極端TV中性點TV信號信號或跳閘第三節(jié) 主變壓器接地保護變壓器的接地保護（又稱變壓器的零序保護）用于中性點直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器，以反應變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護和相領母線、線路接地故障的后備保護。電力變壓器的接地保護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間元件構(gòu)成，根據(jù)變壓器中性點的接地方式進行選擇配置。中性點直接接地的變壓器接地保護，通常采用兩段零序電壓保護，零序電流均由變壓器中性點電流互感器的二次側(cè)獲得，每段保護均設置兩個動作時限。保護每段動作后，都以較短時限跳開母聯(lián)絡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；以較長時限跳開高壓側(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，變壓器的接地保護誤動作誤跳母聯(lián)斷路器，將變壓器接地保護動作于母聯(lián)段路器的跳閘回路經(jīng)其高壓側(cè)斷路器的常開觸點1QF1閉鎖。變壓器零序電流Ⅰ段保護的動作電流和動作時限，分別與相鄰線路零序過電流保護第Ⅰ段或第Ⅱ段的動作電流及動作時限配合進行整定；其中。變壓器零序電流Ⅱ段保護的動作電流和動作時限，分別與相鄰線路零序電流保護后備段的動作電流及動作時限配合進行整定。其中。對于中性點可能接地也可能不接地運行的每臺變壓器，其接地保護需配兩套，一套作為中性點接地運行方式時的接地保護，另一套用于中性點不接地運行方式時的接地保護。中性點接地運行方式時的接地