近十年电气主设备继电保护技术的进展.pdf

僻 苎 苎 麴 I 一 7 口 1 了 叫 近十年电气主设备继 电保护技术的进展 清 华 大 学 竺 刘 傻 宏7 7 ， 文赡论 述 7电 气主设 备 内部短路主保护、 发电机 定于 和精干 绕组接 地保护 、发 电机异 常运 行保护 的理论 基础 、实践原理 、发展过程 震 朱来趋势 。介 绍 了目前国内 A b s t r ac t Thi s pa pe r r e l a t e s t he b a s l c t h e or y，a pp l i c a t i on pr i m e i pl e - de v e l o pme n t pr o c e s s a nd f u t ur e t e n d e nc y o f t he mai n p r ot e c t i on B g i ns t i n t e r i or s hor t c i r c ui t of mai n e l e c t r i c e qui p m e nt s ， -g r o un d p r ot e o - t i on f or S t at or a n d r o t or wi nd i ng o f g e ne r a t o r ， a n d t h e g e n er a t or pr ot e c t i on u nd e r a b nor ma1 o pe r at i o n A l s o i nt r od u c e s s oree n e w s c he - rue s a nd vi e wp oi n t s o f p r o t e c t i on s o f mai n e qu i pme nt i R O Ur o aat r y。 a nd e x p ou n ds e xpe ri e n c e s o f de s e r t s a n d l e s s o ns i a mal n pr o t e c t l om i n t he l a t e de c a d e Ke ywor d s mai n e l e c t r i c e qu i pm e nt r e l a y pr ot e c t i o n l a t e r i or s h or t c i r c u l t r ot or wi nd i n g 最近十年来，随着徽电子学和计算机技术的发展及其在电力系统中的普追应用，电气主 设备魅电保护在原理上和装置上都取得了长足进展，我国即将步入主设备徽机保护的时代。 继电保护技术的理论基础是电力系统的故障分析，继电保护装置的新产品开发翱运特好 析都离不开对系统故障的正确分析。历史 已经证明；由于对主设备 ( c 发I 毽 视变压蕃，电动 机等 ) 的内部故障缺乏科学的分析方法，使主设备保护技术长期停滞布前。 2 批华张串庙囊 和 9 0年代扔，我国 1 ) c 2 首先挺出并完成了发电机内部故障的 。 多圄培l努靳凄。 麓劳攻 真机试验和动摸试验证明，该分析法的理论计算结果完全满足继电保护故障分崭计算韵精塞 要隶使长期无法作发电机内部故障继电保护装置灵敏度控验的状态就此堵柬 以往，膏囊 屯视纵差保护，只怍机端两相短路校验：对单元件式横差保护的灵敏度无法俸较藿 I匿蚪对 多分支分布中性点的6 0 7 0 万k W 承轮发电机主保护也束作内部馥障曼敏度校验 ) 毫术掌 张曩谴；_正是发电机内部馥障的多回路分析法，奠定了发电机内部短路箍皂慷护 的理 论 基 诅，使高灵敏单元件横莲保护、不完全纵差保护、增璧负序方向保护等新装置褥 以推广戈 失完善了大垫发电机组保护的技未性能。 