继电保护讲课全文.doc

目录大型发电机变压器组继电保护整定计算:一、发电机纵差动保护（91）二发电机横差保护（100）三、发电机纵向基波零序过电压保护（103）四、发电机变压器组及主变压器纵差动保护（106）五、发电机及发电机变压器组不完全纵差动保护（120）六、变压器零序电流差动保护（121）七、发电机定子绕组单相接地保护（126）八、发电机转子绕组接地保护（130）九、发电机定子绕组过电流保护（132）十、发电机转子表层负序过负荷保护（135）十一、发电机转子绕组励磁过电流保护（139）十二、发电机低励及失磁保护（146）十三、发电机失步保护（157）十四、发电机定子绕组过电压保护（165）十五、发电机变压器组过励磁保护（166）十六、发电机逆功率保护（170）十七、发电机程跳逆功率保护（171） 十八、发电机频率异常保护（173）十九、发电机变压器组低阻抗保护（175）二十、发电机变压器组复合电压闭锁过电流保护（178）或电压制动反时限过电流保护二十一、主变压器高压侧零序过电流保护（180）二十二、主变压器高压侧中性点间隙接地保护（182）二十三、发电机误上电保护（183）二十四、电压回路断线（电压不平衡）保护（186）二十五、断路器非全相运行保护和非全相运行失灵保护及断路器三相失灵保护（188）二十六、非电量保护（193）二十七、高压厂用变压器纵差动保护（195）二十八、高压厂用变压器分支相间短路保护（198）二十九、高压厂用变压器组相间短路的后备保护（202）三十、高压厂用变压器单相接地保护（204）三十一、交流励磁发电机和自并励励磁变压器保护（205）1.差动保护2.电流速断保护3.过电流保护 题外话 一. 整定计算认识误区1. 认为难而高不可攀: 整定计算既难又不难, 既简单又不简单,论计算只是简单的初等数学运算,既不高深又不复杂;但要编制一份没有错误,又要合理的符合现场实际的整定单和计算书,确实不是一件容易的工作,完成一整套整定计算工作实际是一项系统工程.它涉及的知识面和涉及有关事项确实很多,这往往是被人们所不认识的.2. 认为只要撑握计算公式后套套公式:整定计算是计算和选择相互结合,有理论计算,更多的是主观因素的选择.3. 认为只是单纯的二次继电保护,只须撑握二次继电保护知识就可.实际上更多的是:电力系统方面的知识;电机学方面的知识;故障分析故障计算方面的知识;运行方面的知识等等. 4. 认为可用现代编制整定计算程序,就能得到满意的合理正确的全套整定值. 整定计算由于大量的是人的主观因素的选择,这就很难在计算程序中事先设定.5. 认为整定计算和现场校验相互独立的,实际上整定计算和现场校验是统一的互相相关不可分开的一件工作, 整定计算必须十分清楚现场校验,而现场校验人员亦必须知道相对来说关的一些整定计算的知识.否则很难保证正确的现场校验.二. 大机组继电保护演变过程1. 保护原理和方法的演变过程电磁型整流型晶体管集成块微机中小型机组续渐向大型机组转子一点接地, 转子二点接地, 负序电流反时限,定子对称反时限过负荷,定子100%单相接地保护,定子绕组匝间短路保护,失磁保护,失步保护,误上电，起停机保护,断路器闪络保护,非全相及非全相失灵保护,至今对某些保护还有不同观点的争论。2. 大机组继电保护配置的演变过程3. 大机组继电保护整定计算的演变过程整定计算虽然有导则,但实际也不可能统一,有时甚至相差很大,如(1)原来负序电流反时限,其起动电流采用错误的计算存在很多年,直到1993年以后才逐渐被纠正。(2) 发电机,变压器纵差动保护最小动作电流至今还在争论:有人认为发电机纵差动保护最小动作电流用0.10.2Ig.n, 有人认为发电机纵差动保护最小动作电流用0.20.4Ig.n,有的地区明确规定发电机纵差动保护最小动作电流不得小于0.2Ig.n(实际采用0.3Ig.n以上).变压器纵差动保护最小动作电流,导则中规定用0.30.5It.n(但原来采用较多的是0.3 It.n),有的地区明确规定采用0.60.8It.n,而且各抒己见.而以上取值不能强求统一,只能根据不同情况(如保护不同的动作特性；不同的运行方式；CT变比,容量,型号,稳态和暂态误差等情况综合考虑).(3) 大型发电机定子绕组单相接地基波零序过电压保护整定值也还有争论.其动作整定电压有:0.05Ug.n; 0.1Ug.n; 0.15Ug.n;动作时间有0秒;0.5秒;1秒;1.5秒;2秒;.甚至6秒.有人认为应视作发电机主保护看待;有人认为视作后备保护看待.我个人看法:大型发电机定子绕组单相接地基波零序过电压保护,1)应视作主保护看待;2)动作电压应严格按躲过主变压器高压侧单相接地,经主变压器高低压耦合电容传递至机端的最大零序电压计算,此值如不超过0.1Ug.n可取0.1Ug.n(根据经验此值一般不超过0.1Ug.n),此时动作时间整定值尽可能取较小值,一般可取0.40.5秒.3) 如有第二段可取动作电压整定值为0.05Ug.n;此时动作时间可适当取较大值1秒.