继保原理与整定2

§5 变压器保护

§5-1 变压器的纵差保护（作为变压器的主保护）

一、变压器纵差保护的特点

1、变压器高、低压两侧额定电流不同（变压器存在变比nT），故需适当选择高、低压侧TA的变比：nTA低 / nTA高= nT

2、励磁涌流Ily → Ibp （不平衡电流）

变压器的励磁电流I →T原、副边电流折算到同侧后不相等→Ibp）

当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，Il↑↑→ Ily → Ibp↑↑

Ily的特点：

*包含很大成分的非周期分量

*包含大量的高次谐波（以二次谐波为主）

*波形之间出线间断（间断角为 ）

防止Ily影响的措施

*采用具有速饱和铁心的CJ

*利用二次谐波制动

*利用波形间断制动或波形不对称制动（正半波与负半波不对称）

2、变压器两侧电流相位差 → Ibp

Y/ -11接线的变压器： 正序：T的 侧超前 侧：30 ；

负序：T的 侧落后 侧：30

相位校正措施：

T的 侧：三个二次电流：

I ；I I I ；II1a2b3c

T的 侧：三个二次电流：

Y 1(I Y I Y)；I Y 1(I Y I Y)；I Y 1(I Y I Y) I1ab2bc3ca对于常规保护，T的 侧三个TA接成Y形，T的Y侧三个TA接成 形。

对于微机保护，可在内部实现相减处理。

负序分量分析与正序类似，同样可起到相位校正作用。

一次侧零序电流只存在于变压器Y侧，而Y侧两两相减，故二次无零序电流。 微机保护也可采用：

T的Y侧在内部取I 1Y=I aY－I 0Y，I 2Y=I bY－I 0Y，I 3Y=I cY－I 0Y；

1 1 1 T的 侧在内部取I 1 =(Ia－Ic)，I 2 =(Ib－Ia)，I 3 =(Ic－Ib) 33

3、计算变比与实际变比不同 → Ibp

计算变比≠实际变比→变比配合关系nTA低 / nTA高= nT不满足→ Ibp

对常规保护，采用自耦变流器TAA调平衡

对微机保护，采用内部比例系数调平衡

4、两侧电流互感器型号不同 → Ibp

整定时考虑，引入同型系数Ktx：

同型时： Ktx =0.5

不同型时：Ktx =1.0

5、变压器带负载调压 → Ibp

调压（调分接头）→ nT变化→ 变比配合条件nTA低 / nTA高= nT不满足 → Ibp

整定时考虑躲过（引入分接头调整相对误差）。

6、变压器纵差保护的最大不平衡电流计算（采取各种措施后）

Ibp.max = (Ktx·fi＋ U＋ m)·Id.w.max /nTA

fi ：TA最大误差，取10%，即0.1

U：带负载调压引起的相对误差，取调压范围的一半

m：自耦变流器TAA调整时的相对误差，初步计算时取0.05；对微机保护无调整误差， m取0。

Id.w.max /nTA：外部故障的最大短路电流折算到二次侧的值

二、具有比例制动和二次谐波制动的纵差保护及整定计算

1、比率制动特性的整定

比率制动特性：

其中：差动电流Icd=|I I+I II | （对三卷变：Icd=|I I+I II +I III |）

制动电流Izh=

动作条件：

Icd > Idz.min 当Izh ≤ Izh.min时

Icd > Kzh( Izh - Izh.min) + Idz.min 当Izh > Izh.min时

(1) 最小启动电流Idz.min

原则：躲过最大负荷状态下的差动不平衡电流。

一般按经验公式：Idz. min=(0.4~0.5) Ie.2 （Ie.2：二次额定电流）

(2) 拐点电流Izh.min

原则：在额定负荷状态下不需制动，大于额定负荷电流后才需制动

一般取Izh.min=(0.5~0.7) Ie.2

(3) 制动特性斜率Kzh：躲过外部短路的最大不平衡差动电流。

最大不平衡电流为：Ibp.max =(Kfzq·Ktx·fi+ U+ m)·Id.w.max /nTA

最大制动电流为：Izh.max =Id.w.max /nTA

则：制动特性斜率Kzh=(Kk·Ibp.max－Idz.min)/(Izh.max－Izh.min) 1 |II－I II | （对三卷变：一般取Izh=max{|I I|、|I II|、|I III|}） 2