为了适应徽机保护的特殊需要国内外继电 保护 作者都希单有专供镦机_像护使用樽巷 维普资讯 2 片 ，使 保护装置更可靠 、更简 。在外 回公司的 作 F，我 囤已开始采用这 种专用芯片，对 于擞机型继电保护的进一步发展 ，特有很大的推动作用。 I 主最鲁喀 l 部短路主保护 ， ； ， 大中望电气主设备的内部短 路主保护，世界各国无例外的 均 采 用 纵 (联 )差 ( 动 ) 保 护，由于该保护动作判据对大多数被保护设备具有明确的选择性和较高的灵敏性，近百年来 始终是主设备内部短窖 的无可争议的保护方案。 随着主设 备单机容量的增大，对继电保护的技术要求越来越高，根据当前的技术条件， 特别是微型计算机和镦处理机的应用，有必要用审慎的科学态度，重新分析纵差保护在主设 备上应用曲不足之处。 首先。 太型发电机要求装设内部相问短路与匝间短路的双重主保护，而纵差保护只反映 相间短路，对 匝闻短路 (以及定子绕组开焊断线 )不起作用，为了主保护的双重化和反映所 有内部故障，如果继续采用纵差保护，势必要增设反映匝间短路的其它保护，而且还要各自 装设双套，装置复杂化所引起的运行上的不安全 以及 电流互感器二次断 线造成的 保 护 误 动 作，更为大型主设 备保护所不容许。出路在于寻求一种简单可靠的能反映所有内部故障的保 护方案，这种方案首推高灵敏单元件横差保护。 正是纵差保护不 反映 匝间短 路的固有 缺点，加之大机组 中性 点侧堆 以引 出六个靖 子，无 法装设横差保护，因此国内外都产生了是否必要装匝问短路保护的争论。根据国内发电机组 定子绕组故障实例 ( 丹江口电广 ) ，曾极大地 l 发了国内保护工作者开发匝问短路保护新方 案 的热 潮。其 中较有影响 的是转子二次谐波 电流 (， f d 2 m )方案 和零序 基波 电压 ( 3 Uo ) 方案 ， 值得总结的历史经验和教训是： 转子二次谐波电流， f d 2 。 和零序基波电压3 己 厂 。 均非发电机内部 故障的特征量，当外部系统短路时它们同样呈现，为防止误动作，不得不增设负序方向 闭镇 元件，实际上，恰恰是负序功率方向明确区分了发电机的内、外故 障，保证了选挣性，所以 现有国内匝间短路保护方案均将负序功率方 向这一主判据用作辅助闭锁l判据，而将便蹩起动 元件作用的转子二次谐波电流和零序基波电压视为主动作判据。在这种设计思想指导下，负 序方 向闭锁元件采用常闭触点，而且在发生外部短路时，负序方向元件常闭触点的断开必须 快千 f d 2 。 和3 u。 元卞 常开触点的闭台，在切除外部短路时，两者触点的动作速度 又势 颓 相 反。由于各厂家产品均未注意后一技术要求，已多次发生在切除外部短路时匝问短臻保护误 动的事倒。 基于上述种种原因，国内又继发了取消匝问短路保护的思潮，而且以引进机组琛护常常 没有荜闻短路保护为依据。其实 如果真有简单、可靠，灵敏的匝问短路保护，国内外鹩异 行们是不会取稍这套保护的。 、 一 在分析现有发电机内部短路主保护方案时，还应该指 出：美国太古力第三电站，我胃戈 羊峡电f和岩滩电厂，均装设 多分支分布中性点发电机内部短路保护 e i ) 。恢保护使 内 部短路具有三重化的冗余度 ( 岩滩电厂甚至达到四重化 ) ，无疑冗余度过高了，它取碍进 鼓粜罴兹了很高 代债 的。