【正文】 地保護(hù)硬連接片 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地 ＆ ＆ t t 保 護(hù)動(dòng) 作 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 17 負(fù)序電壓繼電器返回，低電壓繼電器又接在相間電壓上。 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)起動(dòng)元件由一個(gè)過(guò)濾式負(fù)序電壓繼電器 FYG和一個(gè)低電壓繼電器組成。 一． 發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)由過(guò)電流元件、復(fù)合電壓元件和 TV斷線閉鎖元件組成，對(duì)于自并勵(lì)的發(fā)電機(jī)組還需要增加記憶元件，作為后備保護(hù)。為此發(fā)電機(jī)裝設(shè)了反映外部故障的過(guò)電流保護(hù)。 二．定值整定 set???? 式中 set? —— 轉(zhuǎn)子連點(diǎn)接地時(shí)位置變化的整定值 接地位置變化動(dòng)作值一般可以整定為（ 5%～ 10%） mU （ mU 為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 16 電壓）；動(dòng)作時(shí)限避開(kāi)瞬時(shí)出現(xiàn)的兩點(diǎn)接地故障整定，一般為 ～ 。所以，在一點(diǎn)接地故障后，保護(hù)裝置繼續(xù)測(cè)量接地電阻的位置，若再發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，則以測(cè)得的 ? 值將變化。因此對(duì)于發(fā)電機(jī)很 有必要裝設(shè)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。 負(fù)序功 率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理框圖如下圖所示： 保護(hù)的動(dòng)作電壓 0,opU 按躲過(guò)外部嚴(yán)重故障時(shí)的最大不平衡基波零序電壓和三次諧波零序電壓整定即： 負(fù)序功率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理方框圖 l－三次諧波濾過(guò)器； 2－斷線閉鎖保護(hù)； 3－跳閘出口 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 15 01 ,m ax0 , 03 ,m ax,3op relrelopglU k UkUUk?? 式中 01,maxU —— 最大基波零序電壓，一般取 ～ 03,maxU —— 最大三次諧波零序電壓，一般取 40V relk —— 可靠系數(shù)，取 ,3glk —— 基波對(duì)三次諧波濾過(guò)比，微機(jī)型保護(hù)的 ,3glk 取值均大于 100。當(dāng)發(fā)電機(jī)外部短路電流較大時(shí)，采用負(fù)序功率方向閉鎖方式，在外部短路時(shí)使保護(hù)退出工作。 由于發(fā)電機(jī)在制造上的原因，正常運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)三次諧波電動(dòng)勢(shì)，使正常運(yùn)行或外部故障時(shí)， TV0 開(kāi)口三角形繞組上出現(xiàn)較大的零序電壓。同理當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)外部相間短路或內(nèi)部匝數(shù)相等的匝間短路時(shí)， TV0 開(kāi)口三角形繞組也不會(huì)出現(xiàn)零序電壓，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。該保護(hù)利用發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，機(jī)端三相對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出現(xiàn)的零序電壓 03U 而構(gòu)成。 1)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常?。? ， 大約在 ％左右，可固定選取 2)故障分量負(fù)序功率方向 ( 2P? )保護(hù)，若裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn) (電流取中性點(diǎn) TA)，僅反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路故障。 sag 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 13 可見(jiàn)，負(fù)序功率的方向隨故障點(diǎn)的位置而變化，利用這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)定子繞組的匝間短路保護(hù)。 1. 故障時(shí)負(fù)序功率方向的分析 以上圖所示“ Y” 接線發(fā)電機(jī)為例。該保護(hù)裝設(shè)在發(fā)電機(jī)的機(jī)端，利用發(fā)電機(jī)外部故障與定子繞組匝間短路時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量及其負(fù)序功率的方向不同而實(shí)現(xiàn)的。因此，保護(hù)需增設(shè) ～ 1s 的延時(shí)，以躲過(guò)轉(zhuǎn)子回路的瞬時(shí)兩點(diǎn)接地故障。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流為 式中 ,gnI —— 發(fā)電機(jī)定子繞組的額定電流 .( ~ )op g nII?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 12 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí)，由于轉(zhuǎn)子回路的磁通勢(shì)平衡被破壞，而定子同一相的兩個(gè)分支繞組并不是完全位于相同的定子槽中，因而其感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)不同，定子繞組并聯(lián)分支中性點(diǎn)連線上又較大的電流流過(guò)，將造成橫差保護(hù)誤動(dòng)。 （ 4）保護(hù)存在死區(qū) 有上述分析可知，單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)又一定的死去。0I 和 0I 。 （ 2）當(dāng)定子繞組的同分支匝間短路時(shí) 當(dāng)同分支匝間短路時(shí)，由于故障支路和非故障支路的電動(dòng)勢(shì)不等，有環(huán)流 0I 產(chǎn)生，中性點(diǎn)連線上的電流互感器有故障 電流 kI 流過(guò)當(dāng)kI 電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。 (1) 正常運(yùn)行或外部故障時(shí) 保護(hù)裝置中裝設(shè)了三次諧波濾過(guò)器 1，以消除三次諧波電流 的影響，提高靈敏度。 縱差 TA 縱差 TA 縱差 TA 縱差 TA 機(jī)殼 通常又稱該保護(hù)為高靈敏的單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 如下圖所示，單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)采用一只電流互感器，裝于兩分支繞組中性點(diǎn)的連線上，利用分支繞組中性點(diǎn)之間連線上流過(guò)的零序電流來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 一．單元件式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行情況下，每相定子繞組的兩個(gè)分支上電勢(shì)相等，各供出一半的負(fù)荷電流；當(dāng)任一相繞組中發(fā)生匝間短路時(shí)，兩個(gè)? ?2 2 1 11r u n bTAI I I I I IK? ?? ? ??? ? ?－ －? ?2 2 1 11 kr T A T AII I I I IKk? ?? ? ??? ? ? ? ?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 10 繞組中的電勢(shì)不相等，因而在兩個(gè)分支繞組中產(chǎn)生環(huán)流。因此在發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)定子匝間短路的匝間保護(hù)。每個(gè)分支的匝間或分支之間的短路，就稱為發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路故障。 2. 變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí) 保護(hù)動(dòng)作將故障切除。如下圖所示雙繞組變壓器為例，分析變壓器縱差保護(hù)原理。如圖 14 所示雙繞組變壓器縱差保護(hù)單相原理接線圖。 變壓器縱差保護(hù)基本原理與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理相似，按比較被保護(hù)變壓器各側(cè)電流的大小和相位的原理構(gòu)成。 若只有一相縱差元件動(dòng)作而無(wú)負(fù)序電壓時(shí)，判為 TA 斷線；若負(fù)序電壓長(zhǎng)時(shí)間存在而無(wú)差電流時(shí)，判為 TV 斷線 第二節(jié) 變壓器縱差保護(hù) 一．變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（簡(jiǎn)稱縱差保護(hù)）不但可以正確區(qū)分內(nèi)、外的短路，而且能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障。 U2 ≥ 1 TA斷線 三 ．發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)邏輯框圖 當(dāng)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的二相或三相差動(dòng)元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，縱差保護(hù)才出口跳閘；為防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)另一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障發(fā)生，12opI I I? －?cos21 ?IIS ??resI ?1 2 1 2 c o sI I S I I ?? ? ?t/o TV斷線 U相差動(dòng) V相差動(dòng) W相差動(dòng) 二相或三相差動(dòng)元件動(dòng) 作 U相差動(dòng) V相差動(dòng) W相差動(dòng) 只一相差動(dòng)元件動(dòng)作 amp。標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)的動(dòng)作電流、制動(dòng)電流及其動(dòng)作判據(jù)為 1bK?1bK?? ?o p . m i n r e s . m i no p . m i n r e s . m i n r e s . m i no p r e so p r e s r e s r e sI I I II I K I I I I??? ? ? ?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 7 跳閘出口 動(dòng)作電流 制動(dòng)電流 動(dòng)作判 據(jù) 式中 ? — 1I 和 2I 之間的相位差 ； S— 標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)，通常取 （ 1） 當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外短路時(shí) ， 1I = 2I ? =0， 制動(dòng)量最大，動(dòng)作量最小，保護(hù)可靠不動(dòng) （ 2） 當(dāng) 保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí)， 1I = 2I ? = 0180 ，制動(dòng)量為負(fù)值，呈現(xiàn)動(dòng)作作用，動(dòng)作量最大，保護(hù)動(dòng)作，且靈敏 顯然，采用標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)可以大大提高反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的靈敏度。 