为简单起见，当Izh.min <<Izh.max时，可直接取：

Kzh =Kk·Ibp.max /Izh.max =Kk·(Kfzq·Ktx·fi+ U+ m)

一般按经验公式：Kzh =0.4~0.5

(4) 内部短路灵敏度校验

用系统最小运行方式下，T出口金属性短路的最小短路电流周期分量Id.ck.min校验： 计算在Id.ck.min情况下相应的制动电流Izh，由比率制动特性查出（算出）对应Izh的动作电流：Idz= Kzh( Izh - Izh.min) + Idz.min

要求灵敏系数Klm =Id.ck.min / Idz >2.0

2、二次谐波制动

励磁涌流→二次谐波→闭锁保护

闭锁（制动）条件：Icd.2/ Icd.1 > K2

Icd1、Icd2：差动电流的基波、二次谐波模值，

K2：二次谐波制动比（定值），K2的选取：

距电源较近的中小型T：13%~15%

容量较大的T：16%~18%

大型发-变组：18%~20%

（涌流制动出口可采用分相涌流制动方式，也可采用三相涌流制动“或”门输出方式）

3、差动速断的整定

接于超高压长线路（或附近有无功补偿设备）的变压器内部某些不对称短路及变压器严重内部短路时→短路初期有较大二次谐波分量而制动保护→延误保护动作。加速差动保护动作的措施：

(1)、采用差动速断加速：差动电流大于最大可能的励磁涌流时则取消二次谐波制动而立即出口跳闸。

差动速断动作电流：Idz=Kk Ily.max/nTA （Ily.max：最大励磁涌流，Kk：可靠系数，取1.15~1.3） 一般经验公式：大型发-变组：Idz = 4倍Ie.2 ，

大容量变：Idz=(4~6) Ie.2

中小容量变：Idz=(8~10) Ie.2

(2)、其他措施

*低压加速：当出现较低端电压时取消励磁涌流判据。（励磁涌流时变压器端电压较高，内部故障时变压器端部残压较低）

低压加速判据：U < Ku Ue.2 （Ue.2：二次额定电压，Ku：加速系数，取0.65～0.7） *记忆相电流加速：变压器差动保护启动前，若不是空载也不是外部故障切除后的电压恢复过程，则取消励磁涌流判据。