以太古力第三电站为倒，在发电机机壳内装j 囊 了 3 0 个 CT它 廿 1 氆运行中得不到值班人员的经常监视，万一因机组长期振动面造成CT =次斯线 ，展 拳 十 分严重 更值得考虑盼是这样多的CT ，它们的电流量在微机保护中都要引入装嚣盘 腿 效 撵 处理，这对微机保护是难以接受的。所 “ 多分支分布中性点发电机内部短臻保护鸯案袒 豫掘挥葑唯苓再赣得到幂用 一 I _ 维普资讯 我国近年 在主设 备内部短路主保护方面的 主要进展如下 。 - 1 1 高灵敏单元件横差保护 ( 发电机内部故障第一主保护 ) 由于历史的原因，人们习惯于将横差保护专用来反映定子绕组匝间短路，以此弥补纵差 保护的不足。以每相两并联分支的发电机为例，如图 1 所示，在两个中性点O- 、 。Oz芝阃接 入互感器3 C T，二次接横差继电器。发 电机内部发生的各张相 间短路和同相绕组 的 照侗； 短 路 ，实际上 郭将使a b C 半个三相与a C 另半个三 相之翔的对称性破坏 ，从 面 产 生 流过 O O z 联线的零序电流，横差保护动作。显然图 1中接于3 CT 的横差保护对机内所 有实际 可 能发生的相问匝间短路以及分支绕组的开焊断 相均有 保护作用 ，决非仅对匝 间短 路有效 。当 然此保护 不反映机 外的 各种 短路。 由乎已有发 电机内部故 障的分 析 计 算 方 法，就 可以知 道流过O， O。 联 线的3 ， 。 大小 ，保 护的灵敏 系数 随之可定，也就定量 地确 定了此 保护对内部故障的有效程度。理论计算和真机 试验 均 已证明 ：原有的横差保 护装 置及其定值 整定方法 使灵敏系数常常 不足 。 拄 l l汽轮发电矶内部韫辟的C T 露壁 国内外提高横差保护灵敏系数的方法有 ： a 现场实测发 电机外部短路时，3 。 中含有大量的以三次谐波为主的不平衡 电流 ，园 此极大地提高三次谐波滤过比 ( 例如达1 0 0 左右 )，将有效减小外部短路时的横差保 护： 率平 衡 电流，从而使横差保护的动作电流减小和灵敏度提高。实践证明，横差保护一次动律电流 可 小于发 电机额定 电流， N G 的5 。 b 横差保护用互感器3 C T的变比可大幅度减小，一般可选取( O 0 l 一0 - o 5 ) l m $ A。 以 往该 变比约取为o 2 5 N 。 s A，理 由是 当发 电机内部短 路时 ， ， 流 过3 C 盼电流棍大，有 可 能 因 电动力 太大造成3 CT的破 坏。当选用单匝武穿墙套管互感器时 ，这种 顾虑 是多 余的 - 程采用上述措 施 后 ， 横差保护取得很高的灵敏度，试验研究充分证明了它 媳 高 灵 敏 性。然而它在外部短路时能否可靠不误动呢?为了确保外部短路不误动的可靠性，除予崔装 置上备有很高的三次谐波阻渡性能外，还应在发电机组运行前的常规短路试验中曩_梗铡取外 部短路电流与横差保护基波不平衡电流的关系曲线，然后用外推法估算 机蠓最大兰相短路 电流下的最大不平衡I n 流，由此整定横差保护的动作电流，通常总是小于发甩祝鬏逮皂耆 I I 5 呖 。 0 。 。 这种高灵敏的单元件横差保护已在石泉电厂，龙羊蛱电厂和岩滩 电厂采用，多趺舛部系 统短路均未发生误动作。 誓l _ l _ t 0 我们慎重推荐高灵敏单元件横差保护作为发电机的内部短路第一主保护 ： 幂便是西为它 最简单可靠 灵敏塞高，更重要的是因为我国能正萌地计算发电机内舔各种故障畦的戡差保 护电流大小 ，确信它对 内部 相间、匝间短 路有 很好 的保 护功 能，因此 对这 一 睬护曲试诅 和立 甩成 为我国 主设备 保护的一大特 点。 - 、 ， _ 上述横差保护不反映机端外部的相问短路是它的不足之处，但是考虑拼太璺桃组飘出钱 必为分相封闭母线， i 出线发生相问短路的几率很小，而且还有第二主保护和旧备保护 i 所 以不影响推荐 它作 为第一 主保护。 为了推广应用高灵敏单元忭横茬保护，发电厂与发电机制造厂密切配台 主要包含两个 维普资讯 方 面 ： 首先发电机定子绕组中性点引出方式，必须睬证有两个中性点O 、O 引出(圈i)。 对于水轮发电机，一般不存在问题，对于汽轮发电机，国产机组 ( 3 0 万k W 及以上 ) 通常只 在中性点饲引出三相三个端子，现在要求采用横差 ； i： 护，则如图 1所示，发电机中性点 必 须引出四个端子 ( 侧如图 1的O 、a t 、b ： 、c ： )，技术上不存在困难。 其次为校验横差保护内部短路灵敏度，制造厂家提供了发电机电磁设计的某些技术资料 和结构尺寸 1 ) 通过发 电机内部各种短路或断相的计算，确定横差保护对内都故漳的 保 护 能力 。 1 2 不完 全纵差探 护 (第二 主墚护 ) 对于每相两并联分支的汽轮发电机，如图 1中的电流互感器1 CT 和2 CT ，构 成 纵 差 保 护，2 CT 的电流变比为1 C T的一半；因为这种纵差保护的2 CT 仅在都分分支绕组中装设，所 以称为不完全纵差保护。 传统纵差保护以每相绕组的全部相电流为输入信号，结果只能对相间短路起保护作用。 图 1中的不完全纵差保护，只接入中性点侧的部分相电流，但其功能却扩大为对相间短路， 礁间短路和分支开焊断相均起深护作用。它的理论依据是：发电机三相绕组在定子铁心上是 相互邻近或交迭的，彼此之间存在或大或小的互感，不论故障发生在装设或不装设2 C T 的分 支绕组中，2 CT 均能感受到故障电流，因此不完全纵差保护能对发电机内部各种故障均有作 用，其作用的大小 ( 灵敏度的高低 ) 只能通过我国的发电机内部短路 “ 多回路分析法计算 才能 确定 。 不完全纵盏保护可以推广应用到发电机一变压器组单元接线方式的大整动保护，这对应 有防止变压器励磁涌流误动的措施 。 发电机或发茸机一变压器组采用不完全纵差深护应注意两个问题： a 设计部门虚作充分的内部短路计算，确定装设2 C T 的是各相的哪些分支? b 电机稍造厂应根据设计部门的要求，确定发电机中性点悄的引出方式。 不完全纵差作为发电机的第二主保护，消除了高灵敏单元件横差保护在机端引出线上相 间短路的动佯死 区。 1 3 增量负序方向保护 (另一种第二主保护 ) 微机保护为故障分量 ( 增量 ) 的应用刨造 良好条件，排除了非故障状态信号的影响，使 故障判断更为明确和灵敏。 发 电机无故障 时，只有三相正序源 。 系统中发生不对称短路，三相负载不对称，三相输电线换位不充分或一 ，二 相 新 线 等，发 电机机端有负序 电压和负序 电旎，但这时发电机本身仍非负序蠲 c ，负序源位于机外系 统中，即负序功率由系统流向发电机。 只有当发 电机率身发生故障 (相问短路、匝间短路、绕组开焊 ) ，负序渔 【 在机内，负序 功率由发电机流向系统。 由此可见，负序方向 (电压、电流取 自机端P TCT) 是判定故障位于发 电机 ( 或其它 主设备 )内外的明确特征，根据这一原理构成的增量负序方向徽机保护具有确切的选择蛀， 即使CT 或P T 二次断线，也不致发生误动，这一特点使本保护更优于纵差保护。 增量负序方向保护是翔别增量负序电压 、 电流( Ut 、 )问相位关系的一种方向 继 电器，因此具有很高的灵敏度。但是由于CT 误差 ( 包括保护装置中的小 C T误 差 ) 、A D 维普资讯 5 变换，滤波、滤序等的不定全精确，在机外三相短路时。