发电机保护整定计算技术规范

1、发电机保护整定计算技术规范定子绕组内部故障主保护、纵差保护1固定斜率的比率制动式纵差保护1）、比率差动起动电流Iop.0 : Iop.0= Krel Ker I gn/na或 I op.0 = K rel I unb.0一般取 lop.0 = （0.1 0.3） Ign/“a,推荐取 lop.0=0.2 I gn/ na o2 ）、制动特性的拐点电流I res.0 拐点电流宜取I res.0 = （0.8一般取 I res.0 =0.8 I gn/na o3）、比率制动特性的斜率S:1.0) I gn/ na ,1 op. maxS1 res maxI op.0I res.0I unb.max

2、I unb.max 计算最大不平衡电流 =&pKCK I k.max / na式中：非周期分量系数1.52.0 ;Kcc互感器同型系数，取 0.5 ;0.1 ;互感器比误差系数，取I k.max最大外部三相短路电流周期分量。 差动保护的最大动作电流I op.max 按躲最大外部短路时产生的最大暂态不平衡电流计算：I op.maxKel I unb.max式中：Kel可靠系数，取1.3 1.5比率制动特性的斜率SJvC Ires, max厶.maxI -I K I -1S op.niax op.O _ rcl unb.max op.OI_i 八 一 L /n - Ires. max re.v.0

3、k.max a res.O2、变斜率的比率制动式纵差保护1）、比率差动起动电流Z,p.o：同4.1.1.1 “比率 差动起动电流”的整定。2）、制动特性的拐点电流Ires.!:对于发电机保 护，装置固定取厶es.l=4厶n /凤。对于发电机变压器组保 护，装置固定取厶es.l = 6厶/心。3）、比率制动特性的起始斜率Si=式中：心可靠系数，取1.5；血互感器的同型系数，取0.5：心一一互感器比误差系数，取0.1； 一般取S】=0. 1l=J4）、比率制动特性的最大斜率S2： 计算最大不平衡电流Zmbmax：Xnb. max =AgpAcc-Aer -/k. max /式中：Kap非周期分量系

4、数，取1.5 2.0；屁互感器同型系数，取0.5；鬲互感器比误差系数，取0. 1；厶皿最大外部三相短路电流周期分量，若I k.max小于I res.1 (最大斜率时的拐 点电流)时，取I k.max =I res.1。 比率制动特性的斜率 S :S2I unb.maxI op.0k.max/na2S1I gn / na2Ign / na、纵向零序过电压保护3、差动电流速断动作电流按躲过机组非同期合闸和最大外部短路电流产生的最大不平衡电流整定对于大机组，一般取lsd.op=(34) Ign/ na、横差保护1、裂相横差保护1)、起动电流：按躲过发电机额定负载时的最大不 平衡电流整定：I op.0

5、Kel ( I unb.1 +I unb.2 )一般取 I op.0 = (0.2 0.3) I gn/ na。机端变比2) 制动特性的拐点电流：一般取Ires.0 （0.8 1.0） I gn/na。3）比率制动系数：一般取Kes.max = 0.50.62、单元件横差保护按躲区外短路时最大不平衡电流整定，当横差保护的三次谐波滤过比大于或等于15时，其动作电流为 lop = （0.20.3） Ign/na当横差保护的三次谐波滤过比大于80时，据经验动作电流可为 I op= 0.05 I gn/na按躲发电机出口三相短路电流为额定电流时不平衡电流整定：I op Krel K I unb.1.n

6、式中：Kel可靠系数，取1.52;K 区外（发电机出口）故障最大短路电流与发电机额定电流的倍数；I unb.1.n实测发电机出口三相短路电流为额定电流时不平衡电流的基波有效值。按躲发电机额定负荷时的最大不平衡电流整定，据经验动作电流可为：I op= 0.05 I gn/ na按实测发电机正常满负荷运行时的中性点连线最大不平衡电流修正动作电流：Iop= Kel I unb.n式中：Kel可靠系数，取1.52； I unb.n 实测发电机额定负荷时的不平衡电流。1、灵敏段定值整定动作电压（纵向基波零序电压）按躲正常运行时最大纵向基波零序不平衡 压整定，据经验动作电压为：Ui.op = 23 V。按

