【正文】 與頻率標(biāo)幺值的比值。由于各種變壓器采用的絕緣材料和制造工藝不完全相同，所以允許的過勵磁倍數(shù)與時間的關(guān)系曲線（即過勵磁倍數(shù)曲線）有差異，圖示圖示出了某電力變壓器允許過勵磁倍數(shù)曲線?？梢钥闯?，當(dāng)過勵磁倍數(shù) 愈大時，變壓n器過勵磁允許持續(xù)時間 愈短；反之 愈小則 愈長。即過勵磁倍數(shù)曲線呈反時限特性。tnt 要實現(xiàn)過勵磁保護(hù)，應(yīng)測量 值，測量原理如圖所示。fU其中 T 為中間變壓器，輸入電壓取自電壓互感器，其二次側(cè)接 R、C 串聯(lián)回路。電容 C上電壓可表示為 ??122??fRCnUTVTC?式中 U——變壓器高壓側(cè)母線電壓； ——中間變壓器 T 的變比；T ——電壓互感器的變比。V選擇電路參數(shù)時，有 ＞＞1,則式可改寫成f?2 nKfUfRCfnUNTVC ??????? fNTVK?2?式中 ——變壓器高壓側(cè)母線額定電壓；N ——電網(wǎng)額定頻率；f ——系數(shù)，V。?可見， 大小可反應(yīng)變壓器的過勵磁情況。UC 在過勵磁保護(hù)方式上，可以是瞬時特性，如圖所示。當(dāng) 大于整定電壓 時，UCset執(zhí)行元件動作，發(fā)出過勵磁信號或作用于跳閘。過勵磁保護(hù)也可以是定時限特性，通常分為兩段。第Ⅰ段，n=～、t=5s,動作于減勵磁；第Ⅱ段，n=～、t=120s，動作于跳閘。當(dāng)然，過勵磁保護(hù)采用反時限特性，更符合過勵磁的實際情況，且實現(xiàn)并不困難，只要增加一級反時限特性行程短路即可。第三章 發(fā) 電 機(jī) 保 護(hù)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時發(fā)電機(jī)本身也是一個十分貴重的電器元件，因此，應(yīng)該針對不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)裝設(shè)性能完的繼電保護(hù)裝置。 發(fā)電機(jī)的主要故障主要有：1. 定子繞組匝間短路。2. 定子繞組相間短路； 3. 定子繞組單向接地；4. 轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地；5. 轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流消失。 發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：（1）子失磁。由于轉(zhuǎn)子繞組短線、勵磁回路故障或滅磁開關(guān)誤動等原因，造成轉(zhuǎn)子失磁。失磁后，在轉(zhuǎn)子異步運(yùn)行時，定子電流增大，電壓下降，有功功率下降，無功功率方向，這些電氣量得變化，在一定條件下，獎破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，威脅發(fā)電機(jī)本身安全（定子端部過熱）（2）過電流。由于外部短路、非同期合閘以及系統(tǒng)震蕩等原因造成的過電流。（3） 過負(fù)荷。由于負(fù)荷超過發(fā)電機(jī)額定值，或負(fù)序電流超過發(fā)電機(jī)長期允許值所造成的對稱和不對稱過負(fù)荷。（4） 過電壓。發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起過電壓，特別是水輪發(fā)電機(jī)，由于其調(diào)速系統(tǒng)慣性大和中間在熱式汽輪發(fā)電機(jī)功頻調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程比較緩慢，在突然甩負(fù)荷時，轉(zhuǎn)速急劇上升而引起過電壓。（5）逆功率。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)主氣門突然關(guān)閉而發(fā)電機(jī)斷路器未斷開時，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收有功功率而過渡為同步電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，這對發(fā)電機(jī)并無危害，但對汽輪機(jī)葉片特別是尾葉，由于鼓風(fēng)損失，葉片有可能過來而損壞。（6） 發(fā)電機(jī)失步。發(fā)電機(jī)失步時，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)發(fā)生震蕩，當(dāng)震蕩發(fā)生在發(fā)電機(jī)——變壓器組內(nèi)時，高低壓母線電壓將大幅波動，嚴(yán)重威脅廠用電的安全。此外，震蕩電流會使定子繞組過熱，并使其端部遭受機(jī)械損傷。（7） 頻率降低。當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到汽輪機(jī)葉片的自振頻率時，將導(dǎo)致葉片共振，使葉片出現(xiàn)疲勞甚至出現(xiàn)斷裂。