电气工程设计大型发电机变压器组继电保护整定计算

1、. 摘要大型发电机的造价昂贵，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失大机组在电力系统内占有重要地位，特别是单机容量占系统容量很大比例的情况下，大机组的突然切除，会对电力系统造成很大的扰动。 为了满足电力系统稳定方面的要求，对于300MW发电机变压器组故障要求快速切除。为了确保正确快速切除故障，要求对300MW发电机变压器组设置双重快速保护。本设计对发电机变压器组进行了详细的分析，分别给出发电机纵差保护、发电机横差保护、变压器纵差保护、发电机变压器组纵差保护、变压器瓦斯保护、变压器零序保护、阻抗保护、对称过负荷保护、不对称过负荷保护、励磁回路过负荷保护、失

2、磁保护、逆功率保护、过电压保护、断路器失灵保护、主变压器冷却器全停保护，并对每个保护进行整定计算，对保护配置的方案进行了分析。关键字：大型发电机组，继电保护，整定计算，电力系统 目录摘要错误！未定义书签。绪论VI1.继电保护配置说明VII1.1整定计算时所需参数VII1.1.1发电机VII1.1.2主变压器IX1.1.3高压厂用变压器IX1.1.4中性点接地方式X1.1.5高压厂用变压器侧TA、TV变比X1.2保护依据XI1.3保护说明XII1.4保护配置XII2.发电机定子绕组匝间短路保护整定计算XXII4.1发电机横差动保护XXII4.1.1.动作判据XXII4.1.2整定计算XXII4.

3、2发电机纵向基波零序过电压保护XXIII4.2.1 动作判据XXIII4.2.2整定计算XXIV6.发电机转子接地保护整定计算XXVIII6.1动作判据XXVIII6.1.1动作判据XXVIII6.2整定计算XXIX6.2.1发电机转子绕组一点接地保护整定计算XXIX6.2.2发电机转子绕组两点接地保护整定计算XXIX7.发电机定子绕组过电流保护整定XXX7.1动作判据XXX7.1.1定时限过电流保护XXXI7.1.2反时限过电流保护XXXI7.2整定计算XXXII7.2.1定时限过电流（过负荷）保护XXXII7.2.2反时限过电流保护XXXII9.发电机转子绕组励磁过电流保护整定计算XXXV

4、I9.1动作判据XXXVI9.1.1定时限过电流保护XXXVII9.1.2反时限过电流保护XXXVII9.1.3反时限过电流上限动作判据XXXVIII9.2整定计算XXXVIII9.2.1定时限过电流保护XXXVIII9.2.2反时限过电流保护XXXVIII10.发电机失磁保护整定计算XL10.1动作判据XL10.1.1系统侧主判据XL10.1.2发电机侧主判据XL10.1.3静稳极限转子绕组变励磁低电压动作判据XLII10.1.4发电机低励及失磁保护动作辅助判据XLIII10.2整定计算XLIV10.2.1高压母线三相低电压元件XLIV10.2.2发电机侧的主判据XLIV11.发电机失步保护

5、整定计算XLV11.1动作判据XLV11.1.1发电机三阻抗元件失步保护XLV11.2整定计算XLVII11.2.1发电机三阻抗元件失步保护整定计算XLVII12.发电机定子绕组过电压保护整定XLVIII12.1动作电压整定值计算XLVIII12.2动作时间整定计算XLIX13.发电机逆功率保护整定XLIX13.1动作判据XLIX13.1.1三相功率动作判据为L13.1.2单相功率动作判据L13.2整定计算L13.2.1三相功率判据的动作逆功率整定值计算L13.2.2动作时间计算L参考文献LXIII绪论 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中

6、曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以也称继电保护。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。我国继电保护技术的发展是随着电力系统的发展而发展的,电力系统对运行可靠性和安全性的要求不断提高,也就要求继电保护技术做出革新,以应对电力系统新的要求。继电保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。短路保护是用以反应被保护区域内发生的各种类型的短路故障，为了防止保护拒动或断路器拒动，设主保护和后备保护。