2. 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理 標(biāo)積制動(dòng)式發(fā)機(jī)電縱差保護(hù)是利用基波電流相量的標(biāo)量構(gòu)成的比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)，是相量幅值比率制動(dòng)的另一種形式。 (1) 動(dòng)作電流和制動(dòng)電流的定義 為確保比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)正確動(dòng)作，動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為： 動(dòng)作電流 制動(dòng)電流 不完全縱差動(dòng)保護(hù)原理接線圖 （ a）中性點(diǎn)側(cè)引出 6個(gè)端子 （ b）中性點(diǎn)側(cè)引出 4個(gè)端子 TA1 TA1 TA2 TA2 12op bI I K I? －1212res bI I K I??發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 6 12,1bbIKKI??式中 opI— 動(dòng)作電流 resI — 制動(dòng)電流 1I — 機(jī)端側(cè)定子相電流 2I — 中性點(diǎn)側(cè)定子全相電流或分支繞組電流 K—— 平衡系數(shù)， ，當(dāng) 時(shí)為完全縱差保護(hù)接線方式 時(shí)為不完全縱差保護(hù)接線方式。一下對(duì)常用的兩種原理進(jìn)行介紹。所以，兩者的基本原理相同， 只是在保護(hù)的整定 計(jì)算時(shí)有所不同 。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理接線示意圖 G ● ● ● ● 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 5 不完全縱差保護(hù)之所以能夠反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部各種短路和開(kāi)焊故障，不同相間和不同匝章間存在或大或小的互感聯(lián)系，當(dāng)未裝設(shè)互感器的非故障定子分支繞組中感受到故障的發(fā)生，使不完全縱差保護(hù)動(dòng)作。 2. 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)是一種能同時(shí)反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路、匝間短路和分支繞組開(kāi)焊故障的新型發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)。 1. 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù) 發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)每相定子繞組首末兩端全相電流的大小和相位的原理構(gòu)成的。 異常保護(hù)用以反映各種可能對(duì)發(fā)變組造成危害的異常運(yùn)行工況，發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 4 包括可能不利于動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的異常工況，不過(guò)這些工況可能不會(huì)很快或不會(huì)直接造成對(duì)機(jī)組的破壞，為異常工況配置的保護(hù)通常也歸于后備保護(hù)的范疇。另外，還需要考慮發(fā)變組主保護(hù)失 效，以及輔機(jī)和外部相連系統(tǒng)的故障對(duì)發(fā)變組的破壞問(wèn)題，也需要配置保護(hù)，通常稱為后備保護(hù)。 故障保護(hù)用以反映保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的各種相間短路、匝間短路及接地短路等各種類型的短路故障。各項(xiàng)保護(hù)功能投退和整定操作清晰 簡(jiǎn)便，支持現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和調(diào)整功能，易于使用和維護(hù)； ，配置靈活，以滿足緊急狀態(tài)下不同的動(dòng)作要求和允許根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件方便地進(jìn)行調(diào)整。目前 國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成各種不同的保護(hù)功能的配置方案，這些都大同小異，但又各具特點(diǎn)。此外對(duì)大容量變壓器，由于其額定工作條件下的磁通密度接近于鐵心的飽和磁通，在過(guò)電壓或低頻率的等異常運(yùn)行方式下，還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。 原因有 (1:導(dǎo)體之間點(diǎn)氣接觸不良或鐵芯故障，在變壓器油中可能產(chǎn)生間歇性電弧 （ 2：冷卻媒介不足將使變壓器油溫升高，如油位過(guò)低或油路阻塞，容易在繞組上產(chǎn)生局部熱點(diǎn) （ 3：分接開(kāi)關(guān)故障，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配不合理，造成變壓器的繞組過(guò)熱 變壓器最常見(jiàn)的是外部故障，是油箱外部絕緣套管及引出線上的故障，可能導(dǎo)致出線的相間 短路或單相接地短路。 ： 原因有 (1:高壓或低壓繞組相間短路 （ 2:中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路 （ 3:高壓或低壓繞組的匝間短路