其理由是:近年多次发生大型发电机定子绕组单相接地,基波零序过电压保护虽然起动,但由于动作时间整定值过长,以致在基波零序过电压保护未到出口动作,随之相继出现另一点接地,造成可怕的发电机定子绕组相间或匝间短路,以致严重损坏发电机的重大事故.(4) 发电机定子绕组匝间短路保护的装设也还争论不休.(5) 失磁保护整定值也还有争论.如异步边界园的整定存在三种不同的计算方法:1) ; 2) ; 3) (6) 失步保护整定值也开始已有争论.1) 一厂多台发电机以其中一台机和系统振荡. 所以计算时都是以一台发电机阻抗为基准计算2) 一厂多台发电机,视为一台等效发电机和系统振荡.所以计算时运行的N台发电机的综合阻抗为基准计算.人认为一厂多台发电机,视为一台等效发电机和系统振荡较为合理.(7) 发电机转子一点接地是否投跳其实也在争论.(8) 其他如国内对负序电流反时限,定子对称反时限过负荷保护使用全曲线,而国外却较小时用反时限,在高值时用定时限4. 继电保护任务和功能:(1) 当电气设备出现异常运行工况,如不正常的过负荷,不正常的负序电流,变压器油位降低,温度过高等等,保护装置应及时发出预警信号,告知运行人员,及时进行人为干预,以消除异常运行工况.(2) 当电气设备出现各种短路或危及电力系统运行设备的故障时, 继电保护应灵敏的,有选择性的,以可能最快的动作速度切除故障,以达到尽可能减小电气设备的破坏程度,并保证电力系统和正常电气设备稳定的正常继续发供电运行.(3) 继电保护整定计算的任务:就是通过计算,优化选择, 使保护满足安全可靠性的前提下,同时满足灵敏的,有选择性的,快速的动作切除故障,(4) 通过整定计算,当不能满足以上要求时,应提出对保护的可行的改进意见,使继电保护能达到保证电力系统稳定的正常运行,同时最大限度的减小电气设备的破坏程度.整定计算提纲一. 整定计算前的准备前期工作1. 撑握(1)保护功能;(2)工作原理;(3)动作判据(动作方程);(4)保护配置;(5)一次系统图;(6)运行方式;(7)一次设备参数(阻抗,对地电容,主变压器绕组耦合电容,过励志磁能力,过负荷能力,短时间允许负序电流能力等等.);(8)TA,TV变比和型号饱和倍数;(9)整定计算导则,(10)有关规程;(11)有关典型的事故教训;(12) 短路故障分析和计算,纵向故障分析和计算.一、继电保护整定计算的目的和任务继电保护的整定计算，是继电保护运行技术的重要组成部分，也是继电保护装置在运行中保证其正确动作的重要环节，由于继电保护整定计算不当，造成继电保护拒动或误动而导致电气事故扩大，其后果是非常严重的，有可能造成电气设备的重大损坏，甚至能引起电力系统瓦解，造成大面积停电事故。为此在继电保护整定计算前，计算人员必须十分明确继电保护整定计算的目的和任务：（1）通过整定计算，给出一套完整和合理的最佳整定方案和整定值。（2）对所用保护装置予以正确的评价。（3）通过整定计算，应确定现有保护装置配置是否合理或现有保护装置是否能满足一次设备的要求。如有不合理或不符合要求时，及时提出保护装置可行的改进方案，使保护装置能满足一次设备和系统的安全运行要求。（4） 为制定继电保护运行规程提供依据。二、继电保护整定计算前的准备工作（一）掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档案（1）绘制标有主要电气设备参数和电流互感器TA、电压互感器TV变比和等级（5P、10P或TP）的主系统接线图。（2）绘制标有主要电气设备参数和TA、TV变比的高、低压厂用系统接线图。（3） 收集全厂电气设备所有电气参数，按发电机、主变压器、高压厂用变压器、低压厂用变压器、电抗器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。（4）收集全厂电气设备继电保护用TA、TV的型号变比、容量、饱和倍数、准确等级、二次回路的最大负载，建立TA、TV参数表。（5）掌握发电厂内所有高、低压电动机在生产过程中机械负荷的性质（过负荷可能性、重要性），并分类立表。（二）收集并掌握全厂主设备及厂用设备继电保护及有关二次设备技术资料（1） 收集并掌握主设备及厂用设备继电保护配置图。 （2） 收集并掌握主设备和厂用设备继电保护原理展开图与操作控制回路展开图、厂用系统程控联锁图等等。 * 小匝数短路时，内部短路电流特大，所以实际并不“轻微”。（3） 收集并掌握主设备及厂用设备与汽轮机、锅炉、电气保护有关的联锁图。（4） 收集并掌握主设备及厂用设备继电保护及自动装置的技术说明书和使用说明书。