7、异常运行保护是用以反应各种可能给机组造成危害的异常工况，不设后备保护。继电保护的发展趋势是高速化，智能化，一体化，尽量避免测量元件对继电保护装置的影响，尽量降低装置的造价。对故障信息的研究和充分利用是发掘继电保护新原理的基础，计算机在继电保护中的应用为充分利用各种信息提供了技术手段，新型继电保护装置充分利用了计算机的特性来为之服务。1.继电保护配置说明各保护装置动作后所控制的对象，依保护装置的性质、选择性要求和故障处理方式的不同而不同，对于发电机双绕组变压器，通常有以下几种处理方式： 全停：停汽机、停锅炉、断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低压侧断路器、使机炉及其辅机停止工作。 解列灭

8、磁：断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低压侧断路器。 解列：断开高压侧断路器。 减出力：减少原动机的输出功率。 发信号：发出声光信号或光信号。母线解列：对双母线系统，断开母线联络断路器，缩小故障波及范围。1.1整定计算时所需参数1.1.1发电机 发电机型号及额定参数。1) 型号：水氢氢发电机QFSN2 - 300 -2（以下部分计算涉及QFS - 300 -2双水内冷机组时作单独说明，QFS - 300 -2型参数未单独列出）。2)额定容量：=300MW，=353MVA。3)额定功率因数：=0.85。4)额定电压：=20kV。5)定子额定电流：= 10189A。6)相数：3。7)额定频

9、率：=50Hz(额定转速：3000 r/min)。 发电机参数。1)定子绕组每相电阻(15)：0.00212。2)转子绕组电阻(15)：0.0923。3)定子绕组每相对地电容：= 0.209F, =/(2f×10-6) =0.757 A4)转子绕组自感：0. 857H，= 2f×L=269()5)次暂态直轴同步电抗（不饱和值）：= 17.4%，6)次暂态直轴同步电抗（饱和值）：= 16%。7)次暂态交轴同步电抗（不饱和值）：= 17.2%。8)次暂态交轴同步电抗（饱和值）：= 15.8%。9)暂态直轴同步电抗（不饱和值）：= 22.9%。10)暂态直轴同步电抗（饱和值）：=

10、 20.2%。11)暂态交轴同步电抗（不饱和值）：= 38.2%。12)暂态交轴同步电抗（饱和值）：=33.6%。13)直轴同步电抗（饱和值）：= 180%。14)交轴同步电抗（饱和值）：=175%。15)定子漏抗：=12.9%。16)负序电抗（不饱和值）：= 17.3%。17)负序电抗（饱和值）：=15.g%。18)零序电抗（不饱和值）：= 7.93%。19)零序电抗（饱和值）：= 7.53%。20)直轴开路暂态时间常数：=8.6s。21)交轴开路暂态时间常数：= 0.956s。22)直轴短路暂态时间常数：= 0.956s。23)交轴短路暂态时间常数：=0.184s。24)直轴开路次暂态时间

11、常数：= 0.0442s。25)交轴开路次暂态时间常数：= 0.0744s。26)直轴短路次暂态时间常数：= 0.035s。27)交轴短路次暂态时间常数：= 0.035s。28)短路比：0.6。 发电机过负荷能力。1)长期运行允许负序电流标么值：=0.08。2)瞬时耐负序电流（转子表层负序过负荷）的能力：（-）t=A=8s 励磁参数。1)发电机额定工况时转子电流（或满载励磁电流）：2510A (90)。2)发电机额定工况时转子电压（或满载励磁电压）：302V。3)友电机空载励磁电流：987A。4)发电机空载励磁电压(75)：113V。5)电机额定工况时励磁机励磁电流：147A。6)发电机额定工

12、况时励磁机励磁电压：14.3V。7)发电机空载时励磁机励磁电流：78A 。8)发电机空载时励磁机励磁电压：5V。9)强励顶值电压为额定励磁电压的倍数：2。10)允许强励时间：强励顶值电压允许强励时间10s。1.1.2主变压器 主变压器型号及额定参数。l)型号：SFP - 370000/220。2)额定容量：370MVA。3)额定电压：2362×2.5%/20kV。4)额定电流：905A/10681A。5)联结组别YNd11。6)冷却方式：ODAF。7)相数：3。 主变压器参数。1)阻抗电压：%=14。2)短路损耗：= 729.l kW。3)电阻分量电压：%=0.197。4)电抗分量电

