【正文】 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)，過電壓元件動(dòng)畫做發(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發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 26 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。無論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無消弧線圈，正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓 3SU 比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓 3NU ；而在距中性點(diǎn) 50%范圍內(nèi)接地時(shí)， 33SNUU? 。 基波零序電壓和三次諧波構(gòu)成的 100%定子接地保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為： 式中： 03U 為發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓； 0,setU 為基波零序電壓整定值； 3SU 和 3NU 分別為機(jī)端 TV和中性點(diǎn) TV開口三角形開口繞組輸出的三次諧波分量； 3,setK 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)，零0 0.3 3 3.3 / setS N setUUU U K? ?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 27 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 3K （實(shí)測(cè)最大值），則取3 , 3( )se tKK?? （ 2）基波零序電壓保護(hù) 該保護(hù)的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)側(cè)但想電壓互感器或機(jī)端電壓互感器開口三角形繞組 的最大不平衡電壓整定，即： ,0 ,m a xop rel nu bU K U? 式中 ,0opU —— 基波零序電壓保護(hù)整定值 relK —— 可靠系數(shù)，取 ～ ,maxnubU —— 實(shí)測(cè)基波不平衡電壓 當(dāng) ,0opU ﹤ 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。 第三節(jié) 主變壓器接地保護(hù) 變壓器的接地保護(hù)（又稱變壓器的零序保護(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、引出線上的接地短路，并作為變壓器主保護(hù)和相領(lǐng)母線、線路接地故障的后備保護(hù)。電3 3 3,/S N setU U K? 0 0,3 setUU? 極端 TV 中性點(diǎn) TV 1t 2t 信號(hào) 信號(hào)或跳閘 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 28 力變壓器的接地保護(hù)通常由主變壓器零序電壓 03U 元件、主變壓器零序電流 03I 元件、主變壓器間隙零序電流 03I 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。 一 .中性點(diǎn)直接接地的變壓器接地保護(hù) 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)限跳開高壓側(cè)斷路器。 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，分別與相鄰線路零序過電流保護(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10t t t? ?? ， 21t t t? ?? 。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， 3 1,maxt t t? ?? ， 43t t t? ?? 。 二 .中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行變壓器的接地保護(hù) 1QF II 3I0 I 3I0 t1 t2 t3 t4 跳 QF 跳各側(cè) 斷路器 1QF1 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 29 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)的接地保護(hù)通常采用兩段式零序過電流保護(hù)，而中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方 式時(shí)的接地保護(hù)通常采用零序過電壓保護(hù)。重重保護(hù)的整定計(jì)算、動(dòng)作時(shí)限等與變壓器中性絕緣水平、過電壓保護(hù)方式及并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)有關(guān)。 對(duì)于中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行的全絕緣變壓器，當(dāng)有數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行時(shí)，要求其接地保護(hù)的動(dòng)作行為是，保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。 當(dāng)變壓器所連接的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，對(duì)中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器利用兩段式零序過電流保護(hù)中的較短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限跳開高壓側(cè)斷路器；對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器 利用零序點(diǎn)過電壓保護(hù)經(jīng)預(yù)定延時(shí)后跳開中性點(diǎn)不接地變壓器各側(cè)的斷路器。零序過電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓整定值按躲過系統(tǒng)失去中性點(diǎn)且發(fā)生單相接地故障時(shí)所接 TV二次繞組可能出現(xiàn)的最低電壓整定時(shí)，一般取 180V。其動(dòng)作時(shí)限只需躲過暫態(tài)過電壓的時(shí)限考慮，無需與其他保護(hù)配合。 由于分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)處繞組的絕緣水平最低，所以，對(duì)于此類變壓器接地保護(hù)動(dòng)作行為的要求是，保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器。 為此，對(duì)于分級(jí)絕緣且中性點(diǎn)不裝設(shè)放電間隙的 變壓器，其接地保護(hù)的配置為兩段式零序過電流保護(hù)和零序電流閉鎖的零序電壓保護(hù)。兩段式零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式，零序電流閉鎖的零序電壓保護(hù)用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。零序過電壓保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限要求小于零序過電流的長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限，大于零序過電流保護(hù)的短動(dòng)作時(shí)限。這樣保證當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器以零序過電流保護(hù)的短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器，使兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行。解列后若故障消失，則表明故障不在本變壓器保護(hù)范圍內(nèi)。解列后若故障仍存在，對(duì)于中性點(diǎn)不接地變壓器可由零序過電壓經(jīng)一動(dòng)作時(shí)限先跳閘切除故 障；對(duì)于中性點(diǎn)接地變壓器，由于仍有零序電發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 30 流而閉鎖零序過電壓保護(hù)，只能以零序過電流保護(hù)的長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限跳閘，最終切除故障。 根據(jù)分級(jí)絕緣變壓器接地保護(hù)動(dòng)作行為的要求，對(duì)于分級(jí)絕緣且中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙的變壓器接地保護(hù)的配置為：兩段式零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行；放電間隙零序過電流及零序過電壓保護(hù)，用于變壓器中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行方式。