理论上没有A U： 和 实际 卜 有 小量的负序增量不平衡电压和电流 A Ut 和 ，它们之间的相位关系是随机的，有可 能 ； I 起保护误动作，为此增量负序方向保护除有动怍主判据 一： Re 【 【 ， l A1 2 e J “ ) 8 p 武中 ： 7 0 。 A 8 0 。 ，为增量负序方向继电器灵敏角 为魅 电器的动作两值 还应有增量负序电流的起动觌据 l 2 f + ( 一I ) 武 中 一增量负序电流起动元件的阈值 一 正序 电流标么值 一 正序 电流锁动系数 增量负序方 向微机保护在动摸试验 中取得了成功。 增量负序方向微机保护在发电机并网以前，机端A I ： 一D，l此鞋发电机内趣，短 路 ，保 护将拒动 ( 但此时高灵敏单元件横差保护能灵敏动作 ) ；如果在逡种极短时阃的发电机并I l l 萌期同，再考虑引线( 封闭母线 ) 发生稀有的相 间短路单元件授差痒护和增置氧序方向 保护均拒动，只有后备保护延时切除短路，这是增量负序方向毋护作为第=圭偿 l不蕊 卷 全级差保护的主要缺点，当然如前所述。增量负序方向保护对二扶断线楫 谩动， l l蒋叉挽手 不完全纵差保护，因此各有优劣。 对于 水轮发电 机一变压器组， 如图2 所示，在机 端和变 压器高压镧1分蹦荤 照两耷增置彝 序方向保护I A P l 和2 P ， 其中】 P 。 作为发电 机内部短路保护，2 ， l 绎为主变 鼬 ： 廖 护，还可作为发电 机的后备 保护。厂用变低压侧短路的 p ： 方向 会使2 P ： 保 护谋动， 1此 2 A P： 保护的动作阐值 应整定得使厂用变低压慑短路时不误动，由于水电广广用变窖量教 小，e 提高不 大，不会明显影响2 P： 保护的灵敏度。 对于汽轮发电机一变压器组，厂用变( S T ) 容量大，2 AP： 保护的动作阈值 不应如上整 定，可改用图 3的保护配置，即在厂用变低压侧装设Z APt 一套。 ， ， 圈2 木轮 发 电机摩 压静蛆 的Pt 保护 用3 格置 皂机麦 压曩 并 争 洼 ，APj 墙 电嚣 的曲 佧正 方 向定曼 为， - 1 直 P - 由发电机范阿 生熏2 A P t 一 由主变靠由外蕾 量辘 3 五 尸 I 广羹蠢一广旅 机内 部被障时，i A P i ；2 A P z ， 3 矗 P ： 均动 作 蜘 教 障 酎 ， l 。 不 动 ， 2 A P 、 3 P 动 作 瞄 坦 醚 维普资讯 当厂变 内部故障 时 1 AP 不动 ，2 A尸z 、3 尸2 动作 ： 当外部景统故障时，I P 2 、2 AP： 不动，3 P： 动作； 厂用系统故障时，1 P。 、3 A P z 不动。2 A P- 动作； 根据上述动作行为可知：对发电机、主变，厂变三个被保护对象，任一对象 发 生 故 障 时，均有两套或三套 P z 继电器动作才输 出跳闸信号，误动可能性极小；外部故障时均有 两套 Pt 不动，有明确的选择性。由三套 P： 继电器替代三套纵差保护是可取的。 用于变压器的 Pe 保护和纵差保护一样，都应有防励磁涌流误动的技术措施。 增量负序方向微机保护适用于发电机、电动机和 电抗器等主设备对大型发电机一变 压 器组和单侧电源的变压器也适用：对于多很 l 电源的三卷及三卷 以上的变压器，因输入信号太 多 ( 三卷变输入电压电流信号共l 8 个 ) ，不宜用此保护方案。 1 4 其它增量式微机型主设备内部短路主保护 利用微机优势，国内相继开发了多种增量式主保护，例如：增量式 比率翩动原理纵差保 护，增量式标积制动原理纵差保护。 