（三）绘制全厂电气设备等效阻抗图（1）计算全厂所有主设备、厂用设备的等效标么阻抗并建表。（2） 绘制标有标么阻抗的等效电路图。（3） 绘制并归算至各级母线的电源等效综合阻抗图（图中标有等效综合阻抗）。（4）绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及各序综合阻抗图。（四）有关的短路电流计算发电厂继电保护整定，所用的短路电流计算，比系统继电保护整定计算所用短路电流计算要简单的多，发电厂继电保护整定计算所用的短路电流计算，工作量最大和最复杂的是YNd11变压器两侧发生不对称短路时，两侧电流和电压的计算。（1） YNd11变压器两侧不对称短路，计算YNd11变压器两侧短路电流和电压，并将计算结果立表。（2）计算并归算至高压厂用母线的综合阻抗（高压母线三相短路时短路电流和短路容量）。（3） 简单短路电流计算只须在整定计算过程中用到时计算。（五）和有关部门（调度部门、值长组、电气运行）确定各种可能的运行方式（1）正常运行方式。（2）检修运行方式。（3）事故运行方式。（4）特殊运行方式。（六）学习有关文件（1） 学习有关规程制度。（2）学习有关反事故措施及有关的事故通报。（3）学习有关的继电保护整定计算导则。（4）了解同类型厂的经验教训。（5）根据本厂的实际情况，制订不违反规程制度而又符合具体方针政策的补充技术措施和整定计算原则。三、继电保护整定计算的技巧和应注意的几个问题大型发电机变压器组保护整定计算本身并无十分复杂的计算，然而要真正能得到一份非常合理和性能最佳的整定方案或一份最佳的整定值，却不是一件容易的工作。单凭继电保护的一般知识，套用书本给定的计算公式，就能得到一套完整的继电保护整定值，这样的想法是不现实的，继电保护整定值是正确计算和合理选择相结合的结果。因而必须做到：（1） 非常熟知各电气设备（如发电机、变压器、断路器、互感器等等）的性能、参数、结构、特点等。（2） 熟练掌握电气设备的短路电流计算和各种故障分析。（3）熟知一次系统的接线图和一次系统的运行方式。（4）熟知保护配置和保护装置的动作判据（工作原理）及该保护功能、作用等。（5）尽可能多了解电力系统中历年、历次典型事故的教训（原因、对策、措施等）。然后将以上各方面的知识有机的联系起来，围绕着继电保护的选择性、速动性、灵敏性、安全可靠性进行全面、系统、综合的考虑，通过反复计算，反复修正，权衡利弊，选择最佳整定值，从而收到保护装置功能的预期效果。所以继电保护整定计算，不只是一项单纯的计算工作，而实际上是一项比较复杂的系统工程。四、整定计算步骤 （1） 完成整定计算前的一切准备工作。（2）整定计算顺序。计算时可先由0.4kV低压厂用电气设备的整定计算开始，然后逐级从低压厂用变压器、高压电动机、高压厂用变压器向电源侧计算，最后整定计算主设备中发电机变压器组的保护；也可首先计算主设备中发电机变压器组的保护，然后计算厂用系统的继电保护，最后修正主设备的后备保护整定值，并完善整套整定方案。（3）每一被保护设备保护装置整定计算顺序。一般先计算短路故障主保护，依次计算短路故障后备保护、异常运行保护，并在整定计算过程中随时调整计算定值，使其渐趋合理，最后得到一份合理完整的整定计算书，并编制整定方案和整定值单。（4）绘制保护一次定值配置图。（5）编制整定方案说明书，应包括编制整定方案的依据（运行方式说明、运行限额、系统运行数据如振荡周期、最低运行电压，制造厂提供的依据如发电机、主变压器的过励磁能力，发电机及主变压器过负荷能力、暂态和稳态负序电流承受能力等等）。整定方案中对选择性、快速性、及灵敏度等方面有特殊之处，应作明确的说明；整定方案中存在的问题及解决问题的措施应单独说明。特殊运行方式和运行方式有关定值的更改也应单独说明。（6）整定的继电保护应作评价说明。（7）整定方案和整定值执行前的审批手续：最后的整定计算方案，先组织有关的技术人员讨论，再经主管领导审核、批准后才能生效执行，如在执行过程和调试时发现有问题时，整定计算人员和调试人员应及时商量并修正，对修正部分应补办审核、批准手续。第三章 大型发电机变压器组继电保护整定计算第一节发电机纵差保护一. 发电机单斜率比率制动纵差动保护(一) 动作判据1. 动作特性。发电机纵差动保护动作特性如图21所示。图21 发电机比率制动纵差动保护动作特性曲线1发电机比率制动纵差动保护动作特性曲线 ；2发电机差动电流速断保护动作特性曲线 ；3发电机区外短路时纵差动保护不平衡电流曲线；图中曲线1的AB段，在IresIres.min时， Id.op为不变的Id.op.min；BCF段，当IresIres.min时， Id.op以不变斜率Kres按Ires增量Ires线性递增。