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行的變壓器以無時(shí)限的間隙零序過電流跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器或高壓側(cè)斷路器；若放 電間隙零序過電流保護(hù)未動(dòng)作，則以帶時(shí)限的零序過電壓保護(hù)跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器或高壓側(cè)斷路器；中性點(diǎn)直接接地變壓器仍以較短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限跳開直接接地變壓器高壓側(cè)斷路器。 第四章 反應(yīng)發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行的保護(hù) 第一節(jié) 發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù) 發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷通常是由于系統(tǒng)中切除了電源；生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的短時(shí)沖擊性負(fù)荷；大型電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)；發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁；失磁運(yùn)行；同期誤操作及振蕩等原因引起的。對(duì)于發(fā)電機(jī)，由于定子和轉(zhuǎn)子的材料利用率很高，其熱容量和銅損的比值較小因而熱容量常數(shù)也較小。因此，為了充分利用發(fā)電機(jī)的過載 能力而又不導(dǎo)致受過負(fù)荷的損害，發(fā)電機(jī)上需裝設(shè)三套過負(fù)荷保護(hù)，分別反應(yīng)定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子表層的過負(fù)荷，且過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作特性應(yīng)分別與發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)允許過負(fù)荷的特性相配合。 一．定子繞組的過負(fù)荷保護(hù) 對(duì)于非直吹冷卻方式的中小型發(fā)電機(jī)定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)，采用單相式定時(shí)限電流保護(hù)，經(jīng)延時(shí)動(dòng)作與信號(hào)。 保護(hù)的電流按在發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)荷電流下能可靠返回的條件整定，即： 式中 ,gnI —— 發(fā)電機(jī)額定電流 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 31 relK —— 可靠系數(shù)，取 reK —— 返回系數(shù)，取 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)與發(fā)電機(jī)在 ,1opI 過負(fù)荷條件下允許的時(shí)間相配合，并大于相間短路后備保護(hù)最大延時(shí) t? 。 對(duì)于直接冷卻的大中型發(fā)電機(jī)，定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)，由定時(shí)限電流保護(hù)和反時(shí)限電流保護(hù)兩部分組成。定時(shí)限部分，經(jīng)延時(shí)動(dòng)作與信號(hào)，有條件時(shí)可動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷；反時(shí)限部分按反時(shí)限特性動(dòng)作與跳閘。 二．轉(zhuǎn)子繞組的過負(fù)荷保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)的配置與整定原則和定子繞組過負(fù)荷保護(hù)相似。對(duì)于 30MW 及以上的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)由定時(shí)限電流保護(hù)和反時(shí)限 電流保護(hù)兩部分組成，定時(shí)限部分經(jīng)延時(shí)動(dòng)作與信號(hào)，反時(shí)限部分動(dòng)作于解列滅磁。 定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流，按發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行最大勵(lì)磁電流下能可靠返回的條件整定計(jì)算公式與定子繞組過負(fù)荷保護(hù)計(jì)算公式相同。反時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)按：2* At I? ??進(jìn)行整定。 三．轉(zhuǎn)子表層的過負(fù)荷保護(hù) 當(dāng)發(fā)電機(jī)三相負(fù)荷不對(duì)稱或系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，定子繞組中的負(fù)序電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向相反，以兩倍同步速度切割轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出 100HZ 交變電流，該電流使轉(zhuǎn)子本體、端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等處因電流密度過大而過熱灼傷 ，甚至引起護(hù)環(huán)松脫導(dǎo)致發(fā)生重大事故。另外，在定子轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的100HZ 交變電磁力矩的作用下，機(jī)組會(huì)發(fā)生振動(dòng)。為防止以上事故的發(fā)生，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子表層負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)，即反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)。同時(shí)，該保護(hù)還可以兼作系統(tǒng)不對(duì)稱故障的后備保護(hù)。 對(duì)于中小型的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層的負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)，通常采用兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)。Ⅰ段動(dòng)作電流按與相鄰元件后備保護(hù)配合的發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 32 條件整定，一般取 ,( )op g nII? ?? ，經(jīng) 3～ 5s延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。Ⅱ段動(dòng)作電流按躲過發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流，一般取, g nII? ? ，經(jīng) 5～ 10s延時(shí)后動(dòng)作于信號(hào)。 大型發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子表層負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)，一般由定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)兩部分組成。定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)動(dòng)作與信號(hào)，反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)動(dòng)作于跳閘。定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作電流，按在發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)荷電流下能可靠返回的條件整定。反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)與發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力相配合。 四．勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù) 勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)與定子繞組過負(fù)荷保護(hù)類似，也由定時(shí)限電流保護(hù)和反時(shí)限電流保護(hù)兩部分組成。定時(shí)限部分的動(dòng)作電流按在正常勵(lì)磁電流下能夠可靠返回的條件整定。反時(shí)限部分的動(dòng)作 特性按：2* At I?