四、发电机差动保护一般问题
（二）高性能 CT 饱和闭锁原理
铁芯的铁磁材料有饱和特性，当一次值增加到一定程度后，由于磁通 饱和，电流互感器不再工作于线性区，此时一次电流增大很大，磁通增量 变化很小，饱和后二次电流不在反应一次电流值，可能引起保护误动。
为防止在区外故障时CT饱和可能引起的保护误动作，装置采用差电流 的波形判别作为 CT饱和的判据。故障发生时，保护装置先判出是区内故 障还是区外故障，如区外故障，投入 CT 饱和闭锁判据，闭锁比率差动保 护。
感 应 电 势 大
ɑ2
感
应
ɑ1 电
势
大
图3-8 同相不同分支匝间短路
三、发电机差动保护配置及原理
（2）横差保护分类
1）单元件横差（零序电流型横差） 通过检测发电机两个中性点
连线上的TA电流来实现。 单元件横差适用于每相定子
绕组多分支，且有两个及以上中 性点引出线的发电机。
图3-9 单元件横差保护原理图
三、发电机差动保护配置及原理
（1）完全纵差
接入发电机中性点每相的全部电流。 只能反应相间短路故障，不受同一相不 同分支之间的不平衡电流影响。
（2）不完全纵差：
接入中性点每相定子绕组部分支路 电流。能反应相间短路故障，匝间短路 故障，随着中性点接入分支数的增多， 对于匝间短路保护的灵敏性下降，对于 相间短路的灵敏提高。
动作方程：Id>1.2Ie Id>Ir
四、发电机差动保护一般问题
（五）差动速断保护原理
防止在内部严重短路故障，短路水平高，短路电流很大的情况时， 而使CT饱和，产生很大的制动力矩使差动保护拒动。
当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口。
课件回顾（思考题）
1. 发电机差动保护有哪几种类型？
该保护一开始就带制动特性且差动保护 动作特性较好地与差流的不平衡电流曲线相 配合，降低了起始动作电流定值。提高了内 部轻微故障时保护的灵敏度。
图4-2 差动保护变斜率比率制动 特性图
正常运行：Id为零，Ir 很大，保护不动作。 区外故障：Id很小，Ir 很大，保护不动作。 区内故障：IN方向与正常时相反， Id很大， Ir很小，保护可靠动作。
三、发电机差动保护配置及原理
（一）纵差保护
三、发电机差动保护配置及原理
比较发电机中性点和出口两侧电 流的大小和相位，反应发电机定子绕 组及其引出线的相间短路故障。由于 大型发电机的定子绕组通常由很多分 支组成，按照在中性点侧接入差动元 件分支数的不同分为完全纵差和不完
全纵差。
图3-1发电机纵差保护基本原理
一、差动保护概念
图1-1 差动保护原理图
正常时 内部故障时
一、差动保护概念
二、发电机差动保护特点及分类
（一）发电机差动保护特点
二、发电机差动保护特点及分类
a) 选择性：同时测量并比较被保护设备各端电流的幅值及相位关系，能 正确反应正常运行、区外故障与区内故障的不同；而后备保护仅测量 某一端的电流与（或）电压，为不越级跳闸，其动作值与动作时限必 须与相邻元件配合，或加装方向元件。
一、差动保护概念
图1-1 差动保护原理图
正常时 内部故障时
一、差动保护概念
二、发电机差动保护特点及分类
（一）发电机差动保护特点
二、发电机差动保护特点及分类
a) 选择性：同时测量并比较被保护设备各端电流的幅值及相位关系，能 正确反应正常运行、区外故障与区内故障的不同；而后备保护仅测量 某一端的电流与（或）电压，为不越级跳闸，其动作值与动作时限必 须与相邻元件配合，或加装方向元件。
TA9
四、发电机差动保护一般问题
（一）比率差动保护
四、发电机差动保护一般问题
当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动继电器，造成差动 保护误动作。若外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和， 误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。为防止差动保护误 动作，采用比率差动保护。
四、发电机差动保护一般问题
1）比率差动保护原理
发电机差动保护介绍 培训课件
日期：2020.10.20
目录
一
差动保护概念
二 发电机差动保护特点及分类
三 发电机差动保护配置方案及原理
四 发电机差动保护的一般问题
一、差动保护概念
一、差动保护概念
（一）差动保护理论基础－基尔霍夫电流定律（KCL）
电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的 电流之和等于流出该节点的电流之和。也就是在任一 瞬间，流经该节点的所有电流的代数和恒为零，即 ：
三、发电机差动保护配置及原理
➢ 同一分支的匝间短路