13、压：%=14。5)空载电流：% =0.2。6)空载损耗：= 179.7kW。1.1.3高压厂用变压器 高压厂用变压器型号及额定参数。1)型号：SF - 25000/20。2)额定容量：25MVA。3)额定电压：20±2×2.5%/6kV。4)额定电流：722A/2291A。5)联结组别：A厂为Dd12联结组别，B厂为Dyl联结组别。6)冷却方式：ONAN/ONAF，63% /100%。7)相数：3。 高压厂用变压器参数。1)阻抗电压：%=10.5。2)短路损耗：= 111.1kW。3)电阻分量电压：%=0. 443。4)电抗分量电压：%=10.5。5)空载电流：%= 0.5

14、3，6)空载损耗：= 19.9kW。1.1.4中性点接地方式 主变压器220kV侧中性点接地方式。1)A厂正常时一台主变压器中性点直接接地，其他主变压器中性点经间隙接地。2)B厂正常时一台主变压器中性点直接接地，另一台主变压器中性点经间隙接地。 发电机中性点接地方式。1)A厂一台发电机中性点经接地变压器高阻抗接地，接地变压器容量为=50kVA，变比为/ = 20/0.19，/=2.5/263；接地电阻R=0.460，等效接地电阻= 0.46×(20/0.19)2= 5097()。发电机单相接地电容电流3=3×0.757= 2.27(A)，电阻电流IR=2.27(A)。发电机

15、单相接地电流=×2.27=3.2 (A)。其他发电机中性点经消弧线圈欠补偿接地。2) B厂发电机中性点经接地变压器高阻抗接地，接地变压器、接地电阻和发电机单相接地电容电流同A厂。 高压工作厂用变压器接地方式。B厂6.3kV侧中性点经小电阻20接地（A厂6.3kV侧中性点不接地）。 高压备用起动厂用变压器接地方式。1) 220kV侧中性点为直接接地方式。2)B厂6.3kV侧中性点经小电阻20接地（A厂6.3kV侧中性点不接地）。1.1.5高压厂用变压器侧TA、TV变比 TA变比。1)主变压器高压侧：TA变比为1250/5，完全星形YN接线。2)主变压器低压侧、发电机出口、发电机中性点侧

16、、高压厂用变压器高压侧：TA变比为15000/5，完全星形YN接线。3)主变压器中性点直接接地保护用TA0的变比为600/5。4)主变压器中性点间隙接地倮护用TA01的变比为100/5。5)高压厂用变压器20kV侧：变压器套管TA的变比为1000/5，完全星形YN接线。6)高压厂用变压器20kV侧发变组差动保护用TA的变比为15000/5，完全星形YN接线。7)高压厂用变压器6.3kV侧：变压器中性点套管TA0的变比为200/5。8)高压厂用变压器6.3kV侧：TA的变比为3000/5，完全星形YN接线。 TV变比。1) 220kV母线：TV的变比为0.1。2)发电机出口：TV的变比为。3)

17、6kV厂用母线：TV的变比为。4)高压厂用变压器6.3kV出口侧：TV的变比为。1.2保护依据依据继电保护和安全自动装置技术规程1. 对300MW及以上的汽轮发电机组，应装设双重快速保护， 即装设发电机纵联差动保护、变压器纵差动保护和发电机、变压器共用纵联差动保护。2. 发电机变压器组：对100MW及以上的发电机，应装设保护区为100的定子接地保护。3. 200MW及以上的发电机应装设负序过电流保护和单元件低电压起动的过电流保护，当灵敏度不满足要求时，可采用阻抗保护。4. 对于200MW及以上汽轮发电机宜装设过电压保护。5. 对过负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设定子绕组过负荷保护。6.

18、发电机转子承受负序电流的能力，以I2tA为判据，其中I为以额定电流为基准的负序电流标么值；t为时间(s)，A为常数。对不对称负荷，非全相运行及外部不对称短路引起的负序电流，应装设转子表层过负荷保护。7. 100MW及以上A<10的发电机，应装设由定时时限和反时时限两部分组成的转子表层过负荷保护。8. 对励磁系统故障或强励磁时间过长引起的励磁绕组过负荷，在100MW及以上，采用半导体励磁系统的发电机上，应装设励磁加回路过负荷保护，对300MW及上发电机，保护由定时限和反时限两部分组成。9. 转子水冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护，并可装设两点接地保护装

