第三部分 发电机继电保护整定计算
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3.1 发电机保护的种类
• 根据《继电保护和自动装置技术规程》DL400-91的规定，在容量为1000kW以 上的发电机上，按不同容量和机组特点的要求，可能装设以下保护装置：
• (1)纵联差动保护； • (2)定子绕组接地保护。 • (3)横联差动保护。 • (4)负序过电流保护 • (5)电压元件闭锁的电流保护和过负荷保护 • (6)失磁保护 • (7)转子回路接地保护 • (8)强行励磁，强行减磁 • (9)水轮机过电压保护
Kts ——电流互感器同型系数；
• （2）躲开电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷电流
I op.c侧的最大负荷电流，当无法确定时，可用
基本侧变压器的额定电流。
• 选用上两式计算得出的最大值作为选用值，并折合至二次侧，这样
差动继电器动作值为
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• 对于l00MW及以下的发电机，当与系统并列运行时，可简化装设电 流速断保护，代替纵联差动保护。 3.2 纵联差动保护整定计算
• BCH-2型发电机差动保护整定计算：
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• 图3-1 发电机纵差保护原理接线
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• 由BCH-2型差动继电器构成的差动保护，因有直流助磁特性，因而 当非周期分量出现时，继电器的动作电流就大为增加，从而提高了 外部短路时暂态不平衡电流的性能。这时，继电器在无直流助磁时， 继电器的动作安匝为60±4安匝；当它用于保护发电机时，其动作电 流可在1.5~12A范围内调整。差动保护的整定步骤如下：
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• •
•
3灵．I敏k灵.m度i敏n—计度—算检为发验电机出口两相K短s路en 时，I流Iko.p过m.bi保n 护的≥最2小短路电流。可
取单机方式或当系统最小方式下发电机故障时。
• 4．电流回路断线信号
• 按躲过发电机正常运行情况下最大不平衡电流整定。但对继电器来 讲，当电流互感器二次回路断线时，继电器还应满足热稳定要求。 通常这是保护动作电流的决定条件，因此一般选择为
至一次。其二次值的计算见有关资料。
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I op.r .c al
K I con op.cal nTA
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K con
—— 接线系数；
差动线圈匝数W为w：.cal
AW0 I op.r .ac l
• 2．短路线圈抽头选择
• 由于短路线圈的匝数越多，直流助磁作用愈强，躲开非周期分量的性 能也愈好。但在保护范围内短路，故障电流初始值中也含有非周期分 量，差动继电器要等到非周期分量误减到一定程度后动作，所以保护 动作慢，因此作为发电机差动保护，短路线圈匝数应少一些，一般取 “A-A”。
Iop (0.2 ~ 0.3)I N
• 电流互感器的变比选择为：
nTA
0.25I N 5
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3.4 发电机的单相接地保护
• 3.4.1 发电机定子接地故障电流计算 • 根据安全的要求，发电机的外壳都是接地的，因此，定子绕组因绝
缘破坏而引起的单相接地故障比较普遍。当接地电流比较大，能在 故障点引起电弧时，将使绕组的绝缘和定子铁心烧坏，并且也容易 发展成相间短路，造成更大的危害。我国规定，当接地电容电流等 于或大于5A时，应装设动作于跳闸的接地保护，当接地电流小于5A 时，一般装设作用于信号的接地保护。 • 在中性点不接地的发电机中，定子单相接地电流是经过定子绕组和 其相连的电网对地电容电而流通的。如图4-4。
Iop.cal 0.2I N / nTA
• 动作时限应大于后备保护动作时限。
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3.3 发电机横差保护整定计算
• 在大容量发电机中，由于额定电流很大，其每相都是由两个（或更 多个）并联的绕组组成的，如图4-2、图4-3所示。在正常情况下， 两个绕组中的电动势相等，各供出一半的负荷电流。而当任一个绕 组中发生匝间短路时，两个绕组中的电动势就不再相等，因而会由 于出现电动势差而产生一个均衡电流，在两个绕组中环流。因此， 利用反应两个支路电图4-2 大容量发电机内部接线示意图
1 K re
(Krel 3I0G
Krel Iunb )
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K re—l —可靠系数，当接地保护带0.5～1s的动作时限时，取2~3，
其中较大的动作时间，采用较小的值。
K r—el —可靠系数，取1.5
3I 0G——被保护发电机之电容电流
Iunb——发电机外部短路时，变流器产生的最大不平衡电流一次
值。 • 其中一次不平衡电流与多种因素有关，故先计算其二次值，再折算
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• 图4-4 发电机内部单相接地时的电流分布
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各相对地电压： 故障点的零序电压：
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• 发电机的接地电容电流和电网接地电容电流分别为：
• 3.4.2 利用零序电流构成的定子接地保护
• 保护定值的整定：按躲过发电机外部发时生单相接地并伴随两相短 路时产生的最大不平衡电流来整定，即：
I op
• 流之差的原理，即可实现对发电机定子绕组匝间短路的保护。
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图4-2 大容量发电机内部接线示意图
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图4-3 发电机绕组匝间短路的电流分布 （a）在某一绕组内部匝间短路；（b）在同相不同绕组匝间短路
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• 横差保护的整定：
• 保护装置的动作电流按躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡 电流整定。由于不平衡电流数值难以确定，因此实用上按下式整定， 即：
• 1．动作电流的计算 • （1）按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流整定：
Iop.cal K I rel unb. max Krel Kts fer I k. max
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• 式中
K r—el —可靠系数，取1.3；
I k—.ma—x 最大外部短路电流周期分量；
f er——电流互感器相对误差，取0.1；