• 发生匝间短路时，由于故障支路和非故障 支路的电势不相等，故有一个环流产生， 这时在差动回路中将流有电流流过。
• 当此电流大于继电器的起动电流时，保护 即可动作于跳闸。短路匝数ɑ越多，环流越 大；当ɑ较小时，保护不能动作，故保护是 有死区的。
感
感
比率制动特性的差动保护接线图， 如图所示，Wr1 、Wr2为制动线圈， Ww 为工作线圈，当外部发生短路故 障时，两个制动线圈中电流大小相等， 方向相同，制动回路有电流输出，而 工作线圈中电流为零，差动回路无输 出，差动保护不动作。
图4-1 比率差动保护原理图
当内部发生短路故障时，两个制 动线圈中电流大小相等，方向相反， 则两侧制动线圈的作用相互抵消；而 流入工作线圈的电流为两侧电流之和， 差动回路有电流输出，差动保护动作。
四、发电机差动保护一般问题
（三）CT断线判别
本侧三相电流中至少一相电流为零；本侧三相电流中至少一相电流 不变；最大相电流小于1.2倍的额定电流。
（四）高值比率差动保护原理
为防止区内严重故障时CT饱和等因素引起的比率差动延时动作， 装置设有高比例和高启动值的比率差动保护，在区内故障CT饱和时也 能可靠正确快速动作。
发电机差动保护介绍 培训课件
日期：2020.10.20
目录
一
差动保护概念
二 发电机差动保护特点及分类
三 发电机差动保护配置方案及原理
四 发电机差动保护的一般问题
一、差动保护概念
一、差动保护概念
（一）差动保护理论基础－基尔霍夫电流定律（KCL）
电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的 电流之和等于流出该节点的电流之和。也就是在任一 瞬间，流经该节点的所有电流的代数和恒为零，即 ：
应
应
电
ɑ电
势
势
大
小
图3-7 同相同分支匝间短路
三、发电机差动保护配置及原理
➢ 不同分支的匝间短路
• 两个不同绕组间发生匝间短路，当ɑ1≠ɑ2 时，由于两支路的电势差，将分别产生 两个环流，差流流过继电器，保护动作。
• 但是当ɑ1-ɑ2之差时很小时，保护将出 现保护死区。例如当ɑ1=ɑ2时，即表示 在电动势等电位上短路，此时没有环 流，保护不动作。
TA5
TA6 TA7
TA8
TA9
O1 不完全裂相横差 O2
O3
O
图3-4 白鹤滩左岸发电机差动保护原理图
TA1 裂相横差I TA4
TA2
TA5
o1 TA0
零序电流型横差I
o2
TA3
TA6
图3-5 白鹤滩右岸发电机差动保护原理图
（二）横差保护
三、发电机差动保护配置及原理
大容量发电机的定子绕组每个支路的匝间和支路与支路之间的短 路称之为匝间短路故障。由于纵差保护不能完全反应同一相的匝间短 路故障，当出现同一相匝间短路故障后，如不及时处理，有可能发展 成相间故障，造成发电机严重损坏，因此大型发电机上还应装设横差 保护。用来反应发电机定子绕组匝间短路（同相同分支匝间/同相不同 分支/线棒开焊）故障。
➢ 转子接地故障的影响。 当转子回路两点接地时，横差保护可能误动作这是因为当转子两
点接地后，转子磁极的磁通平衡遭到破坏，而定子同一相的两个绕组 并不是完全位于相同的定子槽中，其感应电动势就不相等，这样就会 产生环流，使差动保护误动作。
三、发电机差动保护配置及原理
2）裂相横差（三元件横差/分相横差）
A
B
C
O
图3-2 完全纵差保护接线原理图
A
B
C
O
图3-3 不完全纵差保护接线原理图
三、发电机差动保护配置及原理
a
TA10 123456789
b
TA11
不 完 全 Βιβλιοθήκη 差c TA12A
B
C
TA7
TA8
TA9
1234 5678
1234 5678
1234 5678
完
全
完
纵
全
差
纵
差
TA1
TA2
TA3 TA4
制动电流：Ir=IN2+IT2 差动电流：Id=IN2-IT2
四、发电机差动保护一般问题
在实际应用中，由于电流互感器铁心饱和， 以及非周期暂态电流的影响，实际的不平衡电 流与短路电流的关系，如图曲线所示。为便于 整定，一般采用二折线变斜率制动特性，如图 所示，此折线表示保护的动作电流随制动电流 的变化曲线。
正常运行：两中性点等电位，连接线上无电流。 匝间短路：故障相绕组两个分支的电势不等，出现环流通过中性点连 线，该电流大于保护的动作电流时，则保护动作。
三、发电机差动保护配置及原理
影响单元件横差保护正确动作的因素：
➢ 三次谐波的影响。
发电机正常运行时，单元件横差保护中的不平衡电流主要是基波 分量。然而发生外部短路故障时，发电机的三次谐波电动势相位相同， 因此，任一支路的三次谐波电动势与其他支路的三次谐波电动势不相 等时，都会在两组星形接线的中性点连线上出现三次谐波环流，并通 过互感器反应到保护中去。所以，横差保护应装设专用的三次谐波滤 波器，从而降低不平衡电流，提高单元件保护的灵敏度。