19、置。10. 失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机，应装设专用的失磁保护。11. 对发电机运行的异常方式，200MW及以上汽轮发电机，宜装设逆功率保护。12. 0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。13. 110KV及以上中性点直接接地的电力网中，如变压器中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。14. 发电机变压器组的保护，宜起动断路器失灵保护。 1.3保护说明发电机最常见的故障之一是定子绕组的单相接地（定子绕组与铁芯间绝缘破坏）。由于发电机中性点是不接地或经高阻接地，所以定子单相接地故障并不引

20、起大的故障电流。但由于大型发电机在系统中的重要地位，造价昂贵，而且结构复杂、检修困难，所以对大型发电机的定子接地电流大小和保护性能提出了严格的要求，特装设发电机定子一点接地保护，根据接地电流的大小，分别动作于信号或停机。 发电机在突然甩负荷时，容易产生不允许的过电压。特别是对大机组出现危及绝缘安全的过电压是比较常见的现象，为此须装设过电压保护。300MW及以上的大型发电机组，由于励磁系统环节较多，发电机低励或失磁成为常见的故障形式。发电机低励或失磁后，将过渡到异步运行，转子出现转差，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，无功功率反向并且增大；在转子回路中出现差频电流；电力系统的电压下降及某

21、些电源支路过电流，这些变化，在一定条件下，将破坏电力系统的稳定运行，威胁发电机本身的安全。为保证电力系统和发电机的安全，必须装设失磁保护，以便及时发现低励和失磁故障并及时采取必要的措施。 逆功率保护，用于保护汽轮机。当主汽门误关闭，或机炉保护动作关闭主汽门而出口断路器未跳闸时，发电机变成电动机运行，要从电力系统吸收有功功率，使汽轮机尾部叶片过热，因而造成汽轮机事故。大机组均不允许在此状态下长期运行，一般只允许运行几分钟。为保护汽轮机，必须装设逆功率保护。按照远后备的原则，升压变压器高压侧断路器拒动时，应由相邻元件的后备保护切除故障，切除故障的时间长，而且可能把全部电源元件切除。因此，大机组都应

22、当装设断路器失灵保护，用以在断路器失灵时切除故障。每一母线的全部连接元件装设一套公用的断路器失灵保护。300MW发电机大部分采用水冷方式。为防止发电机内冷水中断时，造成发电机定子线圈过热甚至烧毁定子绕组，必须装设反应发电机内冷水中断的保护。1.4保护配置 根据保护配置依据和现场实际，综合考虑保护动作的可靠性、灵敏性、选择性和快速性，满足继电保护在总体配置上尽量做到完善、合理，避免繁琐、复杂的要求，根据短路保护、异常运行保护、发电机接地保护及其他保护的具体要求，初步确定配置下列保护:表1.1 保护配置方案反应的故障类型保护配置反映故障类型发电机纵差保护定子绕组及相间短路发电机横差保护定子匝间短路

23、或开焊故障变压器纵差保护绕组及引出线的短路故障发电机变压器组纵差保护定子绕组、相间短路及引出线的短路故障变压器瓦斯保护油箱内部故障及油面降低变压器零序保护高压绕组、引出线及相邻元件接地阻抗保护相间短路、瓦斯和纵差保护的后备保护对称过负荷保护定子绕组过电流不对称过负荷保护转子绕组过电流励磁回路过负荷保护励磁绕组过电流失磁保护励磁回路的失磁逆功率保护反应逆功率频率保护频率异常故障过电压保护定子绕组过电压主变压器冷却器全停保护变压器冷却器故障表1.2 保护配置作用结果保护配置作 用 结 果发电机纵差保护停机发电机横差保护停机变压器纵差保护停机发电机变压器组纵差保护停机变压器瓦斯保护轻瓦斯发出信号，重

24、瓦斯停机变压器零序保护一段与母线解列，二段与母线解列、灭磁阻抗保护一段与母线解列，二段与母线解列、灭磁对称过负荷保护定时限：发信号；反时限：解列、灭磁不对称过负荷保护定时限：发信号；反时限：解列、灭磁励磁回路过负荷保护定时限：发信号；反时限：解列、灭磁失磁保护解列、跳闸；发信号，切换厂用电源频率保护发信号逆功率保护发信号、解列、灭磁过电压保护解列、灭磁主变压器冷却器全停保护 发信号、解列、灭磁 4.发电机定子绕组匝间短路保护整定计算动作量取自发电机双星形两中性点之间连接的零序短路互感器TA0二次侧短路，构成零序横差动保护，反应发电机定子绕组同一分支的匝间短路、同相不同分支间短路、不同相分支相间