直线2的ECD段为纵差动电流速断保护动作特性曲线，当IdId.op.qu时，由与制动电流大小无关的差动电流速断保护动作，即Id.op=Id.op.qu。图21中曲线ABCD之上侧为比率制动纵差动保护和差动电流速断保护合成的完整动作区，下侧为其制动区。2. 动作判据。由发电机常规比率制动纵差动保护（以下简称比率制动纵差动保护）动作特性和独立的差动电流速断特性组成。其动作判据为， （21）在制动区定义、式中 Id发电机纵差动保护的差动电流； Id.op发电机比率制动纵差动保护动作电流； Id.op.min发电机比率制动纵差动保护的最小动作电流； Kres发电机比率制动纵差动保护的制动系数斜率（制动曲线斜率），Ires发电机比率制动纵差动保护的制动电流； Ires.min发电机纵差动保护的最小制动电流(或称拐点电流) ； Id.op.qu发电机纵差动保护的差动速断动作电流 ； Id.op发电机比率制动纵差动保护动作电流增量； Ires发电机比率制动纵差动保护制动电流增量； 为制动特性曲线BC段的倾斜角。3. 差动电流与制动电流的计算。发电机比率制动纵差动保护的Id、Ires根据两侧电流互感器TA不同的接线方式，有不同的计算。(1) 两侧TA按“电流和”接线方式的计算。当发电机差动保护，要求两侧TA按“电流和”接线方式（正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差为1800）时 （22）式中 发电机机端侧TA二次电流相量； 发电机中性点侧TA二次电流相量。(2) 两侧TA按“电流差”接线方式的计算。当发电机差动保护，要求两侧TA按“电流差”接线方式（正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差为00）时 （23） 式中符号含义同前。(二) 单斜率比率制动纵差动保护整定计算自比率制动式纵差动保护问世以来，各国均采用最小动作电流Id.op.min远小于额定电流的定值（但BCH型差动继电器例外），以下仅讨论各种类型比率制动纵差动保护的整定计算。在整定计算开始前必须了解并注意：（1）明确搞清所用差动保护是何种类型的比率制动型差动保护。（2）该差动保护要求电流互感器是“电流和”接线还是“电流差”接线。（3）了解电流互感器的型号和特性（最大区外短路电流时的稳态和暂态误差情况，区内短路时的饱和情况等等）。（1）最小动作电流Id.op.min的理论计算。1）按躲过正常最大负荷时的不平衡电流计算，即 （210）式中 Id.op.min差动继电器最小动作电流； Krel可靠系数，取1.5； Iunb.n正常最大负荷时的不平衡电流； Ker.n发电机额定负荷电流时TA的误差，取0.06（10P）或0.02(5P)； IG.N发电机额定电流； Ig.n发电机额定二次电流； nTA电流互感器TA的变比。2）按躲过区外远处短路电流IK.ou接近IG.N时的不平衡电流计算。即时的暂态不平衡电流 （211） 式中 Iunb.k远区外短路最大不平衡电流；Kap非周期分量系数取1.52（因IK.ou较小，但仍有非周期分量，取Kap=1.5）； Kcc两侧TA同型系数， 两侧TA型号相同时Kcc=0.5, 两侧TA型号不相同时Kcc=1； Ker两侧TA幅值误差系数（正常负荷时取6）； 式中其他符号含义同式（210）。 以上两式可合并为 （212）3）按经验公式计算。公式（212）是发电机纵差动保护最小动作电流理论的计算值，当发电机两侧用P级TA在远区外短路或电流突变增量时，由于远区外短路或非短路（含有直流分量）的突变量电流增量，两侧P级TA的暂态特性不一致，使两侧TA二次电流的幅值、波形、相角差出现较大不一致的畸变，从而产生较大的附加差动电流，甚至引起发电机纵差动保护误动作。此附加差动电流其值难以用数学公式准确计算，为此我国300MW及以上发电机两侧最好要求选用TPY型TA（TPY型TA暂态不平衡电流远比P级TA要小，这样发电机两侧用TPY型TA后发电机纵差动保护最小动作电流可用较小整定值，当靠近发电机中性点经过渡电阻的小匝数相间短路时，发电机纵差动保护也能灵敏可靠动作，起到最理想的最佳保护效果，如发电机两侧用P级TA，只能根据运行经验采用躲过突变量未超过额定电流或超过额定电流不多时暂态特性不一致产生的不平衡电流计算，最小动作电流用以下经验公式（权宜之计）计算Id.op.min（0.20.4）Ig.n （213）一般取 Id.op.min0.3Ig.n （214） 式中符号含义同式（211）。 （2）最小制动电流或拐点电流Ires.min计算。最小制动电流 （215）一般取 （216） 当Id.op.min0.2Ig.n时, 取 （3）最大动作电流Id.op.max计算。