发电知识培训教材

1、31发电公司培训试题发电机、变压器是电力系统中十分重要的主设备组件，它们的安全运行对保证电力系统的电能质量和安全稳定运行起着决定性的作用，同时，发电机变压器本身也是十分昂贵的电气设备组件。因此应针对各种不同的故障和不正常运行状态装设性能完善的继电保护装置。当其发生故障或异常运行状况时，继电保护装置应以最大限度保证电力系统的安全稳定运行，并使故障或异常运行状态的影响限制到最小程度。本篇就发电机变压器组来讨论主设备保护的配置及要求，介绍发电机变压器保护及其工作原理。新继电保护和安全自动装置技术规程GBT142852006（简称新规程）已于06年8月30日发布、11月1日实施。新规程就目前使用的微机

2、型保护装置作了许多规定，保护的配置和要求也作了一定的修改，因此下面谈到的配置和要求都以新规程为蓝本。1继电保护和安全自动装置技术规程（以下简称规程）对继电保护装置提出那四项方面的基本要求？基本要求的内容有是什么？答：对继电保护装置的四项基本要求是：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。其内容为：可靠性是指继电保护该动作时应动作，不该动作时不动作。选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备或线路的保护或断路器失灵保护切除故障。灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护应具有必要的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数来描述。

3、速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果。2规程对发电机的哪些故障和异常运行状况要设置继电保护？答：都知道，发电机是由定子绕组和转子励磁绕组两大部件组成，因此对这两大部件的故障和异常运行状况要装设相应的保护装置，具体有：a.定子绕组相间短路保护；b.定子绕组接地保护；c.定子绕组匝间短路保护；d.发电机外部相间短路保护；e.定子绕组过电压保护；f.定子绕组过负荷保护；g.转子表层（负序）过负荷保护；h.励磁绕组过负荷保护；i.励磁回路一点即两点接地保护；j.励磁电流异常下降

4、或消失（失磁）保护；k.定子铁心过励磁保护；l.发电机逆功率保护；m.频率异常保护；n.失步保护；o.其它故障和异常运行时的相应保护（如起动过程中发生故障的起停机保护、突然加电压保护、断路器闪络保护、轴电流保护等）。3根据故障和异常运行以及继电保护的性质作用不同，规程是怎样要求继电保护动作作用方式的？其具体内容是什么？答：根据故障和异常运行的类型和对发电机组的危害以及继电保护的作用不同，规程要求继电保护动作作用方式分为有：停机、解列灭磁、解列、减出力、减励磁、灭磁、励磁切换、厂用电源切换、缩小故障范围、程序跳闸以及信号方式。具体内容是：停机方式要作用对象有断开发电机端断路器或升压变压器高压侧断

5、路器、断开高压厂用变低压侧断路器、灭磁、关闭汽轮机主汽门或水轮机导水翼，使其机炉及辅机停止工作。解列灭磁方式作用对象有断开发电机端断路器或升压变压器高压侧断路器、断开高压厂用变低压侧断路器、灭磁、汽轮机或水轮机甩负荷（关小主汽门或导水翼保持机组额定空转）。解列方式作用对象有断开发电机端断路器或升压变压器高压侧断路器、汽轮机或水轮机甩负荷。减出力是将原动机出力减到给定值。减励磁是将励磁电流减到给定值。灭磁是跳励磁开关灭磁。励磁切换是将励磁工作电源系统切换到备用励磁电源系统。厂用电源切换是将厂用工作电源供电切换到备用电源供电。缩小故障范围主要是针对双母线系统或单母分段系统，断开母线联络断路器或单母

6、分段断路器。程序跳闸主要是针对汽轮或水轮发电机组所采用的一种保护性措施而设置的跳闸方式，当发电机变压器组或相邻元件线路发生故障或异常以及控制停机时，由相应的保护动作或控制先关闭主汽门（或先把导水翼关到空载位置），待程跳逆功率继电保护动作后，再跳发电机断路器和灭磁以及断开高压厂用变低压侧断路器。程序跳闸方式可替代解列或解列灭磁出口跳闸方式，有利于机组大轴长期运行的安全和使用寿命。信号是指发出事故或预告声光信号。4对发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障，发电机配置的主保护规程是怎样规定的？答：1）单独运行的发电机容量在1MW及以下的，如中性点有引出线，应在中性点侧配置过电流保护；如中性点无引出线

7、，则在机端装设低电压保护。2)与其它发电机或与电力系统并列运行的发电机容量在1MW及以下的，应在发电机机端配置电流速断保护；若电流速断保护灵敏系数不符合要求，可装设纵联差动保护；对中性点侧没有引出线的发电机，可装设低压过电流保护。3）发电机容量在1MW以上的应配置纵联差动保护。4）容量在100MW以下的发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机与变压器应分别装设各自的纵联差动保护；当发电机与变压器之间没有断路器时，可只装设发电机与变压器组共享的纵联差动保护（发变组差动保护）。5）容量在100MW及以上的发电机变压器组，应装设双重快速保护，不轮发电机与变压器之间是否有断路器，均宜装设

8、两套相互独立的发电机纵联差动保护和变压器纵联差动保护。 6）上述的过电流保护、电流速断保护、低电压保护、低压过电流保护和差动保护均作用于停机。5发电机定子绕组发生单相接地故障时，规程是怎样规定的接地安全电流值？ 表1 发电机定子绕组单相接地故障电流允许值发电机额定电压（kV）发电机额定容量（MW）故障电流允许值（A）6.350410.5汽轮发电机501003水轮发电机1010013.815.75汽轮发电机1252002水轮发电机40225182030060016发电机机端设有母线的或说与母线直接连接的发电机，当发生单相接地故障时，规程规定要配置什么原理的接地保护装置？答：发电机机端设有母线的或