25、短路以及分支开焊保护。4.1发电机横差动保护4.1.1.动作判据 当发电机定子绕组匝间短路时，横差动保护出现零序差动电流，当满足下式时横差动保护动作 式(4.1)式中 发电机横差动保护的差动电流； 发电机横差动保护动作电流整定值。4.1.2整定计算 横差动保护电流互感器TA0变比的计算 按经验公式为0.25/=0.2511322/5=566 式(4.2)选用6005/5，即3000/5。式中 横差动保护用电流互感器变比； 发电机额定电流； 横差动保护用电流互感器额定二次电流，一般为5A。 横差动保护动作电流计算 按躲过区外短路时最大不平衡电流，一般用经验公式计算为=（0.20.3） /=(0.

26、20.3)11322/600=3.775.66(A) 式(4.3)取=5A。 横差动保护动作时间计算 正常运行整定值取=0s。4.2发电机纵向基波零序过电压保护 当发电机无法分别引出双星形的中性点时，就无法采用原理比较成熟的单元件高灵敏横差动保护，当发电机定子绕组同分支匝间、同相不同分支间短路或分支开焊以及不同相分支间相间短路时，会出现纵向零序电压，目前采用较多的是动作量取自机端专用电压互感器（该电压互感器的中性点与发动机中性点相连，单不接地）开口三角绕组纵向零序电压，当其值大于整定值时保护就动作。4.2.1 动作判据 灵敏段动作判据 三次谐波电压比率制动型保护。 区外短路出现较大三次谐波电压

27、时，利用三次谐波电压比率制动基波零序过电压保护的动作判据，即当33时 33=3当33时 33=3+(3-3) 式(4.4)式中 3纵向3倍基波零序电压； 3纵向3倍基波零序动作电压； 3灵敏段纵向3倍基波零序动作电压整定值； 三次谐波电压制动系数斜率，一般取0.30.5； 33倍三次谐波电压整定值； 3区外短路时纵向零序电压中的3倍三次谐波分量。 次灵敏段或高定值动作判据 动作判据为33 式(4.5)式中 3次灵敏段3倍基波零序动作电压（高定值）整定值。 负序功率方向闭锁纵向基波零序过电压保护动作判据 为防止纵向基波零序过电压保护在区外短路误动作，装置内设置负序方向闭锁元件、，当区外不对称短路

28、时，负序功率流向发电机，负序功率方向闭锁元件动作闭锁纵向基波零序过电压保护；当发电机定子绕组匝间短路时，负序功率流向系统，负序功率方向闭锁元件动作后开发（解除闭锁）纵向基波零序过电压保护，有纵向基波零序过电压保护出口动作。 专用电压互感器TV一次断线闭锁判据 比较专用TV和测量TV相间电压差组成的电压不平衡保护，当专用TV一次侧断线时，TV一次断线不平衡保护动作，闭锁纵向基波零序过电压保护，并发报警信号。4.2.2整定计算 DGT-801A型保护 灵敏段动作电压整定值3计算 按躲过正常运行时最大纵向基波不平衡电压计算。1） 3=3=20.95=1.9(A) 式(4.6) 取3=2V式中 可靠系

29、数，取1.52； 3正常运行时最大纵向3倍基波零序不平衡电压的实测值。2） 三次谐波电压制动系数斜率为=0.53） 三次谐波电压整定值为=(0.81)3 取=3 =2V 次灵敏段3倍基波零序动作电压整定值3，按躲过区外短路时的最大纵向不平衡基波零序电压计算，即3=3由于一般难于实测区外短路时的最大纵向不平衡基波零序电压3，一般只能取33=510V 式(4.7)取3=6V式中 可靠系数，可取22.5； 3区外短路时出现的最大3倍纵向不平衡基波零序电压。 动作时间整定为 =0.2s。 专用TV断线闭锁整定计算 应按躲过正常运行时专用TV和测量TV之间的电压差计算，两组TV正常电压差(不平衡电压）一