7、实测满负荷时的最大基波零序不平衡电 整定：UOl.op = Krel UUnb.1式中：Kel取1.52；Unb.1 正常满负荷运行时最大纵向基波零序不平衡电压的实测值。Kes.3 3 = 0.5三次谐波电压制动系数：电流制动系数：Kes = 1.0制动电压（三次谐波电压）一般取Uk.op = 22、高定值段动作电压（纵向基波零序电压）疋:按躲区外短路时最大纵向基波零序不平衡电压整 般取 U0h.op = 8 12 V。相间接地后备保护、定时限复合电压闭锁过电流保护1）过电流定值整定a）动作电流：按躲发电机额定电流整定:K I1 opre|l gnKg式中：Krel可靠系数，取1.31.5;K

8、r返回系数，取0.90.95。b）按主变压器高压侧母线两相短路进行灵敏度校验，要求灵敏系数Kse nA 1.2。变压器高压侧母线金属性两相短路时， 流过保护 的最小短路电流。2）相间低电压元件整定a）动作电压低电压元件取机端 TV二次线电压，动作电压Uop可按下式整定对于汽轮发电机对于水轮发电机式中：Ugn发电机额定电压；nv电压互感器变比。b)按主变压器高压侧母线三相短路进行灵敏度校验：Kse n= Uop / (Uk.max / nv)式中：Uk.max主变咼压侧母线金属性三相短路时发电机机端最大相间电压。要求灵敏系数KsenA 1.2。nv机端变比3）负序电压元件整定a）动作电压按躲过正

9、常运行时的不平衡线电压整定式中:U gn发电机额定线电压；按躲过正常运行时的不平衡相电压整定式中:U gn发电机额定相电压；b）按主变压器高压侧母线两相短路进行 灵敏度校验式中：U2.min主变咼压侧母线二相短路时发电机机端最小负序电压。要求灵敏系数Kse nA 1.5o励磁回路接地保护一、叠加直流式一点接地保护1）动作电阻高定值：2）动作电阻低定值：Rop.G = 10 k QRop.D = 0.51 k Q二、切换采样式（乒乓式）一点接地保护1）动作电阻高定值：-般取 Rop.G = 1030 kQ2）动作电阻低定值：般取 Rop.D = 0.52.5k Q;三、定子二次谐波负序电压型两点

10、接地保护按躲发电机正常运行和区外短路时测得的最大二次谐波负序电压整定。U 232.op= Krel U232.max式中：Krel可靠系数，取810；U2 3 2.max额定工况时实测值，般为0.10.2 V。四、接地位置变化型两点接地保护1）转子一点接地位置变化量亠般取 ap = 5%10% 。定子绕组单相接地保护一、基波零序过电压保护按躲过正常运行时机端三相电压 互感器开口三角绕组的最大不平衡电 压整定Uop = Krel Uunb.max式中：Krel可靠系数，取1.21.3;Uunb.max为实测开口三角绕组最大不平衡基波零序电压。按发电机额定线电压整定Uop =( 0.050.1)

11、U gnn式中：U gnn发电机额定二次线电压按发电机额定相电压整定Uop =( 0.050.1) U gnn式中：Ugnn发电机额定二次相电压按躲过正常运行时发电机中性点的最大不平衡电压整定Uop = Krel Uunb.max式中：Uunb.max为实测发电机中性点侧最大不平衡基波零序电压。二、三次谐波电压单相接地保护1）各整定项目根据保护装置说明书通过实测整定。发电机过负荷保护定子绕组对称过负荷保护1、定时限过负荷保护。按躲过发电机的额定电流整定:I opKrelgnKr na式中：Krel 可靠系数，取 1.05；Kr 返回系数，取 0.90.95。2、反时限过电流保护1）反时限下限动