9、说与母线直接连接的发电机，不考虑消弧线圈的补偿作用，当单相接地故障电流大于接地安全电流（表1）值时，应装设有选择性的接地保护装置。保护装置应由机端的零序电流互感器和电流继电器构成，即零序电流原理的保护装置，其动作电流按躲过不平衡电流和外部单相接地时发电机稳态电容电流整定。零序电流接地保护带时限动作于信号，但当消弧线圈退出运行或其它原因，使单相接地故障电流大于接地安全电流值时，零序电流接地保护应带较短时限动作于停机。此零序电流接地保护具有选择性，当单机机组电容电流与机端母线所连接的设备和线路的分布电容电流之和（总的电容电流）的比值越大，零序电流接地保护的选择性也越好越可靠。7对于单元接线方式的发

10、电机变压器组的定子绕组单相接地故障，规程有什么要求规定？答：容量在100MW以下单元接线方式的发电机应配置保护区不小于90的定子接地保护；容量在100MW及以上的发电机应装设保护区为100的定子接地保护。保护带时限动作于信号，必要时也可动作于停机。为检查发电机定子绕组和发电机回路的绝缘状况，保护装置应能监视发电机的零序电压值。8对于发电机定子匝间短路，规程是怎样要求的？答：1）对于定子绕组为星形接线、每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，应配置零序电流型横差保护或列向横差保护、不完全纵差保护。2）对于50MW及以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂

11、的要求也可配置专用的匝间短路保护。匝间短路保护应瞬时或带30ms延时动作于停机。9对于发电机外部相间短路故障或作为发电机主保护的后备，规程规定了要配置什么相应保护？答：根据发电机不同的接线方式和机组性能的要求，对于外部相间短路故障或作为发电机主保护的后备，即应装设下列相邻设备或线路相间短路故障的后备保护，其电流取自中性点侧电流互感器：1）容量在1MW及以下的与其它发电机或与电力系统并列运行的发电机，应装设过电流保护。 2）容量在1MW以上的发电机，宜装设复合电压（负序电压和低电压）起动过电流保护。3）50MW及以上的发电机，可装设复合电流（负序电流和低电压过电流）保护。4）自并励发电机宜采用带

12、电流记忆的低电压过电流保护。5）并列运行的发电机和发电机变压器组的后备保护，对所连接母线的相间短路故障，应具有必要的灵敏系数。上述各后备保护宜带有二段时限，以较短的时限动作于缩小故障范围或动作于解列，以较长的时限动作于停机。6）发电机或发电机变压器组已装设定子绕组反时限对称过负荷和反时限不对称（负序）过负荷保护，且保护综合特性对发电机变压器组所连接高压母线的相间短路故障具有必要的灵敏系数，并满足时间配合的要求，可不再装设复合电压起动过电流保护和复合电流保护。10对于发电机定子绕组的异常过电压，规程要求配置什么保护？答：对于发电机定子绕组的异常过电压，应装设过电压保护，其整定值根据机组类型和定子

13、绕组绝缘状况决定。A)、对于水轮发电机应装设过电压保护，其整定值根据定子绕组绝缘状况决定。过电压保护宜动作于解列灭磁。B）、对于100MW及以上的汽轮发电机，宜装设过电压保护，其整定值根据定子绕组绝缘状况决定。过电压保护宜动作于解列灭磁或程序跳闸。11对过负荷引起的发电机定子绕组过电流，规程怎样规定配置什么保护？答：对过负荷引起的发电机定子绕组过电流，规程规定应配置下列定子绕组过负荷保护，电流取自中性点侧电流互感器：1）定子绕组非直接冷却的发电机，应装设定时限过负荷保护，带时限动作于信号。2）定子绕组为直接冷却且过负荷能力较低（如低于1.5倍、60s）的发电机，应装设定子反时限对称过负荷保护，

14、保护由定时限和反时限两部分组成。定时限部分：动作电流按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定，带时限动作于信号，有条件的也可动作于自动减负荷（减出力）。反时限部分：动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定，动作于解列或程序跳闸。保护应能反应电流变化时发电机定子绕组的热积累过程。不考虑在灵敏系数和时限方面与其它（相邻组件或线路）相间短路保护相配合。从简化后备保护精神出发，对于机组对称过负荷和区外对称性（三相）短路故障的后备保护，有条件的都可设置对称反时限过负荷保护，它具有与相邻线路保护的自适应性和自配合性等特点，保护灵敏性、选择性和可靠性都较强，均能满足大小型机组保护的要求，同时无需作

15、较繁杂的配合整定计算，不再设置其他后备保护。12发电机转子表层（负序）过负荷保护，规程怎样规定配置？答：发电机转子表层承受过热能力即转子承受负序电流的能力，以为判据，为以额定电流为基准的负序电流标幺值，为时间（s），A为发电机允许的热时间常数。对不对称过负荷、非全相运行以及外部不对称短路引起的负序电流，应按下列规定装设转子表层过负荷保护：1）50MW及以上的，的发电机应装设定时限负序过负荷保护，可与复合电流保护中的负序电流元件组合在一起。负序电流动作值按躲过发电机长期允许的负序电流值和最大负荷下的不平衡负序电流值整定，带时限动作于信号。2）100MW及以上的发电机，应配置定子反时限不对称（负序