按躲过区外短路最大不平衡电流计算 即 Id.op.max（0.150.3）Ik.max （217）式中 Iunb.k.max区外短路时发电机纵差动保护的最大不平衡电流； IK.max区外短路时的最大短路电流； Ik.max区外短路时的最大短路二次电流； Kap非周期分量系数，（因在IK.max较大时，非周期分量较大取Kap=2，实际暂态不平衡电流可能更大）； Ker互感器幅值误差系数（最大误差为10）；式中其他符号含义同前。 上式在计算过程中应进行经验修正。（4）比率制动系数斜率Kres计算。比率制动系数斜率Kres按定义可用下式计算S= （218）式中 Ires.max对应Id.op.max时的制动电流；式中其他符号含义同前。 如按发电机的次瞬间电抗的相对值为计算，发电机出口区外短路最大电流的相对值为 则制动系数斜率的计算值为 （219）以上计算Kres的结果，由于式（217）中计算外部暂态短路的最大误差仅为太小，（219）亦就偏小。在整定计算时为可靠起见，一般采用经验公式计算发电机比率制动纵差动保护制动系数斜率，经验公式 Kres=0.30.4 （220）（5）差动保护的灵敏系数Ksen计算 即 （221）式中 发电机在未并入系统时出口两相短路时TA二次电流（并不表示定子绕组短路的最小电流）； Id.op制动电流为Ires=时的动作电流。 Id.op可用式（21）计算，即 Id.op =Id.op.min+Kres(IresIres.min)Id.op.min+Kres(Ires.min) （222）式中符号含义同式（21）。（6）动作时间td.op计算。发电机纵差动保护动作时间整定值取td.op=0秒。（7）差动电流速断保护动作电流Id.op.qu.计算。差动电流速断保护是比率制动纵差动保护的补充部分，其定值按躲过区外短路与非同期并列时最大不平衡电流计算,大型发电机组， 根据经验,一般取 Id.op.qu（34）Ig.n 二. 发电机第一类变制动系数或双斜率比率制动纵差动保护变斜率(多斜率)比率制动纵差动保护,是由于差动保护,在不同穿越性短路故障时,差电流大小和故障电流是非线性关系,无法用简单的代数方程表达,只能近似的用分区的性方程粗略的描述,即认为在故障电流较小时,TA误差较小或两侧TA误差不致程度较小,差电流以较小的斜率线性上升,于是差动保护只须较小的制动系数斜率提高动作电流,就能防止差动保护误动.；而在在故障电流较大时,TA误差较大或两侧TA误差不一致程度变大,差电流以较大的斜率线性上升,于是差动保护必须以较大的制动系数斜率提高动作电流,才能防止差动保护误动.从而故障电流较小时取用较小的制动系数斜率；故障电流很大时取用较大的制动系数斜率。于是就出现各种变斜率(多斜率)比率制动纵差动保护。(一) 发电机第一类变制动系数或双斜率比率制动纵差动保护动作判据1动作判据由发电机第一类变制动系数比率制动动作特性和独立的差动电流速断特性组成。其动作判据为， （24） 式中 Kres1、Kres2分别为第一、第二段制动系数斜率，Kres1，Kres2；Ires1、Ires2分别为第一、第二拐点电流；1、2分别为的倾斜角；式中其他符号含义同前。2动作特性。发电机第一类变制动系数比率制动差动保护动作判据式（24），对应于如图22所示的动作特性曲线。 图22 发电机第一类变制动系数比率制动差动保护的动作特性曲线1发电机第一类变制动系数比率制动纵差动保护动作特性曲线 ；2发电机差动电流速断保护动作特性曲线 ；3发电机区外短路时纵差动保护不平衡电流曲线；图中曲线1的AB段，在IresIres1时， Id.op为不变的Id.op.min；BC段，当Ires2IresIres1时， Id.op以不变斜率Kres1按Ires增量Ires线性递增，直至C点；CDF段，当IresIres2时， Id.op以斜率Kres2按Ires线性递增。直线2的GDE段为纵差动电流速断保护动作特性曲线，当IdId.op.qu时，由与制动电流大小无关的差动电流速断保护动作，即Id.op=Id.op.qu。图22中曲线ABCDE之上侧为发电机第一类变制动系数比率制动纵差动保护和差动电流速断保护合成的完整动作区，下侧为其制动区。（3）差动电流与制动电流的计算。发电机第一类变制动系数的比率制动纵差动保护Id、Ires的计算同式（22）、（23）。 (二) 整定计算 1. 最小动作电流Id.op.min（0.20.4）Ig.n 一般取 Id.op.min0.3Ig.n 2. 第一拐点电流或最小制动电流 当Id.op.min0.3Ig.n时, 取 当Id.op.min0.2Ig.n时, 取 3. 第一制动系数斜率 为使区内故障有较高灵敏度, 取S1= Kres10.3 4. 第二拐点电流 为使区内故障有较高灵敏度,取Ires2(1.52)Ig.n 5. 