发电机微机复合压启动的过电流保护原理及整定方法
浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩
一、复合压启动的（记忆）过电流保护基本作用原理
发电机复压（记忆）过流保护电流元件取发电机中性点侧定子电流，低电压或复合电压取自机端。

保护作发电机、发电机变压器组相间短路故障的后备保护。

1）复合电压元件
满足下列条件之一时，复合电压元件动作。

op l U U < op U 为低电压整定值，l U 为三个线电压中最小的一个； op U U .22> op U .2为负序电压整定值，2U 为负序电压（取相电压值）。

2）过流元件
过流元件接于电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，保护动作。

op I I > op I 为动作电流整定值。

3）TV 异常复压闭锁
机端TV 出现异常时，复合电压是否动作取决于“TV 异常复压闭锁元件”控制字的整定。

“TV 异常复压闭锁元件”控制字的整定及含义：
TV 异常复压闭锁元件为“1”—TV 异常后闭锁复压元件判据判别，闭锁保护动作；
TV 异常复压闭锁元件为“0”—TV 异常后复压元件满足动作条件，保护为过流保护。

二、复压（记忆）过流保护逻辑框图见图1：
发电机复压（记忆）过流保护作为发电机的后备保护，当用于自并励发电机的后备保护时，电流带记忆功能。

复压（记忆）过流保护由复合电压元件、三相过流元件“与”构成，过流的记忆功能可投退。

复压（记忆）过流保护配有两段各一时限，若保护出口跳分段或母联时，应不投入记忆功能。

图1 复压(记忆)过流保护逻辑框图
三、发电机复压过流保护整定：
1、低电压元件整定：
低电压元件为最小线电压，按躲过最低运行电压整定。

1）对于汽轮发电机，动作电压可按下式整定：
Uop=0.6Ugn
2）对于水轮发电机，动作电压可按下式整定：
Uop=0.7Ugn
式中Ugn为发电机机端电压互感器变比。

灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验。

Ksen=Uop/I(3)k.max×Xt
式中： I(3)k.max为主变高压侧母线金属性三相短路时的最大短路电流；
t
X为变压器电抗，取
t
t
Z
X=。

要求灵敏系数
2.1
≥
sen
K。

低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。

2、负序电压元件整定：
负序电压元件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般取：
Uop.
2
=（0.6～0.8）Ugn
式中：Ugn为发电机机端电压互感器变比。

灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。

Ksen=Uop/I(3)k.max×Xt
式中：式中：I (3)k.max 为主变高压侧母线金属型三相短路的最大短路电流（二次值）；Xt 为主变电抗，取Xt=Zt. 要求灵敏系数Ksen>1.5。

3、过流元件整定计算：
电流元件按躲过最大负荷电流整定，电流元件的动作电流按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定：
Iop=Krel ·Ign/Kr 式中：
rel
K 为可靠系数，取1.3~1.5；r K 为返回系数，取0.85～0.95；
gn I 为发电机一次额定电流；TA n 为电流互感器变比。

灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。

Ksen=I (2)k.min/Iop
式中： I (2)k.min 为主变高压侧母线两相短路时，流过保护的最小短路电流。

要求灵敏系数2
.1 sen K 。

延时整定：
保护延时：需要躲过振荡过程所需要的时间(一般为 1.0~1.5s)，大于相邻元件主变保护的后备保护延时，小于发电机安全的允许时间。

保护投入电流记忆功能时，过流元件启动后最大记忆时间为10s ，保护最大延时应小于10s 。

记忆功能整定：
投入电流记忆功能时，过流元件启动后会记忆10s 时间，防止机端相间故障时随着电压下降过快，电流下降过快，使保护返回。

若保护单独动作跳母联、分段等外部设备时应退出记忆功能，否则保护会扩大跳闸范围。

保护分两段记忆功能可单独投退。

四、WFB-820A 系列微机发电机复合压启动的过电流保护整定实例
3、网络等效阻抗图
升压变压器电抗:X*1B =10Ud%*Sj/Se=13.31×103/160000=0.0832；
发电机电抗:X*U =(X,,d%/100)·(Sj·COSø/Pe)=17.64%·100·0.85/135=0.1111 高厂变电抗:X*2B =10Ud%*Sj/Se=10.19×103/20000=0.5095
厂变低压侧至出线断路器之间有4根3×240mm2长度为105米的铜芯电缆；其参数为：
电缆线路电抗: X*L =X×L×Sj/U2p=0.08×0.105×100/4×6.32=0.0053
X0*=0.35×X*L =0.001855
由于封闭母线尺寸较短,截面大,阻抗值太小,本工程忽略不计.对6KV出线段，本阻抗图只列出其中一回。

系统
图2、大方式下正序网络等效阻抗图
系统
图3、小方式下正序网络等效阻抗图3.1.运行小方式下,d1发生三相金属性短路电流：
3.1.1.发电机1G供给短路电流：
X*=0.1111+0.0832=0.1943；
X*js=X*×Se/Sj=0.1943×158.8/100=0.308
由X*js=0.308在短路电流运算曲线查得I*=3.4；
发电机额定电流(基准电压为230KV)：
I*j=Se/√3×Uf ,n=158.8/√3×230=0.399KA
I(3)d1=I*j×I*d=3.4×0.399=1.35KA
3.1.2.运行大方式下,d1发生三相金属性短路电流：
X*=(0.0165)//（0.1111+0.0832）=0.0152
I(3)d.min=Ij/ X*Σ=0.251/0.0152=16.51KA
3.1.3.运行大方式下,d2发生三相金属性短路电流：
X*=(0.0165+0.0832)//0.1111=0.05255
I(3)d.min=Ij/ X*Σ=4.18/0.05255=79.5KA
4、发电机复合电压过流保护整定计算
发电机复合电压过流保护取机端、中性点电流，变比为8000/5A.
4.1.电流继电器的整定计算
电流继电器的动作电流应按躲过发电机额定电流整定:
Iop=Krel·Ign/Kr=1.3×4.153/0.85=6.35A
式中：Krel为可靠系数，取1.3～1.5；Kr为返回系数，可取0.85～0.95；Ign 为发电机额定电流二次值。

电流继电器的灵敏系数校验
Ksen=I(2)k.min/Iop
I(2)k.min=√3×I(3)k.min/2=√3×1350/2=1169A
Ksen=1169×242/6.35×13.8×1600=2>1.2
式中：I(2)k.min为主变高压侧母线两相金属性短路时流过保护的最小短路电流（二次值）.
4.2.低电压保护
元件取线电压，动作电压Uop可按下式整定:
对于汽轮发电机：Uop=0.6Ugn=60V.
式中：Ugn为发电机额定线电压（二次值）.
灵敏系数应按主变高压侧母线三相短路的条件校验：
Ksen=Uop/I(3)k.max×Xt
Ksen=60/[(16510×242/13.8×1600)×0.1331]=60/24=2.5>1.2
式中：I(3)k.max为主变高压侧母线金属型三相短路的最大短路电流（二次值）；Xt为主变电抗，取Xt=Zt.
4.3.负序电压继电器的整定计算
负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般可取：Uop.2=(0.06～0.08)Un=0.08×57.74=4.62V。

式中：Un为额定相电压二次值。

灵敏系数按主变高压侧母线短路时，保护安装处的最小负序电压进行校验。

计算得Ksen>1.5。

4.4. 时间元件整定
按大于升压变后备保护的动作时限整定，本工程t=5s。

4.5. 复合电压过流保护I段：按躲过主变高压侧出口短路时流过的三相短路电流整定，即：4×6.35=25.5A。

t=10s。