16、）过负荷保护，保护由定时限和反时限两部分组成。定时限部分：负序电流动作值按躲过发电机长期允许的负序电流值和最大负荷下的不平衡负序电流值整定，带时限动作于信号；反时限部分：动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于停机。保护应能反应电流变化时发电机转子的热积累过程。不考虑在灵敏系数和时限方面与其它（相邻组件或线路）相间短路保护相配合。从简化后备保护精神出发，对于机组的不对称过负荷和区外不对称性（两相）短路故障的后备保护，有条件的都可设置不对称（负序）反时限过负荷保护，它具有与相邻线路保护的自适应性和自配合性等特点，保护灵敏性、选择性和可靠性都较强，均能满足大小型机组保护的要求，同时无需作较繁

17、杂的配合整定计算，不再设置其他后备保护。 13对励磁系统故障或强励时间过长引起的励磁绕组过负荷，规程是怎样要求的？答：100MW及以上采用半导体励磁系统的发电机应装设励磁绕组过负荷保护。对于300MW以下采用半导体励磁系统的发电机，可装设定时限励磁绕组过负荷保护，带时限动作于信号和动作于减励磁电流。对于300MW及以上的发电机，应装设转子励磁绕组反时限过负荷保护，保护由定时限和反时限两部分组成。定时限部分：动作电流按正常运行最大励磁电流下能可靠返回的条件整定，带时限动作于信号和动作于减励磁电流。反时限部分：动作特性按发电机励磁绕组的过负荷能力确定，动作于解列灭磁或程序跳闸。保护应能反应电流变化

18、时励磁绕组的热积累过程。14发电机励磁回路的接地故障，新规程是怎样规定的？答：新规程基于实际使用情况，大大的简化了老规程的规定，即对于发电机励磁回路的接地故障，新规程规定：对容量为1MW及以下的发电机的转子一点接地故障，可装设定期检测装置；容量为1MW以上的发电机应装设专用的转子一点接地保护装置，经延时动作于信号，宜减负荷平稳停机，有条件的可动作于程序跳闸；对旋转励磁的发电机应装设一点接地故障定期检测装置。15发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障，规程是怎样要求的？答：对于不允许失磁运行的发电机和失磁对电力系统有重大影响的发电机应装设专用的失磁保护装置。 对汽轮发电机，失磁保护宜瞬时或短

19、延时动作于信号，有条件的机组可进行励磁切换。失磁后母线电压低于系统允许值时，带时限动作于解列。当发电机母线电压低于保证厂用电稳定运行要求的电压时，带时限动作于解列，并切换厂用电源。有条件的机组失磁保护也可动作于自动减出力。当减出力至发电机失磁允许负荷以下，其运行时间接近失磁允许运行限时时，可动作于程序跳闸。对水轮发电机失磁保护应带时限动作于解列。16发电机定子铁心发生过励磁异常故障时，规程要求配置什么保护？答：300MW及以上发电机定子铁芯发生过励磁异常故障时，应配置过励磁保护。保护可由低定值和高定值两部分组成的定时限过励磁保护或反时限过励磁保护，有条件的应优先采用反时限过励磁保护。定时限过励

20、磁保护的低定值部分带时限动作于信号或减励磁（电流），高定值部分动作于解列灭磁或程序跳闸。反时限过励磁保护特性曲线应与发电机或变压器允许的过励磁能力相配合。汽轮发电机装设了过励磁保护可不再装设过电压保护。17发电机变电动机（逆功率）运行时，规程要求配置什么保护？答：200MW及以上的汽轮发电机变为电动机运行方式时，宜装设逆功率保护。对燃气轮发电机应装设逆功率保护。保护由灵敏的功率继电器构成，带时限动作于信号，经较长的时限动作于解列。18发电机运行频率异常（高于或低于额定频率）时，规程要求配置什么保护？答：300MW及以上的汽轮发电机，当带负载运行的频率低于额定频率的异常运行时，应配置低频率保护。

21、保护动作于信号，并有累计时间显示。对高于额定频率带负荷运行的100MW及以上汽轮发电机或水轮发电机，应装设高频率（过频）保护。保护动作于解列灭磁或程序跳闸。 19对失步运行的发电机，规程要求配置什么保护？答：对失步运行的300MW及以上的发电机，宜装设失步保护。在短路故障、系统稳定振荡、电压回路断线等情况下，保护不应误动作。保护通常动作于信号。当振荡中心落在发电机变压器组内部，失步运行时间超过整定值或电流振荡次数超过整定次数时，保护还应动作于解列，并保证断路器断开时的电流不超过断路器允许开断电流。20其它故障和异常运行时的相应保护（如起动过程中发生故障的起停机保护、突然加电压保护、断路器闪络保

22、护、轴电流保护等）。规程对于其它故障和异常运行时，要求配置那些相应的保护？答：发电机在起动过程中发生单相接地短路故障时，应配置起停机保护；断路器断口闪络故障应装设断路器闪络保护；发电机轴电流过大应装设轴电流保护；300MW及以上的发电机，宜装设突加电压保护。对于其它故障和异常运行方式，可根据机组特点和电力系统运行的要求，采取措施或增设相应保护。 21规程对那些保护装置要求采用程序跳闸方式？答：对300MW及以上的汽轮发电机，发电机定子绕组对称过负荷保护、不对称（负序）过负荷保护、转子励磁绕组过负荷保护、定子铁芯过励磁保护、失磁保护、定子单相接地保护、转子一点接地保护、运行频率异常等保护动作于停