此外，頻率降低還會引起發(fā)電機(jī)，變壓器的過勵磁。針對上述故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，按規(guī)程規(guī)定，對于關(guān)鋁運(yùn)城熱電廠 220 萬發(fā)變組保護(hù)設(shè)計中應(yīng)裝設(shè)一下繼電保護(hù)裝置； 1. 對 1MV 以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。對100MV 及以上大容量發(fā)電機(jī)一般采用比率制動時縱聯(lián)保護(hù)。2. 在大容量發(fā)電機(jī)中，每相都有兩個并聯(lián)支路，每個分支的匝間或分支之間也會發(fā)生小概率事故，一旦發(fā)生，將一起嚴(yán)重后果，可能損壞發(fā)電機(jī)線圈，應(yīng)裝設(shè)定子繞組匝間短路保護(hù)。3. 對于發(fā)電機(jī)變壓器組，一般在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接地電容電流大于 時，應(yīng)該裝設(shè)消弧線圈。容量在 100mv 及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)該裝設(shè)保護(hù)區(qū)為 100%的定子接地保護(hù)。4. 對于發(fā)電及外部短路，如在升壓變壓器的高壓側(cè)短路時，穩(wěn)態(tài)短路電流不大，一般過電流保護(hù)的靈敏度往往不能滿足要求。對于大型發(fā)電機(jī)組應(yīng)采用后備保護(hù)。5. 對于發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流，可采用下列保護(hù)方式： 負(fù)序過電流及單項式低電壓啟動過電流保護(hù)，一般用于 50mv 及以上的發(fā)電機(jī)。 對于有不對稱負(fù)荷或外部不對稱短路而引起的負(fù)序過電流，一般在 50mv 及以上的發(fā)電機(jī)上裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)； 對于由對稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)； 6. 對于發(fā)電機(jī)勵磁消失的故障，在發(fā)電機(jī)不允許失磁運(yùn)行時，應(yīng)在自動滅磁開關(guān)斷開時連鎖斷開發(fā)電機(jī)的斷路器；對于 100mv 及以上的采用電機(jī)勵磁發(fā)電機(jī)，應(yīng)增設(shè)直接反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁時電氣參數(shù)變化的專用失磁保護(hù)。 7. 對于發(fā)電機(jī)勵磁回路的接線故障：對汽輪發(fā)電機(jī)勵磁回路的一點(diǎn)接地，一般采用定期檢測裝置，對于大容量機(jī)組則可裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)。對于兩點(diǎn)接地故障，應(yīng)裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)，在勵磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地后投入。 8. 在系統(tǒng)受到大的擾動后，發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)群可能與系統(tǒng)不保持同步運(yùn)行，發(fā)生不穩(wěn)定震蕩，使機(jī)組造成嚴(yán)重的影響，應(yīng)采用發(fā)電機(jī)失步保護(hù)。 9. 對于汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)主氣門無關(guān)閉或機(jī)爐保護(hù)動作關(guān)閉主氣門而出口斷路器未跳閘時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電動機(jī)運(yùn)行，使輸出功率變?yōu)槲」β剩虼藨?yīng)采用逆功率保護(hù)。 10. 對于水輪發(fā)電機(jī)，由于調(diào)速系統(tǒng)緩慢，容易在甩負(fù)荷后出現(xiàn)不允許的過電壓；大型汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)危急絕緣安全的過電壓也比較常見，故以上應(yīng)采用過電壓保護(hù)。 發(fā)電機(jī)差動保護(hù) 發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)的基本原理1. 