第二制动系数斜率 为使区外故障电流较大有足够大的制动作用,可取S2= Kres20.5 6. 速断动作电流根据经验一般取 Id.op.qu（34）Ig.n 三. 发电机第二类变制动系数比率制动(或称双斜率拧合式)差动保护1(南瑞)（一）动作判据1. 动作方程由发电机第二类变制动系数比率制动动作特性和独立的差动电流速断特性组成。其动作判据为， （25）式（25）也可用式（26）表示（26）式中 发电机纵差动保护差动电流的相对值（发电机额定二次电流为基准）； 发电机纵差动保护动作电流的相对值； 发电机纵差动保护最小动作电流的相对值；发电机纵差动保护制动电流的相对值；Kres1发电机纵差动保护最小制动系数斜率； Kres2发电机纵差动保护最大制动系数斜率Kres2； 为直线的倾斜角； Kres发电机纵差动保护制动系数增量； n按最大制动系数斜率制动时的最小制动电流（拐点制动电流）相对值； 发电机纵差动保护速断动作电流相对值。Kres 变制动系数斜率KresKres1Kres； 式中其他符号含义同前。2. 动作特性发电机第二类变制动系数的比率制动差动保护动作判据式（26），对应于如图23所示的动作特性曲线。 图23 发电机第二类变制动系数比率制动差动保护的动作特性曲线1发电机第二类变制动系数比率制动纵差动保护动作特性曲线 ；2发电机差动电流速断保护动作特性曲线 ；3发电机区外短路时纵差动保护不平衡电流曲线；图中曲线1的AB段，当I*res在0n范围内， I*d.op与I*res的关系是二次抛物线；曲线的BC段，当I*res超过n后， I*d.op以不变的斜率Kres2与I*res的增量I*res按线性递增。直线2的ECD段为纵差动电流速断保护动作特性曲线，当IdId.op.qu时，由与制动电流大小无关的差动电流速断保护动作，即Id.op=Id.op.qu。图23中曲线ABCD之上侧为发电机第二类变制动系数比率制动纵差动保护和差动电流速断保护合成的完整动作区，下侧为其制动区。3. 差动电流相对值与制动电流相对值的计算发电机第二类变制动系数的比率制动差动保护的Id、Ires的算式同式（22）、（23）。当Id、Ires用发电机额定二次电流为基准的相对值为 （27）式中 Ig.n发电机额定二次电流；式中其他符号含义同前。 (二) 整定计算由于第二类变制动系数比率制动纵差动保护的动作特性，其第一段制动特性实际为二次抛物线（其形状更接近实际的差电流曲线），在达到躲过区外短路不平衡电流有相同效果的前提下，最小动作电流整定值取得比比率制动特性纵差动保护稍许小一些计算。（1）最小动作电流Id.op.min计算。取Id.op.min=(0.20.4)Ig.n，一般取Id.op.min=0.2Ig.n （2）最小制动系数斜率Kres1和最大制动系数斜率Kres2的计算。一般取 （230）（3）最大制动系数斜率对应的最小制动电流倍数n计算。制造厂已设定发电机纵差动保护的n4。（4）制动系数增量Kres计算。制动系数增量Kres=由装置自动计算。（5）纵差动保护动作时间与差动电流速断动作电流及灵敏系数计算。方法与公式同上四G60发电机第二类变制动系数比率制动(或称双斜率拧合式) 纵差保护2（一）GE的G60发电机纵差保护动作判据G60发电机纵差保护动作判据由4部分组成：（1） 最小动作电流动作区AB段,当，比率差动动作。（2） 第一斜线区BC段，当，比率差动动作。（3） 第一斜线区和第二斜线区之间CD段拟合动作区,动作方程为拟合于C点和D点的三次函数。（4） 第二斜线区DE段，当，比率差动动作。其动作曲线如图2-1所示，图中B点对应的制动电流Ires0=为自然拐点，C点对应的制动电流Ires1为拐点1，D点对应的制动电流Ires2为拐点2 （二）整定计算差动制动特性曲线：斜线1（SLOPE 1）和斜线2（SLOPE 2）反向延长线均经过原点，拐点1（BREAK 1）和拐点2（BREAK 2）之间的曲线由保护装置自动拟合。制动电流Ires=。差动电流Id=其中IN发电机中性点侧二次电流；IO发电机机端侧二次电流。整定的参数需整定参数起动电流斜率1斜率2拐点1拐点2允许整定范围0.050-1.000pu1%-100%1%-100%1.00-1.50pu1.50-30pu1. 最小动作电流Id.op.min或起动电流（PICKUP）计算0.09由于差动制动特性曲线：斜线1（SLOPE 1）和斜线2（SLOPE 2）反向延长线均经过原点，因此装置形成自然拐点电流Id.op.min/S1，如Id.op.min=0.1pu=0.15Ig.n,S1=0.3时, 自然拐点电流Id.op.min/S1=0.15 Ig.n /0.3=0.5 Ig.n,只要Ires0.5 Ig.n,装置差动动作电流就因具有制动作用自动提高, 因此最小动作电流Id.op.min或起动电流（PICKUP）可适当取较小值0.1pu或0.15 Ig.n。