取消励磁涌流判据的条件： IΦ0 > Il.0 （说明不是空载投入）

且 IΦ0 ≤ Ifh。max （说明不是外部故障切除过程）

（IΦ0：启动前一周期的相电流；Il.0：空载励磁电流；Ifh。max：最大负荷电流）

三、与励磁涌流无关的纵差保护

1、分侧纵差保护

对于每一绕组都有两个引出端子的变压器（如超高压的三个单相变压器组）可采用分侧纵差。即在变压器两侧分别单独构成纵差保护。

分侧纵差优点：

(1)由于是电路直接联系，无励磁电流问题，也就与励磁涌流无关。

(2)保护两侧不存在相角差问题，因此两侧TA皆可采用Y形接线→Iunb小，灵敏度高（尤其对于单相接地短路有较高灵敏度）

(3)保护两侧TA同型同变比→Iunb小（不存在变比不匹配问题），且分接头调压不产生Iunb。

(4)保护原理简单，装置可靠，整定调试方便。

分侧纵差缺点：

(1)要求T的每一绕组有两个引出端子→应用范围受限

(2)需要两套纵差保护装置（每侧一套）→设备增加

(3)不能反映常见的匝间短路（匝间短路只能单纯依靠瓦斯保护或另加其他匝间短路保护）

2、零序差动保护

(1) 零序差动保护特点：

①只反映接地短路，不反映相间短路。

②由于是反映零序电流分量，该保护的不平衡电流较小。

③由于是电路直接联系，不存在励磁涌流问题。

④一般纵差保护在T的Y侧纵差范围内单相接地短路时，由于T两侧二次皆已不存在零序分量，则保护的Klm较低，尤其是Y侧绕组单相接地短路时有可能出现与外部短路类似的穿越电流，则保护Klm更低，而零序差动保护在T内单相接地短路时则有较高的灵敏度。

(2) 零序差动保护整定

同样采用比率制动特性

①最小启动电流Idz.min=(0.3~0.4) Ie.2

②拐点电流Izh.min=(0~0.1) Ie.2 （正常运行或相间短路时，无制动电流）

③制动特性斜率Kzh=0.3~0.5

④灵敏系数要求：>1.5~2

§5-2 变压器的过电流保护

一、变压器过流保护概述

过流保护作用： ┌ 作为内部短路时的近后备

└ 作为外部短路时的远后备

Idz =KKIfh.max Kh

Ifh.max的考虑：

(1) 对并联运行变：考虑突然切除一台时出现的过负荷。

设有n台同容量变并运，则：Ifh.max =nIe.T n 1

(2) 对降压变：考虑低压侧电动机自启动的影响。

Ifh.max = Kzq·Ie.T （Kzq：电动机自启动系数）

由于Ifh.max较大→Idz较大→Klm↓（需采取措施）

二、低电压闭锁的过流保护

电流元件 同时启动→整套保护启动 电压元件

电流元件整定时，不考虑变压器过载情况，而按额定值整定：

Idz =KK1.2Ie.T=Ie.T↓→ 电流元件Klm↑ 0.95Kh

变压器内部或外部短路出现过流时，I↑，U↓

电流元件启动 →整套保护动作 电压元件启动

变压器出现过载Ifh.max时，I↑，U仍较大（额定电压）

电流元件误启动 →整套保护不误动 电压元件不启动

低电压元件的整定：在母线正常的最低工作电压下不启动。

Udz=(0.7~0.75)Ue.2

低电压元件Klm校验： Klm = Udz / Ud.max

Ud.max：在最大运行方式下，相邻元件末端三相短路时，保护安装处的最大残压。 （若Klm不满足要求，可采用两套低电压元件（“或”逻辑）分别接变压器两侧） 动作延时t：与相邻元件后备保护动作时间配合。

功率方向判别可投入也可退出。

三、复合电压闭锁的过流保护

电压元件：一个负序过电压元件

一个低电压元件

过电流元件与低电压元件的整定同低电压闭锁的过流保护

负序过电压元件的整定：躲过正常时的U2.bp.max

U2.dz =（0.06~0.12）Ue.2

复合电压启动过流保护特点

(1)对于不对称短路，电压元件的Klm↑↑

（电压元件的Klm

取决于负序过电压元件，而U2.dz↓↓→Klm↑↑）

(2)当变压器另一侧不对称短路时，电压元件的工作情况（Klm）与变压器接线方式无关。

四、负序方向过流保护

1、负序过流I段整定：

作为线路后备时，负序过流I段动作电流应按保证母线上两相短路时有足够灵敏度来整定；动作延时应与线路距离I段的动作时间配合。

作为变压器后备时，动作电流应按保证变压器中压侧母线上相间短路有足够灵敏度 整定；动作延时应与变压器中压侧后备保护动作时间配合。

2、负序过流II段整定：

作为线路后备时，负序过流II段动作电流及动作延时应与相邻线路距离II段配合。 动作方向指向变压器时，动作电流应与变压器中压侧出线的距离II段配合。

§5-3 变压器的零序接地保护（变压器中性点直接接地侧的零序接地保护）

作用：作为内部接地故障的近后备；作为外部接地故障的远后备。

一、两段式零序过流保护（带方向或不带方向）。

1、零序过流I段：

动作电流与相邻线路的零序I段或II段配合（即保护范围不超出相邻线路的零序I段或II段保护范围末端）。

对110kV及220kV变，设两个时限，短时限tI1与相应的相邻线路零序I段或II段动作时限tL配合（tI1=tL+Δt）先动作于分段（或母联）QF，长时限tI2= tI1+Δt动作于各侧QF。