發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組的兩相或三相短路，是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)，它的特點(diǎn)是靈敏度高、可靠性高，但它一般不能反映匝間短路保護(hù)。（1）循環(huán)閉鎖方式原理：當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路時，兩項或三相差動用時動作。根據(jù)這一特點(diǎn)，在保護(hù)跳閘邏輯上設(shè)計了循環(huán)閉鎖方式。為了防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)另外一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生，當(dāng)有一相差動動作同時有負(fù)序電壓時也出口跳閘。（2）閉鎖特點(diǎn)：由于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一般都不直接接地，因此就不存在單項差動動作的問題，可以檢測兩項或兩項以上同時出口跳閘的循環(huán)閉鎖方式。該方法的特點(diǎn)如下。，判為內(nèi)部短路故障。，同時有負(fù)序電壓存在，認(rèn)為發(fā)生了一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)、一點(diǎn)在區(qū)外的短路性故障。，而無負(fù)序電壓時，認(rèn)為是 TA 斷線，這樣就不需要另設(shè)TA 短線閉鎖連環(huán)。5. 制動式差動保護(hù)原理 （1）出口邏輯圖：見下圖 (2) 發(fā)電機(jī)比率制動式差動保護(hù)動作方程為： 式中：I N ——中性點(diǎn)測電流 IT ——極端側(cè)電流 K ——比例制動系數(shù) 電流正方向假定為：從機(jī)端流出、由中性點(diǎn)流入發(fā)電機(jī)的電流方向為正方向 （3）發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)比例制動特性：見下圖 保護(hù)基本參數(shù) 電流互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn) CT，變比為 10000/1=10000 發(fā)電機(jī)二次額定電流：I 2n=Ign/na=9057/10000=(A) 保護(hù)整定計算 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定計算中的具有比率制動特性的差動繼電器，其供電的電流互感器為環(huán)流接線，外部短路時，故障電流為制動電流；內(nèi)部短路時，其和電流為動作電流，制動特性為具有一定斜率的直線，如圖上圖中的直線。為保證機(jī)組內(nèi)部短路時，短路電流較小的情況下能可靠動作，其動作特性為具有一個拐點(diǎn)的折線 ABC，拐點(diǎn) B 對應(yīng)的制動電流為發(fā)電機(jī)額定電流的（ ~）倍，圖中，OA= 為保護(hù)裝置的動作電流，AB 段無制動作用，此時，只要 IOP，保護(hù)裝置即可動作。根據(jù)比率制動差動保護(hù)裝置的制動特性，需要對該裝置的動作電流 和制動系數(shù) 進(jìn)行整定。1. 最小動作電流整定 (A 點(diǎn))A 點(diǎn)整定原則是保證最大負(fù)荷下保護(hù)不勿動。Iop。0 ==（A ）2．最小制動電流整定，比率制動起始點(diǎn)（拐點(diǎn) B） B 點(diǎn)橫坐標(biāo)電流 Ires。0 應(yīng)小于或等于互感器二次額定電流 I2n，當(dāng)外部短路電流 IK 大于Ign 時，繼電器呈現(xiàn)比率制動特性，I k 越大，保護(hù)地動作電流 IOP 就越大。 Ires。0 ≤Ign/na=I2n=(A) Ik。max 下的 C 點(diǎn)最大外部三相短路電流： .max110/ adSnX?????在外部三相短路電流 下，縱差動保護(hù)的最大不平衡電流 Iunb。Max 為： .ax .max...unbprstkifIKI? Kapr——非周期系數(shù)，一般取 ~，計算中取 Kapr=； Kst——電流互感器的同型系數(shù)，取 Kst=；Fi——電流互感器比值誤差，取 fi==Krel*=*=Krel——可靠系數(shù)，一般取 ~~ Krel=；== 最大制動系數(shù) 和比率制動特性斜率 ??..0..()()(.82)/().42OPrsresI?????實取 m=4. 比率差動保護(hù)靈敏度校驗. .???..a/./..79sekopKI滿足靈敏度需求。 同步發(fā)電機(jī)定子繞組間的匝間短路保護(hù)——選擇單原件式橫聯(lián)差動保護(hù) 橫差保護(hù)是利用反應(yīng)兩個支路電流之差的原理，由一個電流繼電器接至裝在兩組星形繞組中性連線上的電流互感器的二次接線上。