2. 拐点1（ BREAK1）拐点1（ BREAK1）选取原则是按保护发电机区内故障有足够灵敏度计算,由于Id.op.min/S1是装置的自然拐点电流,因此实际上在第一拐点前保护已出现制动作用,可整定的第一拐点电流取值范围11.5 pu , 因此实际整定值可取较大值如BREAK1=Ires1=1.5 pu。3. 第一制动系数斜率或斜率1（SLOPE1）计算 按躲过区外故障时保护不误动作计算, 斜率1（SLOPE1）理论计算值为 或根据经验取值S1=30%式中：可靠系数，取1.5；非周期分量系数，一般为1.52.0，取2.0；互感器的同型系数，Kcc=0.5；互感器的比误差系数，取0.1。4. 拐点2（ BREAK2）拐点2是过渡区的终点和斜率2的起点，应设置为使保护用CT开始饱和时的电流值。因为大机组保护用CT一般选为5P20，其饱和电流值很大，第二拐点电流按区外故障时由于TA饱和误差增大，使保护有足够大的制动以避免误动，一般取小于区外最大故障电流计算，而发电机最大外部短路电流不大于5倍额定电流，因此取拐点2取45倍发电机额定电流。即 BREAK2= pu5. 第二制动系数斜率或斜率2（SLOPE2）计算因为拐点2电流小于区外最大三相短路电流，所以斜率2的选择原则是：可靠躲过区外最严重短路故障时的最大不平衡电流，保证保护不发生误动。斜率2理论计算值为 根据经验取值SLOPE2=S2=45%50%6. 灵敏度计算系统断开，发电机机端保护区内两相短路灵敏度计算, 7. 动作时间动作时间整定值取0s。五. 发电机标积制动式比率纵差动保护由发电机两侧TA同名相二次电流相量标积平方根决定制动电流的比率制动式差动保护，为发电机标积制动式比率差动保护。(一) 动作判据1. 差动电流与制动电流计算。(1) 两侧电流互感器TA按“电流和”接线方式。即正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差为1800时的计算， （28）式中 发电机机端侧TA二次电流相量； 发电机中性点侧TA二次电流相量；、之间相角差。(2) 两侧电流互感器TA按“电流差”接线方式。即正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差为00时的计算， （29）式中 、之间相角差；式中其他符号含义同式（28）。由式（28）、（29）知，当正常运行或区外短路时，900900（00）cos0 ,Ires0, 标积制动式比率差动保护此时具有制动作用。当区外短路且00时cos1，Ires达最大值，标积制动式比率差动保护此时具有最大的强制动作用。当发电机区内短路时9002700，cos0（1800时cos1），式（28）、（29）根式为虚数时令Ires0，此时标积制动式比率差动保护无制动作用，差动保护按Id.op.min动作。所以标积制动式比率差动保护，在发电机区外短路时有最大的强制动作用，在发电机区内短路时，差动保护无制动作用，具有很高的灵敏度，这是标积制动式比率差动保护最大的优点。 (二) 整定计算1. 动作特性如图21所示的发电机标积制动式比率纵差动保护的整定计算由于标积制动式比率差动保护，在发电机区外短路时有最大的强制动作用，在发电机区内短路时，差动保护无制动作用,一般可取Ires.min0 且S=Kres0.91，所以Id.op.min计算时可适当取较小值,这样既保证发电机区内短路时有很高的灵敏度,有可保证区外短路时保护不可能误动.(1) 最小动作电流Id.op.min计算。按经验公式计算Id.op.min（0.10.2）Ig.n (2) Ires.min0(3) S=Kres0.91 2. 动作特性如图2-10所示的发电机标积制动式比率纵差动保护的整定计算六. ABB生产的标积制动式发电机差动保护b321动作区制动区gv 动作原理简述差动电流，制动电流Ires 式中：和分别为发电机机端和中性点侧的二次电流相量，Ig.n为发电机额定二次电流，Id为差动电流，Ires为制动电流， （1）最小动作电流整定值g计算。按躲过额定负荷时和远区外短路电流接近额定电流时的最大不平衡电流计算，通常可取g=Id.op.0(0.10.3)Ig.n, 为发电机的额定二次电流， （2）制动系数斜率v计算。按躲远区外短路电流1.5计算 v= SKrelKapKccKerKrel可靠系数，取1.31.5，宜取大值1.5Kap考虑外部短路暂态非周期分量电流对电流互感器饱和的影响,P级的电流互感器远区外短路取2， Kcc电流互感器的同型系数。