【正文】 發(fā)電機(jī)橫差保護(hù) （ 1）發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù) 裂相橫差保護(hù) — 大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢相等，流過相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中。 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯如下： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)可以無延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，靈敏系數(shù)一般較高。但是這樣整定后，在正常運(yùn)行條件下發(fā)生電流互感器二次回路斷線時(shí)，在負(fù)荷電流的作用下，差動(dòng)保護(hù)就可 能誤動(dòng)作，就這點(diǎn)來看其可靠性是較差的。 最小靈敏系數(shù)應(yīng)約為 2。 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于電抗 dX?? 的數(shù)值比汽輪發(fā)電機(jī)大，其出口處發(fā)生三相西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 短路的最大短路電流約為：max 5d e fII??? 為避免保 護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)大于發(fā)電機(jī)的最大負(fù)荷電流，即 Idz =Kk I 式中 Kk － 可靠系數(shù)，采用 I－發(fā)電機(jī)額定電流 取述最大的 Idz 作為保護(hù)的動(dòng)作電流。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定 縱差保護(hù)的整定原則如下： BCH2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲開外部短路時(shí)最大不平衡電流，即 m a xdz K bp js K fz q tx i dI K I K K K f I??? ? ? ? ? ? 式中 Kk — 可靠系數(shù)，采用 ； I — 計(jì)算不平衡電流； Kfzq — 考慮非周期分量影響的系數(shù)。但實(shí)際上差動(dòng)繼電器中流過不大的電流，此電流稱為不平衡電流。2 =I39。2 ），（短路點(diǎn) k2 ）。在正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，流過繼電器的電流為兩側(cè)電流之差（ Id =I39。2 +I39。差動(dòng)互感器與兩側(cè)電流互感器的二次繞組并聯(lián)。兩組電流互感器之間為縱差保護(hù)的范圍。因?yàn)樵摫Ｗo(hù)可以無延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，且靈敏系數(shù)一般較高，所以縱差動(dòng)保護(hù)毫無例外的用作容量在 1MW 以上發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。 為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作自動(dòng)滅磁開關(guān) ，斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞組不再感應(yīng)出勵(lì)磁電動(dòng)勢，繼續(xù)供給短路電流。 （ 12）對(duì)于 300MW 及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。 （ 10）對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過負(fù)荷，在 100MW 及以上，比且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)。 （ 8）對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的一點(diǎn)接地故障，對(duì) 1MW 及以下的小型發(fā)電機(jī)可裝設(shè)定期檢測裝置；對(duì) 1MW 以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專用的勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)。 （ 6）對(duì)于不對(duì)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)。 （ 4）對(duì)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： 1）負(fù)序過電流及單元件低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)，一般用于 50MW 及以上的發(fā)電機(jī)； 2）負(fù)荷過電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于 1MW 以上的發(fā)電機(jī)； 3）過電流保護(hù)，用于 1MW 及以下的小型發(fā)電機(jī)； 4）帶電流記憶的低壓過電流保護(hù)，用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)。 （ 2）對(duì)于直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表的規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)選擇性的接地保護(hù)裝置。 對(duì)于發(fā)電機(jī) — 變壓器組，對(duì)容量在 100MW 以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于繞組串聯(lián)匝數(shù) 90%的定子接地保護(hù)對(duì)容量在 100MW 以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為 100%的定子接地保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于切。但若不及時(shí)處理，就有可能導(dǎo)致兩點(diǎn)接地故障，造成勵(lì)磁回路短路，可能損壞轉(zhuǎn)子繞組和鐵心。 ，研究證明當(dāng)故障點(diǎn)電流超過 5A 并持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，故障點(diǎn)定子鐵心可能熔化，發(fā)電機(jī)須進(jìn)行大修，定子鐵心須重新選壓。短路點(diǎn)有很大的短路電流，其所產(chǎn)生的電弧不但會(huì)燒壞絕緣，還可能損壞鐵芯，甚至引起火災(zāi)，給發(fā)電機(jī)的修復(fù)工作帶來很在困難。 按躲過正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低電壓整定，計(jì)算式為 : KKUU rerel ? 式中 — 最低工作電壓，一般取 Krel — 可靠系數(shù)，取 ~ Kre — 低電壓繼電器的反回系數(shù)，取 ~ 則計(jì)算得 Uset =150V 按躲過電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓整定： 當(dāng)?shù)蛪豪^電器有變壓器低壓側(cè)繼電器供電時(shí)，計(jì)算式為： Uset =（ 0..5~） UN 則 Uset = 當(dāng)?shù)蛪豪^電器有變壓器高壓側(cè)繼電器供電時(shí)，計(jì)算式為 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 Uset = 則 Uset = 則低電壓繼電器的的動(dòng)作電壓為： Uset = 2. T0 的低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算同理， T0 低電壓繼電器的的動(dòng)作電壓為： Uset = 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第 3 章 發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì) 發(fā)電機(jī)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài) 發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)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(shí)發(fā)電機(jī)本身也是一個(gè)十分貴重的電器元件，因此，應(yīng)該整對(duì)各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置 發(fā)電機(jī)故障類型 發(fā)電機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。 