12、作电流Is.op与定时限过负荷保护动作电流 配合整定 :I s.op = Kcolop式中：Kco配合系数，取1.05;lop定时限过负荷保护动作电流。2) 反时限下限动作时间 Ts：TKtcs (| /旦2 KI I s.op / 丿 srna式中：Ktc定子绕组热容量常数，由制造厂家提供。一般，Ktc = 37.5;Ksr散热系数，一般取Ksr =1.02 1.05;I gn 发电机额定电流3) 反时限上限动作时间Tu :按与线路纵联保护配合整定，取Tu= 0.5 s。4) 反时限上限动作电流爲.Tuc Ksr1 gn、转子绕组(励磁绕组)过负荷保护1、定时限过负荷保护按躲正常运行发电机的

13、额定励磁电流整定。lopIKreJfdn.交甘出.I fdnK3%其中扁交W式中：Krel 可靠系数，取1.05； Kr返回系数，取0.90.95;Ifdn.交一发电机额定励磁电流转 换为交流电流的二次值K3 理论值 K3 =0.816； Ifdn 发电机额定励磁电流（额定转子电流）。2、反时限过负荷保护1）、反时限下限动作电流Is.op与定时 限过负荷保护动作电流整定原则相同，即IK rel I fdn 交巴 lPt iIs.op= Iop 式中：I opK r定时限过负荷保护动作电流。2）、反时限下限动作时间TsTsC_1 s.op 2Krel 2（f.交）1（ Kr ）1式中：C转子绕组

14、过热常数，由制造厂家提供；3）反时限上限动作时间Tu : 一般取Tu=0.5 s。4）反时限上限动作电流1 u.opKsr1 fdn.交热系数，取Ksr=1,三、转子表层负序过负荷保护1、定时限负序过负荷保护。按躲过发电机长期允许的负序电流整定：I2 *Ign1 2.op K relK r na式中：Krel可靠系数，取1.2； Kr返回系数，取0.90.95;12 * 发电机长期允许负序电流，由制造厂家提供，一般 “8* w 10% ;Ign发电机额定电流；na电流互感器变比。2、反时限负序过电流保护1）、反时限下限动作电流：I2s.op与定时限过负荷保护动作电流配合整定：I2s.op= K

15、coI2. OP式中：Kco配合系数，取1.05;I 2.op定时限过负荷保护动作电流。2）、反时限下限动作时间T2sI 22 *1 gn 22(Jsop /) I 2 *式中：A转子表层承受负序电流能力的常数，由制造厂家提供；I 28 *发电机长期允许负序电流标么值，由制造厂家提供；当计算结果大于100(时，取 T2s=1000 s 。3、反时限上限动作时间T2u:按与线路纵联 保护配合整定，取T2U = 0.5 s。4、反时限上限动作电流1 u .opI22 *按反时限负序过流动作特性曲线整定。gnna式中：A转子表层承受负序电流能力的常数，由制造厂家提供；I28* 发电机长期允许负序电流

16、标么值，由制造厂家提供；发电机低励失磁保护低电压判据1）系统低电压判据：按躲过高压系统母线允 许最低正常运行电压整定Uop.3ph = （0.85 0.90）U h.min / nv式中：Uop.3ph 三相同时低电压继电器动作电压；Uh.min咼压系统母线允许最低正常运行电压，由调度部门提供。2）机端低电压判据：按躲过强行励磁启动电 压及不破坏厂用电的安全整定式中：Ugn发电机额定电压二、定子阻抗判据1）异步边界阻抗继电器 2Xd U gnnaUop.3ph = (0.8 0.85)Ugn / nvXa2Sgn nvU gn naXdSgn nv式中：Xd、Xd发电机暂态电抗和 同步电抗标么

17、值（取不饱和值）；gn、和额定视在功率（MVA）;na、nv 电流互感器和电压互感器变比2）静稳极限阻抗继电器XcXconU gnnaXbXdU gnnaSgnnv式中：Xcon* ,即最小运行方式下系统归算至发电机母线的等值电抗标么值三、转子电压判据1 ）励磁低电压：Ufd.op = Krel U fdo 式中：Krel 可靠系数，取0.60.8；Ufdo发电机空载励磁电压。2）变励磁电压判据：Ufd.op = Krel（ P Pt）变励磁系数Krel、Pt发电机凸极功率 由厂家提供。发电机失步保护三元件失步保护1）遮挡器特性Za、Zb、0整定X con*UaSgnnZbXdU；ngSgnn

