7 发电机继电保护
#内容提要： 1、发电机继电保护配置 2、发电机定子相间、匝间短路保护 3、发电机定子、转子接地故障保护 4、发电机低励失磁保护
1 发电机继电保护配置 配置原则：尽量完善、合理。100MW以上发电机03 年年故障率为3.91次/百台.年,其中相间故障7.14%,匝间 9.51%,铁芯28.57%,定子接地30.95%. 正确动作率97.02% 1.1、主保护：通常采用双重快速保护 1.2、后备保护 ：阻抗、复合过流、序电压电流、谐波 I1 I 2COS
i1 arg , K brk 为标积制动系数。 i2
标积制动原理与比率制动一样。区外故障时的制动效果 与比率制动相同。区内故障时，由于标积反应电流间相位 的余弦，当相位大于90度时，右边为负值，提高了内部故 障时的灵敏度。 2.2 发电机匝间保护 发电机匝间保护有多种方案。 2.2.1 横差保护 大容量发电机，每相都是由两个及以上并联的绕组组成 ，任一个绕组中发生匝间短路时，两个绕组中的电势就不 相等，产生环流。反应两个支路电流之差的原理 叫横差 动保护。
(2)灵敏度校验：
K sem
I k min I op
小短路电流. Ik.min的计算应考虑以下两因素： ① 发电机与系统并列运行以前，在其出线端发生 两相短路，此时，差动回路中只有由发电机供 给的短路电流。
其中Ik.min为发电机内部故障时流过保护装置的最
② 发电机采用自同期并列时 ( 此时发电机先不加 励磁，因此，发电机的电势)，在系统最小运行 方式下，发电机出线端发生两相短路，此时， 差动回路中只有由系统供给的短路电流。 对灵敏系数的要求一般不应低于2。
(9)阻抗保护。作为相间故障的后备保护。 (10) 过励磁保护。 （11）发电机逆功率保护。 （12）振荡失步保护。
2 发电机的相间短路和匝间短路保护 2.1发电机纵差保护原理及整定计算原则 2.1.1 定子电流纵差保护原理
A 相差动元件动作 i2 * İ2 * 发电机差动 G İ1 * * C 相差动元件动作 İNa,b,c I/V 发电机中性点 TA 断线检测 TA 断线信号 i1 İTa,b,c 发电机机端 I/V B 相差动元件动作 1 & 差动出口
例如某600MW发电机继电保护配置: (1) 发电机比率制动差动保护。 (2) 发电机励磁机(或励磁变)差动保护。 (3) 发电机匝间短路保护。 (4) 发电机定子接地保护。 (5) 定子电流保护和负序电流保护。作为双重化 快速主保护的后备保护，反应发电机绕组及引出 线的相间故障和不对称故障。 (6)定子反时限过负荷保护和负序反时限过负荷保 护。 (7) 发电机低励失磁保护。 (8)转子一点接地、两点接地保护
d 1 b 2
( I r I r set时) ( I r I r set时)
不完全比率制动差动电流、制动电流及动作方程 K I I ， 1 b 2 I I K I
Ir
2
( I r I r set ) ( I r I r set )
式中：I1，I2分别为机端，中性点电流或中性点侧分支绕 组电流，Kb为分支平衡系数Kb≥1.0 。
2．发电机比率制动纵差动保护 根据接线方式和位置的不同纵差保护又可分为 完全纵差和不完全纵差 .
(a)中性点侧引出6个端子
Id
(b)中性点侧引出4个端子
动作区 Id·set
图8-5 发电机比率制动纵差保护特性曲线
制动区
o
Ir·set
Ir
(1) 比率制动差动原理：差动动作方程如下：
I d I d set I d I d . set k ( I r I r set )
保护装置的起动电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定 根据对不平衡电流的分析，则
(1)
I opK K rel I dsqmax
I opK 0.1K rel K np K sam I kmax / nTA
当采用措施去掉非周期分量影响时，Knp＝1；当电流互感器型号相 同时Ksam＝0.5；可靠系数一般取为Krel＝1.3
(b)
2 I k IK nTA
(c)
2I k IK nTA
1)、电机电器式横差保护 只用一个电流互感 器1装于发电机两组 星形中性点的联线 上。实质是把一半 绕组的三相电流之 和与另一半绕组三相电流之和进行比较. 注意：三次谐波的不平衡电流 ,当转子回两点接地时， 横差动保护可能误动作，应用延时躲开。 横差保护动作值： I op (0.2 ~ 0.3) I N G 2)、 微机保护横差单元简介 a．保护原理 保护检测发电机定子多分支绕组的不同中性点连线电 流（即零序不平衡电流）I0中的基波成份。 b．定值整定计算
图8-2 发电机差动保护原理接线示意图
图8-3 发电机差动保护逻辑框图
参考方向分别指向发电机母线为正,发电机正常运行 或外部故障时，电流的实际方向与参考方向相同，作用于 I d I1 I 2 0继电器不动作。若当发电机 继电器的电流为， 内部故障时，则实际方向与参考方向相反，即 I I 0 ，继电器因大于整定值而动作跳闸，切 I d 1 2 除机组。 2.1.2 发电机电流纵差保护整定计算 1、小容量发电机的一般性原则
K I I 1 b 2 I d set k I I 1 b 2 K I I r set ) I 1 b 2 I d set k ( 2 I1 Kb I2
(2) 定值取值范围： ① 发电机差动保护最小动作电流可取（0.1~0.3 ）In，发变组差动保护一般为(0.3~0.5)In 。 ②最小制动电流（拐点电流）一不般取发电机 (0.8~1.0) In。 比率制动特性斜率一般取0.3~0.5。 3、标积制动差动原理 判据： 2