1 5 变压器内部短路主保护新方案 鉴于变压器铁心的非线性、剩磁 和合闸相角的随机性、变压器绪构的多样性，使三相变 压器励磁涌流的研究工作十分繁重，特别是难以确定影响励磁涌流特征的各种因素同时 l f l 现 的机率。使理论分析得 出的最严重条件下的涌流特征， 与现场实测绪果相差甚远， 这就难免在 差动保护的涌流团锁判据方面 出现不同观点，在防止涌流误动的技术措施方面更千差万别。 有鉴于此，我国已提 出并实际采用变压器分倒差动保护新方案，即将变压器的每个绕组 视为一个被保护对象。直接应用发电机纵差保护原理，从而完全回避了磁路藕合和励磁涌流 g l 起的麻烦。这 一方案对多绕组变压器( 倒如三卷变，就应有九套纵差保护) ，由于装置套教 太多。不宜推广 。 国外提出了 考虑励磁特性的变压器内部短路微机保护。，也能完全消除励磁涌流的影 响，其基本原理是对变压器每一绕组列出网路方程 u =Ri +L d i d t +d d 武中R、工 该绕组 电阻、漏感 ， 、 该绕组外加电压、电流、磁链瞬时值 上式雀变压器正常运行、外部短路、空载合闸、过激磁 工况下恒成立。但在 变 压 器 内 部短路时上式不成立。从而明确区分了是否发生变压器内部短路。 上武 中的d e d r 项可在一组联立方程中消去，只保留 、f 两个电量。 ， 这一方案原理新颖，特别适宜于变压器微机保护。但在原理上有一缺点，它必须知道变 压器各侧绕组的漏感 (漏抗 ) ，这在实际工作中是困难的 近似地取各悄漏抗为 变 压器 短 路电抗之半，这在理论上欠妥，实用上加大误差，降低曼敏度。近来又将三柜关薰式转化为 1 。 2 ， 0 模分 量关系式。表面上不再有漏感参数上的不正确，但又把变压器的饵 斟方电流( A 、 i ) 枉R，工 上的压降，近似看作( f + ) 1 2 程月、工上的压降，将漏本的平均近似转为 电流 的平均近：ll ；l ，本质上并没有使本方案更正确。 这种保护方案用于各种三相接法的两卷变压器，国内外已作试验研究，取得了成果，但 用于多卷变压器尚待进一步开发，它比两卷变压器复杂得多。 考虑到变压器威磁 涌流、过激磁 电流波形的复杂性，为减少误差。 艰采样赣瘁为 8 Hz ( 工鞭8 o Hz ) ，国内用6 Q 0 H # 罘样狠半作了初步试驻，虽然取得了一些戚曲曲经肇但为 维普资讯 提高装置的可靠性和灵敏性，有必要提高采样频牢。 2 发电机柏曩地保护 这里只讨论发 斑机 (大型发 电机一 变压器组 单元 接线 ) 的定子绕 组和转子绕 组拄地 梁护 ， 其它圭设备的接地保护从略。 2 1 大型发电机的中性点接地方式 发电机的中性点接地方式与发电机的安全运行、定予接地保护方案密切相关，决定接地 方式的三个田索是： a 严格限制单相接地电流的太小，满足DL - 4 0 0 - 9 1 标准规定的接地救障电流允 许 值 的要求。在这一条件下，发电机单相接地故障就不会危及定子铁心，也不会发展为相问或匝 问短路的灾难性故障。 b 严格限制单相接地时发电机耐地稳态和动态过电压的大小，使之低于发电机定子绕 组 出厂试验 电压后者对】 O 5 k V及以上、l O MW及以上的发 电机为 3 UN ( kV) + 3 ( 3 8 - - 4 O) U p h N 式中 UN 发 电机额定线 电压 U P - - N 一发 电机额定相 电压 、 c 有利于构成性能疑好的定子单相接地保护。 我国发电机中性点接地方式，除解放初期遗留下的中性点经高阻接地外，汽轮发电机垮 为中性点不接地或经 电压互感器接地，太多数水轮发电机卿为中性点经消弧线氍接地。