对330kV及500kV变，只设一个时限tI1=tL+Δt动作于本侧QF（330kV及500kV主接线一般采用3/2接线方式，无分段或母联QF）。

2、零序过流II段：

动作电流与相邻线路的零序后备保护（零序III段）配合。

对110kV及220kV变，设置两个时限，以较短时限tII1=tL. max+Δt先断开分段（或母联）QF，以较长时限tII2= tII1+Δt断开变压器各侧QF。

对330kV及500kV变压器，只设一个时限tII1=tL. max+Δt动作于各侧QF。

为防止变压器投入系统前（1QF合闸前），变压器高压侧接地故障造成分段或母联QF误跳，则在QF跳闸回路中串入1QF的辅助接点。

二、中性点无放电间隙的多台并运分级绝缘变压器的零序接地保护（老式）

分级绝缘T：中性点套管绝缘等级比引出线套管低1~2个绝缘等级（中性点不能承受过电压）

多台并联运行变压器T，为减小接地短路时的短路电流，采用部分T中性点接地，另一部分T中性点不接地，并定期倒换。

对任一台T装设一套零序过电流保护（可采用两段式）和一套零序电压保护：

┌中性点可能接地运行，由零序过电流保护反映

└中性点可能不接地运行，由零序电压保护反映

假设系统中发生单相接地时，零序过电流保护先动，先切除中性点接地T，若故障点不在被切除的T中，则单相接地故障仍存在，形成中性点不接地网带接地点运行→中性点零序过压（分级绝缘T不允许）

故必需保证：接地故障时，零序电压保护先动，先切除中性点不接地T

即：零序电流保护时限t1 > 零序电压保护时限t2（t2一般不超过0.3s）

中性点不接地运行T的保护出口必须满足以下三个条件：

(1)本台T的零序电压保护启动

(2)本台T的零序电流保护不启动

(3)公共小母线为高电平（即中性点接地T的零序电流保护已启动。防止操作过电压或雷击过电压造成零序电压保护误动，保证只有在发生接地故障时才开放零序电压保护）

中性点不接地运行T的零序电流保护启动后，一方面闭锁本T的零序电压保护（防止本台中性点接地T先被切除），另一方面使公共小母线带高电平。

三、中性点有放电间隙的多台并运分级绝缘变压器的零序接地保护

对任一台T装设一套零序过电流保护和一套间隙零序保护：

┌中性点可能接地运行，由零序过电流3I0保护反映（可采用两段式）

└中性点可能不接地运行，由间隙零序保护：间隙电流3I’0及零序电压3U0反映 由于变压器中性点过电压时，间隙放电可以保护中性点绝缘，所以中性点接地T与不接地T的保护动作时间不需配合。

当系统发生接地故障时，由于中性点接地T存在，零序电压不会过高，故开始先由零序电流保护3I0切除中性点接地T。如果故障点依然存在，出现零序过压，若中性点不接地T的放电间隙未击穿，零序过压到一定程度由其零序电压保护3U0延时动作切除中性点不接地T；若中性点不接地T的放电间隙击穿，为保护间隙，当间隙电流超过一定值，则间隙电流保护3I’0动作切除中性点不接地T。

1、零序过流保护整定：同两段式零序过流保护

2、间隙电流保护3I’0：按100A间隙电流整定：3I’0.dz=100/nTA’