30、般不超过5V，于是有 =5 8V 式(4.8)式中 TV不平衡动作电压整定值； 可靠系数，可取1.52； 正常运行时两组TV最大不平衡电压值。 负序逆功率指向整定 当区外不对称短路时，负序逆功率流向发动机，负序逆功率继电器K2动作闭锁指向基波零序过电压保护；当发动机定子绕组之间短路时，负序功率流向系统，负序逆功率继电器动作后开放（解除闭锁）指向基波零序过电压保护，由纵向基波零序过电压保护出口动作。 6.发电机转子接地保护整定计算6.1动作判据6.1.1动作判据 转子绕组一点接地保护。在发电机转子绕组叠加直流电压，经先后两次测量不同附加电阻式转子对地电流值，通过内部软件计算转子回路接地电阻原理的

31、动作判据为当、持续时间t时动作发信号 当、持续时间t时动作发信号或跳闸 式(6.1)式中 发电机转子绕组对地绝缘电阻； 转子绕组一点接地保护段动作电阻整定值； 转子绕组一点接地保护段动作电阻整定值； 转子绕组一点接地保护段动作时间整定值； 转子绕组一点接地保护段动作时间整定值。 转子绕组两点接地保护。当转子绕组一点接地保护动作后，自动投入转子绕组两点接地保护。动作判据为 <转子一点接地保护动作整定值 > > 式(6.2)式中 发电机转子绕组对地绝缘电阻；、发电机定子电压二次侧正序分量和负序分量； 二次谐波电压动作整定值。6.2整定计算6.2.1发电机转子绕组一点接地保护整定计

32、算 转子绕组一点接地保护段动作电阻整定值为 =810 取=10。转子绕组一点接地保护段动作时间整定值为 =26s 取=5s,动作于信号。 转子绕组一点接地保护段动作电阻整定值为 =0.51 取=1。转子绕组一点接地保护段动作时间整定值为 =26s 取=5s,动作于信号。6.2.2发电机转子绕组两点接地保护整定计算 发电机转子绕组两点接地保护 此保护接于发电机出口TV相电压，二次谐波电压动作整定值按躲过发电机正常运行和区外各种类型的短路计算，因短路情况下实测最大二次谐波负序电压有困难，所以按躲过发电机额定工况时机端测得的最大二次谐波负序电压计算。二次谐波电压动作整定值为 = 式(6.3)可取=1

33、V式中 可靠系数，取1.52； 发电机正常额定工况时机端测得的最大二次谐波负序电压。 动作时间 转子绕组两点接地保护动作时间整定值为 =0.51s 取=1s,动作于信号。7.发电机定子绕组过电流保护整定 对于发电机因定子绕组过负荷或区外短路引起定子绕组过电流，应装设定子绕组三相过电流保护，由定时限和反时限两部分组成。7.1动作判据发电机定子绕组过电流保护的动作特性曲线如图所示，动作特性曲线由三部分组成，图中曲线1的ABF为定时限过电流保护动作特性，曲线2的CD为反时限过电流动作特性，DEH为反时限上限（高定值）动作区。对应的动作判据由如下三部分组成。 图7.1发电机定子绕组过电流保护的动作特性

34、曲线图7.1.1定时限过电流保护 如图中曲线1的ABF段所示，若满足下式则动作后发信号 式(7.1)式中 发电机定子绕组中性点侧TA二次电流； 定时限过电流保护动作电流整定值； 发电机定子电流满足动作条件作用持续时间； 定时限过电流动作时间整定值。7.1.2反时限过电流保护 反时限动作判据。图中曲线2的CD段为反时限部分，当时，若满足下式则动作后跳闸（-）式中 发电机定子最大相电流相对值（以发电机定子额定二次电流为基 准）； 发电机允许发热时间常数； 反时限过电流保护下限动作电流（最小动作电流）； 散热时间常数，数值上等于发电机额定电流相对值。 反时限上限动作判据。如图曲线2的DEH段所示，此