23、机，宜采用程序跳闸方式。程序跳闸方式由主汽门关闭和逆功率相“与”组成程跳逆功率保护执行完成。22规程对抽水蓄能发电机组是怎样规定的？答：对于抽水蓄能发电机组应根据发电机组容量和其接线方式装设于水轮发电机组相当的机组保护，且能满足发电机和调相机或电动机运行的不同运行方式的要求，并宜配置变频起动和电制动停机需要的保护。同时注意下列几点：1）差动保护应采用同一套差动保护装置，并能满足发电机和电动机两种不同的运行方式的保护方案；2）定时限或反时限负序过负荷（过电流）保护应能满足发电机和电动机两种不同的运行方式；3）应根据机组额定容量装设逆功率保护，并应在切换到抽水运行方式时能自动退出逆功率保护；4）应

24、根据机组额定容量装设能满足发电机运行或电动机运行的失磁、失步保护。并由运行方式切换发电机运行或电动机运行方式下其保护的自动投退；5）变频起动时宜闭锁可能由谐波引起误动的各种保护，起动结束时应能自动解除其闭锁；6）对发电机电制动停机，宜装设防止定子绕组端头短路接触不良的保护，保护可短时限动作于切断电制动励磁电流；电制动停机过程宜闭锁会发生误动的保护。电力变压器保护规程是怎样规定的，在800系列微机保护装置培训教材205页已有叙述，此处不再重述。23发电机定子绕组及其引出线的相间短路主保护有哪些？并叙述出各保护的原理判据？答：1MW及以下单独运行的发电机定子绕组及其引出线的相间短路主保护，是在中性

25、点侧配置过电流保护，其原理判据是过电流判据；如中性点侧无引出线，在发电机机端配置低电压保护，可由三个或两个线电压低电压继电器组成。保护可带一短时限动作于停机。1MW及以下与其它发电机或电力系统并列运行的发电机，其定子绕组及其引出线的相间短路的主保护是电流速断保护，是由无时限的快速动作的过电流继电器构成，保护动作于停机。当电流速断保护灵敏系数不能满足要求时，就要装设发电机纵联差动保护（简称发电机差动保护）。1MW以上的发电机定子绕组及引出线的相间短路的主保护是发电机纵联差动保护。其判据是比率制动式差动原理，下面就其原理简述：设发电机中性点侧一次电流为，二次电流为，发电机机端侧一次电流为，二次电流

26、为。发电机差动保护接线如图1所示，图1中（A）发电机两侧电流极性端标注及正方向指向说明；（B）发电机正常运行或外部故障电流流向；（C）发电机内部短路故障电流流向。发电机差动保护原理判据：设差动电流（动作量）为：制动电流（制动量）为：从图1（B）可以看出，当发电机正常运行时或保护区外发生相间短路时，差动电流理论上为零，制动电流等于一侧的电流，差动保护可靠不动作。一旦保护区内发生相间短路故障如图1（C）所示，差动电流等于两侧电流之和，制动电流等于两侧电流之差，差动动作电流大于制动电流，保护可靠动作。差动保护具有良好的选择性，而得到普遍广泛的应用。由于发电机两侧电流互感器二次侧传变特性的不一致性，其

27、二次电流总存在不相等的情况，使得保护的差动电流存在一个不平衡电流。当保护区外发生相间短路故障电流很大时，其不平衡电流也较大，有可能使得差动保护误动。为了克服保护区外短路误动，引进了比率制动系数，使保护的动作电流随制动电流的增大而更加增大，并大于区外故障电流带来的最大不平衡电流，确保差动保护不误动，这就是比率制动式差动原理。保护动作方程如下：Iop Iop.0 ( Ires Ires.0 时)Iop Iop.0 + S(Ires Ires.0) ( Ires Ires.0 时)式中：Iop为差动动作电流，Iop.0为最小差动动作电流整定值，Ires为制动电流，Ires.0为最小制动电流整定值，S

28、为比率制动特性的斜率。差动保护动作特性曲线如图2所示。 由图2知道，曲线ABC是保护动作特性曲线，线BC的斜率是保护动作特性曲线的斜率S，线OC是保护装置的制动系数K，可看出装置的制动系数K不等于特性曲线的斜率S。线DT是区外最大短路电流下的不平衡电流，线DC是在区外最大短路电流下的差动动作电流，此电流应大于最大不平衡电流才能保证保护不会误动。所以差动保护的制动系数应按区外最大短路电流下保护不误动来整定计算。24发电机差动保护特性曲线或说整定三要素是什么？整定值原则是什么？ 答：发电机差动保护特性曲线或说整定三要素是：差动最小动作电流整定值Iop.0、最小制动电流整定值Ires.0和比率制动特

29、性的斜率S，这三个整定值一旦确定差动保护的动作特性曲线也就确定了。整定原则：1）、差动最小动作电流整定值Iop.0 应大于发电机最大负荷(Ie)下的不平衡电流，以保证发电机在最大负荷运行时保护不误动。一般为Iop.0 （0.20.4）Ie ，通常取0.3 Ie 。2）、最小制动电流整定值Ires.0一般为（0.81.0）Ie，但考虑近区切除故障后的暂态过程中，可能会出现较大的差流使保护误动，许多权威人士建议取（0.50.8）Ie。3）、保护的制动系数K应躲过最大外部短路电流下所产生的最大不平衡电流来整定，是可靠系数，取1.31.5。最大不平衡电流，非周期分量系数，取1.52.0；互感器同型系数