3、零序电压保护3U0：按经验3U0.dz=150~180V。

4、间隙保护动作延时：t’=(0.3~0.5)S

§5-4 变压器其他保护

一、变压器瓦斯保护

1、轻瓦斯：上开口杯，反映变压器轻微故障，发报警信号

2、重瓦斯： 挡板部分：变压器油箱内故障，油大量汽化，冲动挡板，动作于跳闸

下开口杯部分：油箱严重漏油，油面严重下降，下开口杯动作于跳闸 *由于瓦斯继电器动作不稳定，故保护出口需自保持

*为防止新油或试验时重瓦斯误动，需用切换片QP切换至信号。

二、变压器过负荷保护

Idz =

KKIe.T 延时8~9S动作于发信号 Kh

§6 发电机保护

§6-1 发电机纵差保护

基本原理：与线路纵联差动及变压器纵联差动相同。

作用：反映发电机内部（包括机端引线）相间短路（横向故障）的主保护

作用对象：出口QF，灭磁开关，停机

一、完全纵差与不完全纵差的差动电流Icd与制动电流Izh

1、完全纵差

保护可反映G内部相间短路，但不能反映匝间短路和开焊故障。

相间短路（I T +I N =I d） 匝间短路或开焊（I T +I N = 0）

差动电流Icd=|I T +I N |；制动电流Izh=1|I 2T－I N |

2、不完全纵差

出口侧TA1接相电流，而中性点侧TA2只接每相部分分支的电流，同时为了保证在正常运行及外部短路时差动电流为0，需进行分支比例调整。

差动电流Icd=|I T +KI N |；制动电流Izh=1

2|I T－KI N |

分支系数K=中性点全电流

分支电流

不完全纵差可反映G内部相间短路、匝间短路和开焊故障。

正常运行及外部短路 匝间短路或开焊

（IT / IN =K） （IT / IN ≠ K）

二、比率制动特性及整定计算：

1、最小启动电流Idz.min：躲过正常工况下最大的差动不平衡电流。

一般Idz. min=(0.3~0.4) Ie.2

2、拐点电流Izh.min：一般取Izh.min=(0.5~0.8) Ie.2

3、制动特性斜率Kzh：躲过外部短路最大不平衡差动电流。

一般Kzh =0.3~0.5 （不完全纵差Kzh应适当偏大）

4、差动速断动作电流Idz.max：一般取Idz.max=(4~8) Ie.2

5、内部短路灵敏度校验：要求机端两相金属性短路的灵敏系数Klm >2.0

三、纵联差动出口方式

1、单相出口方式

可设置TA断线闭锁差动出口及差动电流Icd大于解除闭锁定值IJC而解除闭锁功能。 解除闭锁定值IJC=(0.8~1.2) Ie.2

考虑到TA二次断线会引起高电压的危险，大型发电机组往往不采用TA断线闭锁，将解除闭锁定值IJC设为0即可。

2、循环闭锁出口方式

循环闭锁：至少有两相差动动作，差动保护才出口动作（发电机中性点不直接接地，单相接地不形成短路）

为保证发电机内一相接地且发电机外另一相接地的两点接地短路情况下差动保护能可靠动作，则当仅一相差动动作但存在较大负序电压时，则解除循环闭锁。解除循环闭锁的负序电压定值UJC=(9~12)V；若仅一相差动动作且无负序电压，则判为TA断线而发信号。