18、v$ = 80 85式中：Xcon* 即最大运行方式下系统 归算至发电机母线的等值电抗标么值；Xd发电机暂态电抗（取饱和 值）；Ugn、Sgn发电机额定电压（kV）和额定视在功率（MVA）;na、nv机端电流互感器和电压互感器变比；系统阻抗角2）透镜特性a角的整定1802arctg2乙ZaZb1802arctg1.54RL.minZa Zb式中：RL.min发电机最小负荷阻抗值（欧姆）；若a角小于保护装置的建议值，则取 保护装置的建议值（通常为120）。若a角大于保护装置的建议值，则取 计算结果。3）电抗线ZcU訓0.9XtaSgn nvU gn naSgn nv0.9 UdU gn naST

19、n nv式中：Xt变压器电抗值标么值（以发电机额定值为基值），Sgn发电机额定视在功率，MVA ;4）I段区外滑极次数N I :般取N :=4。5）段区内滑极次数N n :一般取N n=2。遮挡器原理失步保护1）电抗定值XcU訓Xc KrelXt Krel USgn nvSgnUSfnSgn nvKrelUU gn naSTnnv式中：Krel 可靠系数，当滑极次数为1时，取Krel=0.9；当滑极次数2时，取Krel = 1；Xt变压器电抗值标么值（以发电机额定值为基值），其中：Ud变压器的短路阻抗;Sgn发电机额定视在功率，MVA ；STn变压器额定容量，MVA ;2）阻抗边界RiconU

20、 gnnanvU gn naSgn nvSgn即最大运行方式下系 统归算至发电机母线的等值电抗标么值；X d发电机暂态电抗（取不式中:Xcon饱和值）；XaXb 丄1wct吃式中：护动作区的第1内角，RiXa X bctg60出一一遮挡器原理失步保通常设置51=120为保证发电机组正常运行时的负荷阻抗位于动作区外，故要求校核式中：Rl 发电机正常运行负荷电 阻值（欧姆）,RlU gnna ,COS n Z l COS n；Sgn nv 其中:COS n发电机额定功率因数；3）阻抗边界R2:R24）阻抗边界R3R3=R 25）阻抗边界R4R 4=R 16）1区停留时间t1按系统最小振荡周期进行整

21、定t11 T i 21l 11 minK rel36051遮挡器原理失步保护动作区的第1内角，通常设置51 = 120 2 2arctg a Xb2R2式中： T min 系统最小振荡周期，般为 T min =0.51.5 S；Krel可靠系数，Kre= 1.3 1.5。7） 2区停留时间t2t21 180 22 I minK 冋3608) 3区停留时间t3t 3= t 19) 4区停留时间t4t4 Tmin t1 t2 t3K rel10) 滑极次数N通常n = 12, 般取N = 2发电机异常运行保护、定子铁心过励磁保护1、过励磁保护发信段1）励磁倍数N1 1.052、定过励磁保护跳闸段1

22、）励磁倍数N2按制造厂提供，一般取N2=1.251.35二、发电机频率异常保护1、频率异常保护发信段1）高值频率定值50.52）低值频率定值48.52、频率异常保护跳闸段1）高值频率定值51.52）低值频率定值48三、发电机逆功率保护1）动作功率 Pop : Pop= Krel （P1+P2） 式中：Krel可靠系数，取0.50.8,建议Krel取较大值；P1 汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的2%4% ,建议P1取较大值； P2发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取P2（1n ）Pgn。其中：n发电机效率，由 制造厂家提供，一般取98.6%98.7%Pgn发电机额定功四、发电机定子过电压保护1）动作电压式中:Ugn 发电机额定电压;nv电压互感器变比五、启停机保护1、基波零序过电压保护1）、按躲过正常运行时机端三相电压互 感器开口三角绕组的最大不平衡电压整定Uop = KrelUunb.max式中：Krel可靠系数，取1.21.3;Uunb.max为实测开口三角绕组最大不平衡基波零序电 压。2）、按躲过正常运行时发电机中性点的 最大不平衡电压整定Uop = Krel Uunb.ma