30、，同型取1； 互感器比误差系数，取0.1；最大外部三相短路电流周期分量；互感器变比。比率制动特性的斜率S为。发电机差动保护的灵敏系数一般都能满足大于2，可以不作校验。25对发电机外部相间短路故障和作为发电机主保护的后备有哪些？这些后备保护整定原则是什么？答：对于1MW及以下的并列运行发电机的后备保护，是装设在机组中性点侧的过电流保护；对于1MW及以上的发电机后备保护应在中性点侧配置复合电压启动（闭锁）过电流保护或复合电流保护，复合电压元件的电压取自机端PT；如果定子绕组为直接冷却且过负荷能力较低的发电机组，应在中性点侧配置对称过负荷反时限保护和不对称（负序）过负荷反时限保护；是自并励磁方式的发

31、电机组应在中性点侧配置低压记忆过电流保护。各后备保护整定原则如下：1)、过电流及过电流元件的动作电流按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定， 即：，式中：为过电流动作整定值；是可靠系数，取1.31.5；是发电机额定电流；是保护的返回系数，取0.90.95；是电流互感器变比。灵敏系数按主变高压侧母线两相金属性短路的条件校验，是主变高压侧母线两相金属性短路时流过保护的最小短路电流，灵敏系数要求大于1.2。2)、复合电流保护的负序过电流元件的动作电流按防止负序电流导致转子表层过热损坏的条件整定，即：；间接冷却式汽轮发电机取0.5，水轮发电机取；其他发电机可取，A值是电机厂提供的热常数。灵敏系数按主变高

32、压侧母线两相金属性短路的条件校验，是主变高压侧母线两相金属性短路时流过保护的最小短路负序电流，灵敏系数要求大于1.5。3）、复合电流保护和复合电压启动过电流保护的低电压元件的电压应接线电压，动作电压可按下式整定：对于汽轮发电机取，Ugn是发电机额定电压，nv是电压互感器变比；对于水轮发电机取。灵敏系数按主变高压侧母线三相短路的条件校验， 是主变高压侧母线三相金属性短路时的最大短路电流，是主变压器电抗，要求灵敏系数大于1.2。4)、复合电压元件的负序过电压的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，一般取。灵敏系数按主变高压侧母线两相金属性短路的条件校验，即，要求灵敏系数大于1.5。以上的定时限

33、的后备保护（过电流保护、复合电压启动过电流保护和负荷电流保护）对于双母线或单母分段接线系统要带两段时限，第一段时限应与相邻元件或线路相间后备保护配合，动作于母联或分段断路器；第二段时限在第一段时限上加一时间级差，动作于解列或程序跳闸。对于单母线接线系统或发变线接线方式以及32接线方式的保护设一段时限，与线路相间后备保护配合动作于解列或程序跳闸。5)、对称过负荷反时限保护的整定此保护也是机组的过负荷保护，配置此保护的机组可以不再设置其他的后备保护。a)、定时限过负荷元件的整定计算过负荷动作值按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定， 可靠系数取1.05； 返回系数取0.90.95，条件允许应取较大值

34、。保护延时应躲过相邻元件或线路的后备保护的最大时限，一般取值48s，保护动作于信号或有条件的可动作于自动减负荷。b)、反时限过电流元件的整定计算反时限过电流元件的动作特性应由定子绕组允许的过负荷能力确定。动作时间与过电流倍数的关系为：，式中：K是定子绕组过负荷常数，由电机厂提供；是额定电流的标幺值，是与定子绕组温升特性和温度裕度有关的系数，一般取0.02。 反时限过电流元件的启动电流有两种方式来计算整定。第一种使用的较多也较简单的计算，即与定时限过负荷元件的动作电流相配合整定， ，为配合系数取值1.05。第二种是按动作时间与过电流倍数关系式来整定计算，用机组在过负荷时长期允许时间（保护下限时限

35、）来推算反时限启动电流值，是机组在过负荷时长期允许时间，也是保护反时限的下限延时值。反时限延时上限动作值按机端三相短路电流所对应计算的时间值来整定，即机端三相短路电流为：，和 ，是饱和系数取0.8；是发电机的次暂态电抗。该保护在灵敏度和动作时限方面不考虑与其他相邻元件或线路的相间短路保护的配合，保护动作于解列或程序跳闸。实际整定出过电流的反时限曲线，应在电机厂提供的特性曲线的下方来整定。6)、不对称过负荷反时限保护的整定该保护是作为发电机转子表层过热的主保护，也是发电机定子绕组的主保护和相邻元件或线路的不对称短路的后备保护。配置了此保护的机组可以不再设置其他不对称短路的后备保护。a)、负序定时

36、限过负荷元件的整定计算负序定时限过负荷动作电流值按发电机长期允许的负序电流下能可靠返回的条件整定， 取1.2； 返回系数取0.90.95中较大值。保护延时应躲过相邻元件或线路的后备保护的最大时限，一般取值48s，保护动作于信号。b)、负序反时限过电流元件的整定计算负序反时限过电流元件的动作特性应由转子表层允许的过负荷能力确定。动作时间与负序过电流倍数的关系为：，式中：A是转子表层承受负序电流能力的常数，由电机厂提供；是发电机负序电流的标幺值，是发电机长期允许负序电流标幺值，一般取值0.08。反时限过电流元件的启动电流有两种方式来计算整定。第一种使用的较多也较简单的计算，即与负序定时限过负荷元件