§6-2 发电机横差保护

作用：反映G内部绕组（不含机端引线）相间短路、匝间短路和开焊故障的主保护 作用对象：出口QF，灭磁开关，停机

一、裂相横差保护（也称三元件横差保护，构成相对复杂，作为单元件横差的补充）

1、基本原理

（正常） （匝间短路） （相间短路）

(1) G正常运行或外部短路时

两支绕组电势相等，故两支电流大小相等，差动电流Icd = 0

(2) 同一支绕组上匝间短路（ ：短路匝数占整支匝数的百分比）

两绕组电势不相等→环流Id→较大Icd = 2Id/ nTA

→0时，Icd→0，拒动出现死区

(3) 同相不同支绕组上匝间短路（ 1， 2）

两绕组电势不相等→环流I'd→较大Icd = 2I'k/ nTA

= ( 1－ 2)→0时，Icd→0，拒动出现死区

(4) 相间短路产生较大Id→较大Icd = Id/ nTA

(5) 开焊故障：某支开焊时，一支无电流、一支有电流→较大Icd = Ifh/ nTA

2、整定计算

1比率制动特性：差动电流Icd=|I fz1 +I fz2 |；制动电流Izh=|I fz1－I fz2 | 2

(1) 最小启动电流Idz.min=(0.3~0.5) Ie.2

(2) 拐点电流Izh.min=(0.2~0.5) Ie.2

(3) 制动特性斜率Kzh=0.4~0.5

(4) 差动速断动作电流Idz.max=(4~8) Ie.2

3、多并联分支的水轮发电机裂相横差

为保证在正常运行及外部短路时两组TA产生的差动电流为0，需在保护内部进行平衡系数调整。

二、零序电流横差保护（也称单元件横差或高灵敏度横差，构成简单且灵敏度高）

在每相多分支的多个中性点连线上接入零序电流式横差保护：

左星形：IL=IA.L+IB.L+IC.L , 右星形：IR =IA.R+IB.R+IC.R → Icd =| IL－IR | / nTA

正常运行及外部短路时：Icd = Ibp(很小)，保护不动作

匝间短路时（ ）：Icd =Id / nTA（环流，很大），保护动作

→ 0时，Icd → 0， 保护拒动出现死区

转子两点接地→转子磁场畸变→横差保护误动。措施：

G有转子两点接地保护时，转子一点接地后横差保护改为经短延时t出口；

G无转子两点接地保护时，转子一点接地后横差保护不延时，允许横差保护瞬时出口。 动作电流定值Idz：躲过系统不对称短路及发电机失磁失步时转子偏心产生的最大不平衡电流（由于微机保护内部有专门三次谐波过滤，不需考虑三次谐波影响）：

一般取Idz =(0.3~0.4)Ie.2

短延时t：与两点接地保护动作时间配合，一般取0.5~1.0S

（为提高保护灵敏度，TA变比一般选择较小：200/5~600/5）

§6-3 发电机纵向零序电压匝间短路保护

一、基本原理

反映发电机内部绕组相间短路、匝间短路及分支开焊故障。

an=U AN；U bn=U BN；U cn=U CN；则：3U 0=(U UAN +UBN +UCN )/ nTV

0→保护动作。 G内部故障→三相机端对中性点电压不平衡→较大纵向基波零序电压3U

0|，导致保护误动。措施：增加外部短路时或专用TV回路有问题，可能出现较大|3U

负序方向元件P2，只有内部故障时P2为正，才开放纵向基波零序电压保护。

为防专用TV断线导致保护误动，引入专用TV断线闭锁。专用TV断线闭锁判据采用普通机端TV与专用TV的同名相电压差是否大于定值ΔU

二、整定计算

可采用两段式纵向零序电压保护：

I段整定值3U0.dz.I：125MW汽轮发电机取8V以上；200~300MW汽轮发电机取5~8V； II段基波整定值3U0.dz.II=(0.4~0.8) 3U0.dz.I（一般约2~3V）；