35、时有 式(7.2)式中 电流超过上限动作电流的作用时间； 上限动作时间整定值。反时限过电流保护动作于跳闸。 7.2整定计算整定的保护装置的基准电流为发电机额定电流。7.2.1定时限过电流（过负荷）保护 动作电流整定值为 =/ =1.053.4/0.95=3.8(A) 式(7.3)式中 可靠系数，一般取1.051.1； 返回系数，微机保护取0.95； 动作时间整定值为 =+t=4.5+0.5=5s式中 线路后备保护动作时间最大整定值； t时间级差，一般取0.5s。定时限过电流保护动作于信号。 7.2.2反时限过电流保护 下限动作电流整定值计算 按与定时限过电流保护动作电流配合计算，即 =1.05

36、3.8=4(A) 式(7.4) 下限动作时间整定值计算 =/(-)=41.5/(1.16-1)=120s 式(7.5)发电机定子反时限过电流保护下限动作电流相对值为 =4/3.4=1.16发电机散热时间常数=1，发热时间常数整定值=41.5s 反时限保护动作计算 =/(-) 式(7.6)保护装置动作时间由保护自动计算，即 =/(-)=41.5/(-1) s 上限动作电流整定值计算 上限动作电流按躲过高母线最大短路电流计算， =/=1.311.53=15(A) 式(7.7) 上限的时间整定值计算 上限动作时间与线路保护第一段时间（快速保护动作时间）配合计算，取=0.4s9.发电机转子绕组励磁过电

37、流保护整定计算现代大型发电机组的自动励磁调节器和继电保护装置中同时设置发电机装置绕组过电流保护，自动励磁调节器有转子绕组过电流限制和保护两种功能。接地保护装置设置发电机转子绕组过电流保护，动作后作用于跳闸停机。9.1动作判据根据不同方式的励磁系统，发电机转子绕组励磁过电流保护有四种不同方式的动作量。(1) 直接反映发电机转子绕组电流并取自转子绕组电流分流器输出电压(mV)的动作量。(2) 间接反映发电机转子绕组电流并取自主励磁电流分流器输出电压(mV)的动作量。由于和转子绕组电流基本上是线性关系，因此旋转整流励磁系统只能取主励磁机励磁绕组电流分流器的输出电压为动作量。(3) 间接反映发电机转子

38、绕组电流并取自主励磁机交流侧TA二次电流有效值的动作量。由于和转子绕组电流具有线性关系，即=/(式中为三相桥式整流系数的倒数，理论值为0.816，实际就是时应以发动机在额定运行时的实测值为准进行修正，为TA的变比)。(4) 间接反映发电机转子绕组电流并取自AVR交流侧TA二次电流瞬时值的动作量。AVR交流侧TA二次电流瞬时值经微机软件就是能准确反映发动机转子绕组电流的动作量。以上四种不同方式的动作量，第一种方式的动作量最为直接、简单，但在现场调试时应对分流器至保护装置测量电缆电压降进行补偿。而其他三种方式的动作量都是间接反映发电机转子绕组电流，在整定计算时都应根据 现场调试时的实测数据进行修正

39、计算。以上四种不同方式的动作量的励磁过电流保护的动作特性和动作判据基本相同，以下仅叙述取自转子绕组电流分流器输出电压为动作量的励磁过电流保护动作特性和动作判据。图中动作特性曲线由三部分组成，图中曲线1的ABF为定时限过电流保护的动作特性，曲线2的CD为反时限过电流的动作特性，DEH为过电流上限（高值）动作区。发电机转子绕组过电流保护动作特性曲线对应的动作判据由如下三部分组成。图9.1励磁过电流保护的动作特性曲线9.1.1定时限过电流保护曲线1的ABF为定时限过电流保护的动作区，动作判据为 t 式(9.1)式中 发电机转子绕组励磁电流为时分流器的电压(mV)； 定时限过电流保护动作时发电机转子电

40、流分流器的电压(mV)； 反时限过电流保护动作时间。定时限过电流保护动作后发信号。9.1.2反时限过电流保护 曲线2的CD为反时限过电流的动作特性曲线，动作判据为 (-)t 式(9.2) =/式中 反时限过电流保护下限动作时分流器输出电压(mV)； 反时限过电流保护上限（最大）动作时分流器电压(mV)； 发电机转子绕组电流分流器的输出电压相对值； 发电机转子额定电流时分流器的输出电压(mV)； 发电机转子绕组额定电流为基准时的发热时间常数整定 值(s)； 发电机转子绕组额定电流为基准时的散热时间常数整定 值(s)； t发电机转子绕组电流分流器的输出电压大于动作值的持 续时间(s)。9.1.3反