37、的动作电流相配合整定， ，为配合系数取值1.05；第二种是按动作时间与过电流倍数关系式来整定计算，用机组在负序电流长期允许时间（保护下限时限）来推算反时限启动电流值，是机组在过负荷时长期允许时间，也是保护反时限的下限延时值，一般取值为1000秒。反时限延时上限动作值按主变高压侧两相短路电流所对应计算的时间值来整定，即主变高压侧两相短路电流为：，和 。式中：是发电机的负序电抗；是主变压器的电抗。也可按发电机机端两相短路电流来计算反时限延时上限动作值，和。该保护不考虑在灵敏度和动作时限方面与其他相间短路保护的配合，保护动作于解列或程序跳闸。实际整定出负序反时限曲线，应在电机厂提供的特性曲线的下方来

38、整定。7）、低压（复合电压）记忆过电流保护低压（复合电压）记忆过电流保护是作为自并励磁方式机组的定子绕组或主变压器绕组短路故障主保护的后备保护，不是相邻线路后备保护的后备。其电流取自发电机中性点侧电流互感器，电压取自发电机机端电压互感器。过电流元件动作值按主变高压母线两相短路时，保护应具有的灵敏系数来整定，是主变高压母线两相短路电流；是灵敏系数应1.3，这里取1.51.8，这样整定保护时限可以设定的较小。对于双母线或单母分段系统接线，保护可设两段时限，第一段时限只与相邻组件或线路主保护配合（0.5s），动作于母联或分段断路器；第二段时限加一个时间级差动作于解列灭磁。对于一个半断路器接线母线系统

39、，保护可经一段时限动作于解列灭磁。8）低阻抗保护当过电流保护、低压启动过电流保护、复合电压启动过电流保护和复合电流保护不能满足灵敏度要求或系统保护间配合的要求时，可在变压器高压侧设置低阻抗保护。那种认为将低阻抗保护作为发电机定子绕组或变压器绕组内部短路故障保护是错误的，它是不能反映动作的，它只能保护发电机与主变间连接引线的相间短路和主变高压侧引线及母线或线路上的三相短路故障。它通常用于330500大型升压变压器、联络变压器，装设在变压器高压侧作为变压器引线、母线、相邻线路相间短路的后备保护。低阻抗保护的整定计算应根据保护的配置及保护动作特性的不同而有所不同。）升压变压器低压侧全阻抗保护的整定计

40、算（保护不应设置在低压侧）低阻抗保护装设在主变低压侧，保护动作特性为全阻抗圆时，a按高压母线短路满足灵敏度要求来计算，阻抗动作值：，是保护的灵敏系数，取1.3；是变压器阻抗b或按与之配合的高压侧引出线路距离保护段配合计算， 是助增系数，取各种运行方式下的最小值；是与之配合的高压侧引出线路距离保护段动作阻抗。c. 灵敏系数校验。按高压母线三相短路校验：灵敏系数为：，要求大于1.3。）升压变压器高压侧全阻抗保护的整定计算低阻抗保护动作特性为全阻抗圆，是装设在主变高压侧220500kV时，阻抗动作值应与母线上的与之配合的引出线路距离保护段配合计算，是可靠系数取0.8。灵敏系数校验是按指定的保护区末端

41、相间短路校验，Z为指定的保护区对应的阻抗值，灵敏系数应大于1.3。）不论阻抗保护装设在主变高压侧还是低压侧，当其动作特性为偏移阻抗时，阻抗正方向应指向高压母线，动作阻抗值按或计算；反方阻抗为正向阻抗底5%10%，保护到主变高压侧引线或是到发电机引线，但不能作为变压器或发电机绕组的相间故障后备保护。）阻抗保护的动作时间整定。通常保护应设两段时限，第一段时限应大于与之配合的保护动作时间一个时间级差，动作于母线解列；第二段时限在第一个时限上加一个时间级差，动作于解列灭磁或程序跳闸。上述各段时间都应大于系统震荡周期时间，一般可取1.52.5s之间。26零序电流型横差保护的整定原则是什么？答：零序电流型

42、横差保护的整定原则应是根据保护装置的原理判据和动作方程的不同而有所不同。现就两个不同的动作判据分述如下：1） 方案一（经典动作判据）：判据为：， 是动作电流整定值。a)、传统整定计算保护动作电流按外部最大短路电流下保护不误动的条件整定。要求保护对三次谐波滤过比大于15倍，动作电流为，保护瞬时动作于停机。当发电机励磁回路一点接地保护动作后机组仍可继续运行的，为防止励磁回路发生瞬时性第二点接地故障时横差保护误动，应将横差保护切换带0.51.0s延时动作于停机。b)、高灵敏零序电流型横差保护的整定为减小保护动作电流和防止外部短路时误动，保护的三次谐波滤过比大于80倍，保护动作电流值应按下列步骤计算整

43、定：）发电机作常规短路试验时，实测中性点连线电流的基波（）和三次谐波电流分量（）大小；实测值最好是0.5倍和1倍额定电流下的两个实测值。）采用线性外推法，根据短路试验时的基波和三次谐波电流分量，求出机端三相短路下的最大不平衡电流和。）计算出动作电流整定值：，是可靠系数，取1.31.5；是非周期分量系数，取1.52.0。2） 方案二（具有比率制动特性的判据）判据为： 时 时式中：是横差电流，是横差最小动作电流整定值，是制动电流（取机端三相电流最大值），是最小制动电流整定值，S是可靠系数（一般取1.2）。动作电流可按发电机额定负荷下横差保护的不平衡电流整定：，可靠系数取1.5 。需要说明的一点，如