特飘 应该指出：长期的大量的水轮发 电机中性点经诮弧线圈欠补偿接地方式，积累了丰富的成功 的经验，所 以近年来部分3 0 万k W 汽轮发 电机中性点也采用这种接地方式。它的突出优点在 于：接地电流小动态过 电压不超过2 6 Up h N ，定子接地保护简单、灵敏度高c 1 ) ， r 1 O 。 近年来，有些引进机组不加分析地盲 目推行增大接地电流的中性点经配电变压嚣高阻接 地方式 ( 个别3 O 万k W 发 电机还有采用经中阻接地的方式，接地 电 流 达 S O -I O O A)；由于 接地 电流增大 ，超过 DL - 4 O 0 - 9 I 标准规定的允许值 ，为了机组的安全，不得不夸 定 子 接 地保护动作于踌闸，使本来很轻搬的故障采用了给系统和机组造成较大 冲击 的 紧急 槐 隔 措施。 由于发电机中性点经电阻接地，使国内广泛应用的三次谐波电压定子接地保护灵敏 度降 低 ( 详 见后 )。 2 2 定子接地保 护 我国采用的定子接地保护主要是基波零序电压型和三次谐波电压型两种，两者组台完成 无动作 死 区的接地 保护。 虽然单相接地 电流已小于允许值，但为了大机组的安全，在定子接地保护动 停 于 信号 后应立即通知上级调度部门，同时迅速转移负荷，使故障机组平稳停机，对系统，机组和 用户都好 。 我国对发电机定子绕组的三次谐波电压及其接地保护，积累了大量现场试验 和 运 行 资 料进行了深入的动作行为分l柝，处于国际先进水平。 由于生电机中性点经嚣电变压器高阻接地，即巾性点对地之闯接入了一个与对地电容并 联鲥电阻，使爱电机中性点对培阻抗减小，中性点兰敬谐技电压U 藏小，以致雀正 常 嚣 行 时uI c ， 。 1 整定的慑护器生 维普资讯 g 误 动，为防 止误 动，必须 嗣棼 r ， ， k ( k 1 ) ，这 滤降低 了灵敏 度 n 瑞士B B C(现 AB B d)0 1 进 的外 加 l 7 5 Hz 电源方 式的定子接地 课护， J 相 完善 ， 硅由于装 置复杂 、蠲试麻域 ，未 能在国内得到太量推广 。 2 t 3 转 子接地 保 目前 在国内应用较 多的装置是仿西 门子曲达加 工频交 流 电压式导纳继 电器 。 内部参数匹配不当、整定电阻调整不精确，动作特性还不搭理想。 枉 嚎 理设计 由于继 电器 国内研制了模拟式和数字式 的切换采样原理转于接地保护新装置。利用微机 的 计 算 能 力，这种原理的微机保护能在动作时指示故障点啦置和接地过渡电阻阻值 转子二 点接地 保护， 目前国内外 尚无成熟 的方案 3异常运行保护 一 般 过负荷 、过 电压 、逆 功率 等异常运 行保护，不再赘述 仅就 以下三 种保护讨论之 。 3 I 过励磁 保护 ， 国产发 电机和变压器 ，制 造厂 家还 提不 出比较确切 的允许 过励磁倍 数与持续 时间的关 系 曲线，对于这些 机组 迄今还没有过 励磁 保护的运 行经验 。 近年来，从国外引进的变压器和其配套的过励磁保护，经这几年运行实践，提 出了不少 意见，主要是厂家的变压器允许过励磁倍数曲线与配套的过励磁保护动作期据严重失配，起 不到恰当的保护作用。例如一台由德国T U公司进 口的变压器倪R -AT UB 型过威磁 保 护 ，后 者的动作判据为 ： ， 、 8 十 式 中 孚 ( 竿 ) 自 ； = 1 6 4 ， 实 际 整 定 在 2 。 - 变压器在I 2 倍过励磁时，允许持续运行l 8 0 s ，但按上式决定的继 电器动作时瓣但3 o 1 严重失配；如果调整 值，则对其它过励 磁倍数又不协调，因为 =2 且过励磁谯数 为1 4 时，变压器允许持续运行5 s ，继电器动作时问为4 g s ，说明 =2很合适。 