變壓器縱差 保護(hù)正定計(jì)算 T4 變壓器總差保護(hù)整定計(jì)算 當(dāng)外部發(fā)生短路時(shí)，已知 ?x*G uk =10% 取 ?UB SB =100WVA 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 則將發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗標(biāo)幺值折算到變壓器故障點(diǎn)的值為： XT 41*? = ?? = XG 41*? = 75100? = XD 41*? =XT 41*? +XT 41*? =+= XT0* =? = XG0* = 100 ? XD0* =XT0* +XT0* =+= ??XD XD 41*? // XD 41*? //XD 41*? //XD0* +=0. 25 Ikmax. = USBB3 XD??1 = ?? = kA 躲過電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電 I = USBB3 = 103?? = Iset =Krel I = = 躲過保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I =（ Kst 10%＋ ? U +? f ） KITA 則 I =（ 1 ++） kA = (3) 躲過變壓器的最大勵(lì)磁涌流 IKKI Nurelset? = 1 = 取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 Idz = 靈敏系數(shù)校驗(yàn) Ksen = IIdz = IIdz3= ? =2 2. T0 變壓器總差保 護(hù)整定計(jì)算 同理得發(fā)電機(jī) T0 ： Ikmax. = (1) 躲過電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電流 =US BB3= 103??= Iset =Krel = = (2)躲過保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I =（ Kst 10%＋ ? U +? f ）KI 根據(jù)前面計(jì)算可知 = I =（ 1 ++） = (3) 躲過變壓器的最大勵(lì)磁涌流 IKKI Nurelset? = 1 = 取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則 Idz == 靈敏系數(shù)校驗(yàn) Ksen = IIdz = IIdz3= 3?= 2 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 過電流保護(hù)整定計(jì)算 保護(hù)的啟動(dòng)電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即 = 1?nn IN = 144? IN =34 ? = 式中 n—— 并聯(lián)變壓器的最少臺(tái)數(shù) IN —— 每臺(tái)變壓器的額定電流 Iset =KKrerel= =90251.. ?= 式中 Krel —— 可靠系數(shù)。因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，可將油流速度整定在 1m/s 左右。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為 ～ 1m/s 時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。 變壓器保護(hù)的整定計(jì)算 瓦斯保護(hù)的整定 ⑴ 一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為 250～ 300 3cm ，變壓器容量在 10000kVA以上時(shí)，一般正常整定值為 250 3cm ，氣體容量整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。 過負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反映變壓器各側(cè)繞組可能過負(fù)荷的情況來選擇，具體如下： 對(duì)雙繞組變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)； 對(duì)一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無電源側(cè)； 對(duì)三側(cè)有電源的三繞組變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)； 對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)； 對(duì)一測電源的 三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相等，只裝于電源側(cè)；若西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 三側(cè)容量相等，則裝于電源側(cè)及繞組容量較小側(cè)； 對(duì)兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)； 裝于各側(cè)的保護(hù)，均應(yīng)經(jīng)過同一時(shí)間繼電器作用于信號(hào)。變壓器的過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)稱過負(fù)荷引起的過電流。 零序電流 Ⅰ段靈敏系數(shù)按變壓器母線處故障校驗(yàn)， Ⅱ段按相鄰元件末端故障校驗(yàn)。 零序電流保護(hù) Ⅱ段的動(dòng)作也按式 0000 整定只是式中的 lxsetI?Ⅰ 應(yīng)理解為相鄰元件零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。 零序電流保護(hù) Ⅰ段的動(dòng)作電流按下式整定 set rel b lx setI K K I ??Ⅰ Ⅰ 式中 relK — 可靠系數(shù)，取 ； bK — 零序電流分支系數(shù)； lxsetI?Ⅰ — 相鄰元件零序電流Ⅰ段的動(dòng)作電流。由于是雙母線運(yùn)行，在另一條母線故障時(shí)，零序電流保護(hù) 圖 29零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯 應(yīng)斷開母聯(lián)斷路器 QF,使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。 圖 29所示是雙繞組變壓器零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯。零 序電流保護(hù)在配置 上要考慮縮小故障影響范圍的問題。 中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無例外的都采用零序過電流保護(hù)作為變壓器接地后備保護(hù)，零序電流保護(hù)通常采用兩段式。接于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保護(hù)。此時(shí)可采用兩組低電壓繼電器分別接在變壓器兩側(cè)的電壓互感器上，并用觸電并聯(lián)的方法提高靈敏性。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 電流繼電器靈敏度的校驗(yàn)方法與不帶低壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)相同。所以高壓側(cè)取值比較高。 采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于 變壓器的額定電流整定。 過電流保護(hù)按躲開可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流小整定，啟動(dòng)電流比較大，只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓互感器將誤動(dòng)作，因此在實(shí)際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能，具體邏輯此處從略。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁電流全部流入差動(dòng)繼電 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 28 maxI??與變壓器容量 TS 的關(guān)系曲線 器中，形成不平衡電流，即 unbII?? （ 221） 正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過額定電流的 2%～ 5%，對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)； 變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復(fù)時(shí)：變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。 27 雙繞組單相變壓器等效電路 將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效 電路如圖 27所示。 故障初始：電流互感器不飽和，不平衡電流不大；幾個(gè)周波后 :電流互感器開始飽和，不平衡電流逐漸達(dá)到最大值；隨著一次電流非周期分量的衰減：不平衡電流又逐漸下降 并趨于穩(wěn)態(tài)不平衡電流。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，必須 考慮非周期分量引起 的暫態(tài)不平衡電流。導(dǎo)致不平衡電流的瞬時(shí)值較穩(wěn)態(tài)量大，非周期分量系數(shù)就是考慮這個(gè)因素而引入的。 10%誤差曲線 — 電流互感器誤差達(dá)到 10%時(shí)，一次電流與