41、时限过电流上限动作判据 图中曲线2的DEH为反时限上限动作特性曲线，动作判据为 t 式(9.3)式中 反时限过电流保护上限（最大）动作时分流器电压(mV)； 反时限过电流保护上限（最小）动作时间(s)。反时限过电流保护动作于跳闸。9.2整定计算 静止整流励磁系统的发电机，可在发电机转子回路内实现转子绕组励磁过电流保护。其制定原则应与发电机励磁绕组允许的发热特性配合，同时亦应与自动励磁调节器（AVR）的励磁过电流保护、励磁过电流限制器的特性配合。9.2.1定时限过电流保护对DGT-801A型保护装置，内部设基准值为75mV（分流器额定电流时的输出电压）。 定时限过电流动作时分流器电压计算。 定时

42、限过电流动作时分流器电压为 =（/）（/）75 =（1.05/0.95）（1980/3000)75=54.7(mV) 式(9.4)式中 转子电流分流器额定电流为3000A; 转子额定电流（对QFS-300-2发电机，=1980(A)。 动作时间整定值计算。按躲过正常强行励磁时间计算，可取5s（最大强行励磁时间可至810s），即 =5s 定时限过电流保护动作后发信号。9.2.2反时限过电流保护 下限动作时分流器电压整定值计算。 按与定时限励磁过电流保护动作电流配合计算，即 =1.05 =1.0554.7=57.4(mV) =1.05=1.050.73=0.766 式(9.5) 发电机转子绕组发热

43、时间常数整定值计算。DGT-801A型保护装置是以风的季节转子电流分流器额定电流或分流器额定输出75mV为基准，应归算至分流器的额定电流时的整定值，即 =30=13.07(s) 式(9.6)式中 发电机转子绕组发热时间常数，取30s。 发电机转子绕组的散热时间常数整定值计算。归算至分流器额定电流时的整定值，即 =1=0.4356 式(9.7)式中 发电机转子绕组散热时间常数。 下限动作时间整定值计算。1) 以分流器额定电流为基准（或以75mV力基准）， =/（-）=13.07/（0.766-0.4356）=86.7(s) 式(9.8)式中 励磁过电流保护下限动作时分流器电压的相对值（以75mV

44、 基准）。 2) 以发电机转子额定电流为基准（或以=49.5mV为基准），得=/（-）=/（-）=30/(1.16-1)=86.7(s) 式(9.9) 反时限过电流保护动作时间计算1) 以分流器额定电流为基准。装置自动计算动作时间，即 =/（-）=13.07/（-0.4356） 式(9.10)式中 发电机转子电流分流器输出电压75mV为基准时的相对值。、均以分流器的额定电流为基准时的值。2) 以发电机转子额定电流为基准，装置自动计算动作时间，即 =/（-）=30/（-1） 式(9.11)10.发电机失磁保护整定计算10.1动作判据发电机低励及失磁保护动作判据可分为：10.1.1系统侧主判据 由

45、于发电机低励失磁故障，无功储备不足，引起系统侧高压母线三相相间电压同时下降至低于最低允许电压值，可能造成系统电压崩溃，引起系统瓦解，造成大面积停电的重大事故。其低电压元件动作判据为 式中 高压母线三相相间电压测量值； 高压母线相间低电压动作整定值。10.1.2发电机侧主判据 异步边界阻抗圆判据。 当发电机低励或失磁时，发电机机端测量阻抗轨迹进入异步边界阻抗圆（作为发电机进入异步运行状态的判据）内，此时保护动作。发电机失磁异步边界阻抗圆为图中圆1，阻抗圆1内为动作区，圆1的圆心在jX轴上，圆心坐标为(O，)，半径为，圆1和jX轴的交点A、B由下式决定 =-0.5 =- =(/)·(/)=/ 式(10.1)式中 异步边界圆（下抛圆）和jX轴的第一交点的纵坐标整定值(）； 异步边界圆(下抛圆)和jX轴的第二交点的纵坐标整定值()； 发电机同步电抗和暂态电抗的相对值（不饱和值）； 发电机额定基准二次阻抗有名值()；、发电机额定电压(kV)、额定视在功率(MV