发电机纵差保护用互感器同一型号，取Kcc =0.5Ker电流互感器幅值误差，取Ker=0.1计算值S0.150.3 取S0.20.3 一般取v=S0.3 (对应横坐标为1时的纵坐标v=0.3) （4）动作区和制动区的分界点b在装置内部设置,固定b= Ires/ Ig.n=1.5。 （5）差动速断动作电流计算, 按躲过区外短路与非同期并列时最大不平衡电流计算 Id.op.gu=(34) Ig.n, （6）灵敏度计算,类同于前. （7）动作时间整定值计算。td.op=0.0s（8）TA断线解除闭锁差动保护,动作发信号六. 注意的问题发电机纵差动保护用电流互感器二次回路断线闭锁保护问题。目前的大型发电机组保护基本上都采用微机保护，其纵差动保护都设置TA断线闭锁功能，一旦TA二次电流回路断线，实践证明可能将二次设备严重烧损，所以纵差动保护用TA二次回路断线保护，不应闭锁纵差动保护，当TA二次电流回路断线，应视为设备故障，由纵差动保护动作于跳闸，电流回路断线保护仅发报警信号。第二节 发电机定子绕组单相接地保护一. 发电机定子绕组单相接基波零序过电压保护定子接地保护由接于发电机中性点接地变压器或单独的TV0二次侧的过压元件U0实现，或由接于发电机机端接地TV开口三角绕组3U0实现, 应将U0和3U0中存在的三次谐波滤去,其三次谐波滤过比应100,3U0保护由于TV高压侧熔断器熔断时保护可能误动,因此需加装高压熔断器断线闭锁装置, 发电机定子绕组单相接基波零序过电压保护,能保护90%以上的定子绕组单相接地, 发电机定子绕组单相接基波零序过电压保护,应视为大型发电机组的主保护之一, 动作于全停跳闸方式。(一) 基波零序动作电压U0.op或3U0.op计算基波零序过电压保护的动作电压U0.op或3U0.op应按躲过正常运行时中性点或发电机机端接地TV开口三角绕组最大不平衡电压整定，即 式中：可靠系数，取1.21.3。为实测不平衡电压，其中含有大量的三次谐波。应增设三次谐波阻波滤波环节，使主要是很小的基波零序电压，大大提高灵敏度，一般取U0.op=0.1Ug.n,3U0.op=0.1Ug.n,(二) 按躲过主变压器高压侧单相接地计算1. 主变压器高压侧单相接地时发电机机端零序电压的计算主变压器高压侧或高压厂用变压器低压侧单相接地时经变压器高低压绕组电场耦合传递至发电机机端的零序电压，根据计算一般前者大于后者，所以为校核发电机基波零序过电压定子单相接地保护整定值时，一般只考虑主变压器高压侧单相接地经变压器高低压绕组电场耦合传递至发电机机端零序电压值。主变压器高压侧单相接地时经变压器高低压绕组电场耦合传递至机端的零序电压等效电路如图1所示，图1 主变压器高压侧单相接地经变压器高低压绕组电场耦合传递至机端的零序电压等效电路 （a）变压器高低压绕组电场耦合传递零序电压电路图； (b)简化等效电路图图中为系统单相接地短路时高压母线最大零序电压；为主变压器高压侧单相接地时经变压器高低压绕组电场耦合传递至机端零序电压最大值；为发电机机端相对地的等效阻抗；主变压器高低压绕组等效耦合容抗；CM为变压器高低压绕组电场耦合等效电容；发电机机端相对地的等效电容；发电机中性点等效接地阻抗。由图1（b）计算得 （1）(1) 计算,由系统给予的值进行计算确定, 当1时，2时， 3时，所以，UH.n为变压器高压侧额定线电压； (2) (2) 发电机中性点经高阻接地时机端零序电压计算1) 当发电机单相接地时接地电流的电阻分量等于电容分量原则选择发电机中心点等效接地电阻Rn ，即3Rn此时=由于CM所以即 （3）2) 当发电机单相接地时,接地电流的电阻分量不等于电容分量,即3Rn时,可用下式计算变压器高压侧发生短路时，传递到发电机端的基波零序电压值,为=以上计算的为发电机端一次的零序电压,应归算至二次测量值,2. 发电机基波零序过电压定子单相接地保护整定值的校核发电机基波零序过电压定子单相接地保护应躲过主变压器高压侧单相接地经变压器高低压绕组电场耦合传递至发电机机端零序电压。(1) TV开口三角绕组基波零序动作电压整定值3U01.set为 （8）(2) 发电机中心点配电变压器二次侧基波零序动作电压整定值U01.set为U01.set= （9）式中 Krel可靠系数取1.21.3； TV开口三角绕组变比；发电机中心点配电变压器变比。3. 发电机基波零序过电压定子单相接地保护动作时间整定值计算根据近年来运行经验,大型发电机组定子绕组单相接地发生后,虽基波零序过电压定子单相接地保护已起动,由于基波零序过电压定子单相接地保护动作时间整定值太长, 在基波零序过电压定子单相接地保护还未达到出口动作跳闸,随之出现另一点接地,以至造成严重的定子绕组的相间短路或匝间短路,这一情况在国内已多次出现,以致造成严重的损失,由此应将发电机基波零序过电压定子单相接地保护视为重要的主保护之一对待, 因此基波零序过电压定子单相接地保护跳闸动作时间整定值不应超过0.5s。发