為了降低動作的電流值，繼電器應(yīng)經(jīng)過三次諧波路過器接入。這種保護(hù)具有接線簡單、靈敏、對繞組端部開焊亦能起保護(hù)作用。 為了防止在勵磁回路發(fā)生間歇性的短時間兩點(diǎn)接地故障時保護(hù)裝置不必要的動作，當(dāng)勵磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地時，應(yīng)將保護(hù)切換至 ~1S 時限動作與停機(jī)。對于 100MW 及以上大容量發(fā)電機(jī)采用新型帶比率制動特性的整流型或晶體管型差動。 Ioper=（~）I N 其中 IN= NC= 因此 Ioper=（~）KA NC=2264A 04operf??? %? 254 發(fā)電機(jī)定子繞組的接地保護(hù)(一)發(fā)電機(jī)基波定子接地保護(hù) 發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)基本原理發(fā)電機(jī)定子 3 接地保護(hù)U0在發(fā)電機(jī)出口處發(fā)生單相接地時，3 電壓為 100V；在中性點(diǎn)發(fā)生單相接地時，30電壓為 0V。因此，3 間接反映了接地故障的位置。0 0由于三次諧波分量也能在零序網(wǎng)絡(luò)中反應(yīng)出來，因此保護(hù)要將正常時的三次諧波分量濾除，以提高靈敏度。對于大型發(fā)電機(jī)，由于對地電容電流一般都比較大，因此應(yīng)出口跳閘。 保護(hù)基本參數(shù)機(jī)端 PT 變比 V)3/10/3/1570(0?nTV中性點(diǎn) PT 變比 V)N、負(fù)、零序等效值電路圖（單相接地）：正負(fù)序電抗相等： )1( ???????XZTd變壓器的零序、正序電壓相等即： )1()0(當(dāng)變壓器發(fā)生單相接地短路時：= = =If)1(f)2(If)0( )0()()0( ??????Z主變壓器高壓側(cè)基波零序電壓：.)0(??UXjTfOH 保護(hù)整定計算保護(hù)反應(yīng)零序電壓的大小。保護(hù)具有三次諧波濾除功能。零序電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV 的開口三角形繞組或中性點(diǎn) TV 二次側(cè)。出口方式可發(fā)信或跳閘，當(dāng)動作于跳閘或發(fā)電機(jī)機(jī)端 TV 的開口三角形繞組時，可設(shè) TV 斷線閉鎖。 基波零序電壓保護(hù)（取中性點(diǎn)二次繞組）初步選擇 V5?op(1) 單相接地電容電流的計算發(fā)電機(jī)各相對地電容： （ ）?)().(???phF?主變高低壓繞組間耦合電容：=M )( phFKTn ????（220KV 級 ）7.發(fā)電機(jī)機(jī)端外部總電容： )(??發(fā)電機(jī)機(jī)端每相對地總電容： （ ）.????tg phF?每相對地總電容： )(. ????CXc?單相接地電容電流：（A ）????UgnIc 按我國國標(biāo)的要求，當(dāng)發(fā)電機(jī)額定電壓為 ～ 時，發(fā)電機(jī)單相接地電容電流允許值為 2A。 由于發(fā)電機(jī)單相接地電流電容 為 大于單相接地時允許流過故障點(diǎn)的電容電Ic流 2A，為發(fā)電機(jī)的安全，必須減小接地故障電流，辦法是發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。（2）根據(jù)傳遞過電壓條件選擇消弧線圈 RL高壓側(cè)接地故障時最大零序電壓： =；UH0發(fā)電機(jī)最高允許相對地電壓： =；phmax.高壓側(cè)接地故障時允許傳遞到發(fā)電機(jī)側(cè)的零序電壓： ?????UgnphG根據(jù)傳遞過電壓條件決定的發(fā)電機(jī)最大等值零序阻抗： ???????CZGOHM20?= （Ω）?????由傳遞過電壓條件決定的消弧線圈的參數(shù)： 4../).7(/20?XKnL消弧線圈回路電阻：（Ω）)(??RLn（3）發(fā)電機(jī)基波零序不平衡電壓的計算：三相電容不對稱系數(shù)： ??01./20 ??Caggc發(fā)電機(jī)定子單相接地基波零序不平衡電壓： （V ）3/).(30)0( ????UgnKCunb（4）基波零序電壓構(gòu)成定子繞組單相接地保護(hù)，其動作電壓整定計算： 當(dāng)發(fā)電機(jī)三相電壓中基波零序電壓 3 很小，當(dāng)定子繞組單相接地故障時就出現(xiàn) 30，利用基波零序電壓構(gòu)成定子繞組單相接地保護(hù)，其動作電壓為：0（ ～）Vunbrelop 15..)0()( ????? ?Krel既定的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)的 ＞ =)0(op?)0(因此，當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時，發(fā)電機(jī)定子繞