以上说明，过励磁保护的动作判据不能满足主设备过励磁特性的保护要求，经研究，对 于任意主设备的过励磁特性，具有下述动作判据的过励磁继电器，能 起 到 鼹好 的保 护 作 用c l ： = 1 0一 l + ， 式 中 ，( 额 定 工 况 下 的 U ， 比 值 ， 此 即 过 励 磁 倍 数 1、 为待定常数，由各主设备过励磁能力决定，具体整定方法见( 1 0 ) 。 3 2 低蔚失撤保护 早期的低蔚失磁保护为转子 (电压虞 电流 ) 判据， 由于超高压长缌扮斟现。 ， 使爱电机在 低负 荷下进糍运行， 转子 据失 效， 鸯国转 而罘甩定 于判据( 异步 驵挠两 或劳稳边界 阻旗 鞲) 。 f 。 、 维普资讯 但 是各种判据的阻抗继 电器 ，不仪在低励失磁故障时动 作，在外部 经过渡 电阻接地或短 路、系统振荡 、PT二次断线 、 &线充 电等工况下也去谩动作 ，为 此又加入转子 电压 、负序 、 延时等辅助 雄拳防止误动，其结果是保护装置复杂化 鉴 于 每 章 童 毒 统 番 赢 ， 燕常 出 与 系 缝 臻 薄 弱 油 壶 离 负 荷 _中 心 绚 夫 呕 站 ， 不 能 像 国 外那样广泛采用比较简单的异步阻抗继电器 ( 下弛阻抗回 )，加上我国励磁系统故障频繁， 因此低励失磁保护成巅我国保护技术工作者背遍关心的研究课题。 既然低励失磁故障由转子回路产生，辅勘判据采用转子 电压，主判据为静稳边界的定子 俺阻抗动作圆 我国首先提出了以静稳极限为动作边界的随有功功率 自适应的转 子 电压 判 据 ， Uf d K p 式 中 Uf d ： 一 转子 电压 尸一 发 电机有 功功率 (送 出 ) K= d Uf d 。 Us SN 其 中 ： = + 。 u。 、 。 一 系统 电压和 系统等值 电抗 U 一 发 电机 空载励磁 电匿 S 一发 电机视在功率 。 、 、 这种以随有功自适应的转子电压静稳极限动作判据构成的低励失磁保护，仍应辅助其它 措 施 以防 止误动 ，但比定子阻抗静稳判 据 要简 明得 多。 3 3 失步 (预测 ) 保 护 发 电机失步故障，应该由系统安全 自动装置坑一管理 ，为 了能及时挽救系统稳定，该失 步保护应具有预测功能，以便及早采致切机、快关汽门、电气制动等措施 如果仅仅作为发电机长期 ( 1 0 一 0 个振荡周期 )失步运行而得不到系境安全自动装置的 指令，不得已采取停机处理，这时应用没右预测性能的双阻抗继电器即可。 我国失步保护有正式产Jl f 【 ，但运行经验不多，失步预澍像护坶鲣予研究瞬廖， 壤得一 些成 果。但尚无正式产 品 ，与 国外 有一定差距 。 4 其 它 l - 由于电气主敬备体积不大，便于在线监测莱些故障油采纳物理参量，同时考虑副主设备 继电保护一般只做到 “ 事后诸葛亮”的作用，结六机组仍将造成严重损坏。传感 拣 术 的 发 展、相关专业人员的共同台作，使主设备的故障预测朝故障诊断成为十分迫切的大有希望的 科研任务。国内外已开发多种具有人工智能的故障在线监浏和诊断装置，可以预见， 胙为主 设备安全的第一道防线，继电保护将让 血于故障在线监测和诊断装置，使大型设备摩素酿成 大患前就被发现，免遭毁坏。但是主设备继电保护装置还将在可嵬的将来长期存在，不避其 重要 作用稍减。 、- 参考文献 l 工维 住，供炳 蕴 大 型 机蛆继 也 护理 1 0基 础 三 版 。 北京 东利 l 乜力 出版 社， 1 9 2 高慧蕾，王样哥 j t李置 峰 奎温电机厦其系缝曲分析 北京 华学出版社，