II段三次谐波整定值3U0.3w.dz.II：取发电机额定负荷下三次谐波电势，一般取2~5V； II段三次谐波增量制动系数Kz：一般取0.4~0.5；

II段延时t：为确保专用TV一次断线时保护可靠不误动，II段需延时0.15~0.2S； 专用TV断线判断定值ΔU：取7~10V

三、缺点

*该保护可靠性不高（容易误动）

*定子单相接地故障（k点接地），由于专用TV的n与发电机N相连且不接地，三相电压

0输出，保护不会误动（该保护是反映G内部短路和开焊的一平衡未被破坏，无纵向3U

种主保护，不是定子接地保护）。但是专用TV的n与发电机N的连接电缆绝缘破损而接

地时，将造成定子接地保护误动。

§6-4 发电机定子绕组单相接地保护

一、我国发电机单相接地电流允许值

6.3kV及以下

10.5kV 4A 3A

13.8~15.75kV 2A（氢内冷发电机为2.5A）

18kV及以上 1A

二、基波零序电压保护

定子绕组单相接地时，出现较大的零序电压，利用该零序电压可构成定子绕组接地保护。零序电压取自发电机出口TV的开口三角形或发电机中性点单相TV0，该保护反映接地电容电流Ic < 5A的情况，无选择性动作于信号

零序动作电压3U0.dz：取10~13V；发电机出线为封闭母线时取5~10V

动作延时t：大于主变高压侧接地短路后备保护最长动作时间。一般t取6~9S

在靠中性点附近单相接地时，该保护存在死区，死区达10%~15%

三、反映三次谐波构成的100%定子接地保护

第一部分：零序电压保护，死区： =10%~15%

第二部分：利用G固有三次谐波电势

1、三次谐波电压保护基本原理

常规三次谐波保护动作条件：

机端三次谐波电压US3>中性点三次谐波电压UN3（即：US3/ UN3> 1）

(1) 正常运行时

中性点对地电抗：XN3=1/(j9ωCG)；机端对地电抗：XS3=1/[j9ω(CG+CS)]

中性点三次谐波电压：UN3= XN3E3/( XN3 + XS3)

机端三次谐波电压：US3= XS3E3/( XN3 + XS3)

则：US3/ UN3= XS3 / XN3= (CG)/(CG+CS) < 1，即：US3 < UN3

动作条件不满足，不动作。

(2) 定子绕组单相接地时（ ）

设F点定子绕组金属性接地

UN3 =E’3，US3 =E”3 故：US3/UN3= E”3/E’3

┌ <50%时（F点位于M点左侧），US3 > UN3，满足动作条件，动作

└ >50%时（F点位于M点右侧），US3 < UN3，不满足动作条件，不动作

零序电压保护和三次谐波电压保护互相补充（死区互补）→100%定子接地保护。

实际定子接地往往并非金属性→三次谐波电压保护灵敏度不高（保护范围达不到中性点侧的50%）

2、三次谐波定子接地保护改进判据

S3－K ·改进型动作条件：|UPUN3|> β·|UN3|

S3－K 使正常运行时|U ·适当调整系数KPPUN3|=0

当靠中性点定子绕组接地，

S3↑, U N3↓→|U S3－K ·UPUN3|↑↑>β·|UN3| →保护灵敏动作

当靠机端定子绕组接地，

S3↓, U N3↑→|U S3－K ·UPUN3|↑>β·|UN3|→保护动作

（可见改进型的三次谐波保护甚至可以单独作为100%定子接地保护）

(k pN)U 采用自适应系数：K S3微机型三次谐波定子接地保护中K PP(k pN)UN3

(k pN)U U动作条件：|US3(k)－S3·(k pN)UN3N3(k)|>β N3(k)| （β取0.1~0.15） ·|U

（k：本采样点，k-pN：前整数个周波的采样点）

(k)||U (k pN)||US3幅值比突变量式动作条件： | S3|> ΔPset |UN3(k)||UN3(k pN)|

(k)U (k pN)US3相量比突变量式动作条件： | S3|> ΔPset (k)U(k pN)UN3N3

§6-5 发电机转子接地保护

一、电桥式转子一点接地保护

二、叠加直流电压式转子一点接地保护

将外加交流电压U经过电压变换器UV及整流桥VU整流得到的直流电压Ud经继电器K加到转子的负极与地之间。

继电器K中的直流电流： Id ≈[Ud+(Ue/2)]/(RK+Ry)