44、发电机励磁回路没有装设转子两点接地保护，单组件横差保护可兼顾转子两点接地故障保护，瞬时动作于停机。27对于中性点侧不能引出分支端子的发电机，定子绕组发生匝间短路故障，其保护原理判据是什么？故障分量负序功率方向保护有什么特点？答：对于中性点侧不能引出分支端子的发电机，是不能装设零序电流型（单元件）横差保护来作为机组匝间故障保护，但可以装设纵向零序电压原理的保护装置。实现纵向零序电压原理匝间保护的前提或条件是，在机端装设一个专用电压互感器，该互感器一次侧中性点必须要与发电机的中性点相连，只有这样才能克服定子单相接地故障时的零序电压的影响，零序电压式匝间保护才不会误动。零序电压动作整定值应躲过机组正

45、常运行时的不平衡电压，一般整定为23V。为了提高保护的可靠性和灵敏度，零序电压式匝间保护可增设负序功率方向或故障分量负序功率方向启动元件，当机组内部发生内部故障时，负序功率方向或故障分量负序功率方向启动元件和零序电压组元件都动作（允许式闭锁），二者相“与”后保护才能动作跳闸停机。但负序功率方向启动元件自身也受多种运行工况的影响，时常也有误动，为此只有我许继研制出新原理判据故障分量负序功率方向元件（保护）。故障分量负序功率方向保护有两大特点，第一、具有很高的可靠性和灵敏度，该保护自94年应用至今已有12年之久，没有发生一次误动，正确动作过两次，可见可靠性是高的，灵敏度整定可高达0.1%额定功率。

46、第二、故障分量负序功率方向保护可省去专用电压互感器的投资，同时可作为发电机定子绕组相间故障的不同原理的第二套主保护。28发电机定子单相接地（100%）保护的原理判据是什么？各整定原则是什么？答：发电机定子单相接地（100%）保护的原理判据通常称为双频式单相接地保护。它是由基波零序电压元件和三次谐波电压比元件组成，基波零序电压元件保护范围是95%（5%100%），三次谐波电压比元件的保护范围25%（025%），保护范围是两个元件相加重迭为100%。1） 基波零序电压元件的原理及整定基波零序电压元件的零序电压取自发电机中性点侧的电压互感器或消弧线圈或配电变压器的二次侧的零序电压，也可取自机端的电压

47、互感器二次侧开口三角绕组的零序电压（要有机端电压互感器断线闭锁功能）。基波零序电压动作整定值，可按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压和主变高压侧接地故障时，经主变高低压绕组间的耦合电容传递到发电机侧的零序电压来计算，即，可靠系数可取1.21.3。一般取值为812V。2）三次谐波电压比元件的原理及整定三次谐波电压比元件的原理动作方程方案有两个：）方案一：动作方程较简单和易整定，运行时相对较可靠。动作方程：，式中：、是发电机机端和中性点三次谐波电压（向量），变比平衡系数，是中性点侧接地电压互感器或配电变压器变比与机端电压互感器变比的比值，例如；是可靠

48、系数可取1.21.3；A是实测得的机端三次谐波电压与中性点侧三次谐波电压之比值；）方案二：是在方案一的基础上改进而来的，主要是提高保护的灵敏度，因此方案二灵敏度较高，具有保护范围100的功能，但合适的整定值较难，也就影响了可靠性。动作方程是：，式中：A和 同方案一，是小于1的制动系数，一般取值为0.20.4。29、采用经配电变压器（二次侧并接小电阻）接地方式的机组定子单相接地保护应注意什么？答：目前，国内大量的发电机组中性点接地方式都采用经配电变压器（二次侧并接小电阻）接地，这种接地方式的主要特点能有效限制机组定子过电压，同时也加大了接地故障电流。大的接地故障电流所产生的电弧对定子铁芯具有极大

49、地烧损作用，而扩大为相间故障或毁坏发电机组。因此在使用定子单相接地保护时应注意两个问题：一、基波零序电压元件动作整定值不应过大，除按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大比平衡电压和主变高压侧接地故障时，经主变高低压绕组间的耦合电容传递到发电机侧的零序电压来计算外，还应校核在动作电压值对应的接地故障下的接地故障电流值是否小于规程所规定的安全接地故障电流；二、基波零序电压元件动作延时值不宜过长，应不大于1.0s，否则将会给机组带来极大的危险。 30、转子励磁绕组过负荷保护的整定原则是什么？答：对于300MW以下的采用半导体励磁系统的发电机组，应配置转子励磁绕组定

50、时限过负荷保护；而对于300MW以上的发电机组，应配置转子励磁绕组反时限过负荷保护，该保护应由定时限过负荷元件和反时限过流元件组成。A、定时限过负荷保护（元件）整定原则：动作电流按正常运行的额定励磁电流下能可靠返回的条件整定，可靠系数取1.05； 返回系数取0.90.95，定时限延时整定应躲过相应回路的后备保护的最大延时，保护动作于减励磁电流或切换励磁和信号。B、反时限过电流元件整定原则：反时限特性应由电机厂提供的转子绕组允许的过热特性曲线决定，即过电流倍数与相应允许持续时间的关系曲线式：；式中：C是转子绕组过热常数，由电机厂提供；Ifd*是强行励磁倍数。反时限过电流启动值可按定时限过负荷保护