（RK：继电器K的内阻； Ry：励磁绕组对地绝缘电阻）

正常时：Ry → ∞，Id → 0，保护不动作

转子回路绝缘下降或一点接地时：Ry↓→ Id↑，保护动作于信号。

若接地点在励磁绕组负极性端，Id ≈Ud /RK

若接地点在励磁绕组正极性端，Id ≈(Ud+Ue)/ RK

若接地点在距负极性端α %，Id ≈(Ud+αUe)/ RK

（可见，随接地点位置不同，该保护的灵敏度不同）

三、叠加交流电压式转子一点接地保护

（叠加直流式的缺点：保护灵敏度随接地点位置变化；励磁绕组与地之间未完全实现直流隔离）

将交流电压Ua经继电器K、隔直电容C加于励磁绕组的一端与大地之间。

正常时：Ia ≈ Ua / [ZK + 1/(jωC) + Zy] < IK.op ， 保护不动

( 励磁绕组等效绝缘阻抗Zy = Ry //[1/(jωCy)] )

转子回路一点经Rf接地时：Ia ≈ Ua / [ZK + 1/(jωC) +Rf //Zy] ↑→ 保护延时动作于信号 （不足：对于交流由于存在Cy→正常时的Ia较大→保护整定值较大→保护灵敏度不高；另外该保护由于反映交流量而受暂态过程的影响）

四、切换采样式（乒乓式）转子一点接地保护

依次分别接通S1、S2 ，并实时采样励磁电压Ue和Rz上的电压Uz。

由电路已知参数Rx、Ry、Rz及两次采样得到的Ue1、Uz1、Ue2、Uz1即可算出励磁绕组LE的对地绝缘电阻Rf及接地点的位置α 。

Rf =Rx(Rx Ry)Ue1Ue2－Rz－ 2Rx Ry2Rx RyUz1Ue2 Uz2Ue1

RyRyRzα =Uz1Ue2Rx+ UU UU2Rx Ry2Rx Ryz1e2z2e1

当Rf <(8~10)kΩ，延时6~9S发信号（并投入转子两点接地保护，并将单元件横差保护切换到延时出口）。

当Rf <(0.5~1)kΩ，延时6~9S切机。

五、转子两点接地保护

转子两点接地→气隙磁场畸变→定子绕组中产生二次谐波负序分量电势

转子两点接地保护动作条件：U2ω.2>U2ω.dz 且 U2ω.2>2·U2ω.1

（U2ω.1、U2ω.2：二次谐波的正序及负序分量电压； U2ω.dz：二次谐波负序电压定值） 整定值U2ω.dz：躲过发电机额定工况下的最大二次谐波负序电压，一般取0.8~2V 动作延时：为防止外部故障暂态过程中保护的误动，应延时0.5~1S

§6-6 发电机过流保护

一、复合电压闭锁的过流保护（同变压器过流保护）

二、发电机负序过负荷及负序过流保护（用于50MW及以上的发电机）

1、定时限负序过负荷及负序过流

三相不对称短路或不对称负荷→负序过流→转子倍频电流→转子过热、振动。

整定计算：

(1) 负序过负荷部分（小定值）

动作电流III2.dz整定：躲过发电机长期允许负序电流I2. ：III2.dz=

经验公式：汽轮发电机：III2.dz= (0.06~0.08)Ie.2

水轮发电机：III2.dz = (0.1~0.2)Ie.2

动作延时tII：取6~9S

(2) 负序过流（不对称短路）部分（大定值）

动作电流II2.dz整定：

① II2.dz.* ≤A/tjs

t js：计算时间，即运行人员可采取措施消除负序电流所需的充足时间，取120s

当I2* < II2.dz.*时，允许时间ty > t js，可人工处理，保护不必动作 Kk1.2I2. = I2. 0.95Kh

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