51、（元件）相同的条件整定计算。反时限动作特性的上限动作电流应与强励定值倍数相配合，即反时限的上限时限值（最短延时）应大于强励时间；反时限下限时限值按过负荷时允许时间值来整定。保护动作于解列灭磁或程序跳闸。31、失磁保护有哪些主要动作判据？各判据又是如何整定？答：失磁保护动作判据可分为系统侧主判据和发电机侧主判据，如下：1）、系统侧主判据：有系统三相同时低电压，用于防止由于发电机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，造成大面积停电。动作判据为：式中：是三相同时低电压动作值，此值应由调度部门确定下达；是高压系统最低运行电压；是电压互感器的变比。对于处在负荷中心的大型发电机来说，由于系统容量很大

52、，发电机失磁时系统电压难以下降，但发电机机端电压则有可能下降到危及厂用电系统的安全，这样也可取机端三相同时低电压作判据，其整定应按下式计算整定：，是发电机机端电压。2）、发电机侧主判据：有静稳极限阻抗、静稳极限转子低电压、异步阻抗等判据，同时还有辅助判据，如负序电压、励磁低电压及延时等判据元件。下面就各判据的动作值整定原则逐一介绍：）、静稳极限阻抗动作整定计算：上阻抗动作整定值（有名值）：，下阻抗动作整定值（有名值）：，式中：是联系电抗标幺值：，是系统到高压母线间的电抗标幺值，是主变电抗标幺值；是发电机纵轴电抗的标幺值； 是发电机额定电压； 是发电机的额定视在功率。）、异步阻抗动作整定计算：上

53、阻抗动作整定值（有名值）：， 下阻抗动作整定值（有名值）：， 是发电机纵轴暂态电抗的标幺值。）、静稳极限转子低电压判据由于汽轮发电机与水轮发电机在结构上有较大的差异，特别是纵轴电抗与横轴电抗上有较大差异，发电机失磁时所表现的特征也不一样，失磁保护判据一样，但整定有较大的不同。A）、汽轮发电机静稳极限转子低电压判据的整定计算发电机失磁后进入到静稳极限（电功角90）时所对应的转子励磁电压判据为： ， 式中：是保护动作斜率，它为：，单位“”，其值应取最大值即最小运行方式时的电抗值，并归算到机端电压下的有名值； 是发电机空载励磁电压，单位“V”； 是系统电压，单位“V” 是发电机空载电势，单位“V”。

54、B）、水轮发电机静稳极限转子低电压判据的整定计算发电机失磁后进入到静稳极限（电功角90）时所对应的转子励磁电压判据为： ， 式中，；Kset整定系数，单位“V/W”，Kset即为Ufd-P平面上动作特性直线的斜率； P发电机有功功率，单位“W”；Pgn-发电机额定功率，单位“W”；Pt发电机凸极功率，单位“W”；是发电机横轴电抗的有名值，单位“”； Cn额定有功时的修正系数，为发电机额定有功时极限功率角，应用时，无须计算，而以Kn=Pn/Pt值查Kn-Cn表可得Cn值。 Kn-Cn表KnCnKnCnKnCn3.30.8475.60.9417.70.9683.60.8696.00.9488.00

55、.9704.00.8916.30.9538.30.9724.30.9046.60.9578.70.9754.70.9196.80.9599.00.9765.00.9277.10.9629.50.9795.30.9357.40.96510.00.981）、辅助判据整定计算A）、负序电压（闭锁判据）动作整定值：；B）、励磁低电压元件动作整定值：。C）、延时元件的整定：静稳极限阻抗动作后要经一延时动作于发信号，以防系统振荡时该元件误动，其延时值要躲过系统振荡周期，一般在1.53.0s。静稳极限阻抗和静稳极限转子低电压相“与”后，可不再经延时动作于减出力或切换励磁；或再经一较长延时（0.53.0s）动

56、作于解列灭磁或程序跳闸，但此延时值一定要躲过减出力或切换励磁的操作时间。异步阻抗要经一较短延时(0.5s)躲过系统振荡的影响，再与其它判据相“与” 动作于解列灭磁或程序跳闸。系统低电压或机端低电压元件经一较短延时(0.2s)后，一定要与其它判据相“与”，如与静稳极限阻抗经一延时后相“与” 动作于解列灭磁或程序跳闸。32、为什么要设置失步保护？对失步保护的基本功能要求是什么？答：基于以下几点就应该要装设失步保护：第一，大型发电机组特别是汽轮发电机，其电抗参数较大，而与之相连的系统（等效）电抗又较小，当系统发生振荡时，振荡中心会落在发变组内部，使机端电压随振荡作大幅度波动，厂用电设备难以稳定运行，甚至可能造成停机、停炉或锅炉爆炸的重大事件。第二，失步振荡电流可能大于三相短路电流，且反复出现时间较长，使发电机遭受大电流的电动力和热的损伤。第三，更严重的是振荡时周期性的作用在发电机旋转轴上的振荡扭矩，可能使发电机大轴扭伤或折断，大大縮短机组运行寿命。对失步保护的基本功能要求是：一、应能正确区分短路与振荡、稳定振荡与失步振荡，失步保护只在失步振荡时动作；二、失步保护动作后的行为应由系统安全稳定运行的要求决定，不应立即动作于跳闸；只是在振荡次数或持续时间超过规定时，才