发电机短路故障的后备保护整定

1、发电机短路故障的后备保护整定李振豹 发表于 2006-8-6 10:48:11 发电机短路故障后备保护一般有：复合电压闭锁过流保护、对称过负荷及过流保护、不对称过负荷及过流保护、转子过负荷及过流保护、发电机低阻抗保护。 理论分析及实践表明，低阻抗保护不适用于作主设备（发电机和变压器）短路故障的后备保护，而复合电压闭锁过流保护适用于中小机组。 此外，当由接在发电机端的励磁变作为发电机的励磁电源时，复合电压闭锁过流保护的过流元件应具有动作后短时记忆功能。1、复合电压闭锁过流保护 （1）过电流元件：按躲过发电机的额定电流整定。即： Idz=(Krel/Kr)IN IN：发电机的额定电流（TA二次值）

2、 Krel：可靠系数，取1.21.3。 Kr：返回系数，对于微机型保护装置，取0.95。 （2）复合电压元件 1）低电压元件整定：按躲过发电机失磁运行或大型电动机自启动时出现的低电压值来整定，可取（0.650.75）UN。UN为发电机额定电压，TV二次值。 2）负序电压元件：按发电机变压器相邻线路末端故障时负序电压元件有灵敏度来整定；也可按躲过发电机长期运行允许的负序电压值来整定。若按后者来整定，则：U2dz（8%10%）UN。 （3）动作延时。发电机复合电压闭锁过流保护的动作时间，应按躲过相邻元件短路后备保护中的最长一级时间来整定。即t=tmax+t1 式中t为动作时间；tmax相邻元件短路

3、后备保护中的最长一级时间；t1时间级差，一般取0.30.5s 另外，对于有电流元件动作记忆的复合电压闭锁过流保护，电流元件动作后的记忆时间，应考虑相邻线路重合闸时间，不应小于上式计算出的时间。2、发电机对称过负荷及过流保护 在大型汽轮发电机变压器组上，通常采用对称过负荷及反时限动作特性的过电流保护。 实际上，该保护是有定时限过负荷和反时限过电流两部分组成。 （1）定时限过负荷保护。动作电流按发电机允许的长期运行负荷电流来整定，即：Idz(Krel*IN)/Kr 式Krel可靠系数；取1.05。Kr返回系数，对微机保护取0.95。IN发电机额定电流（TA二次值）。 动作延时可取69S，动作后作用

4、于信号或自动减负荷。 （2）反时限过流保护。动作时间与过电流的关系为：t=K1/(I1平方K2） K1发电机热容量系数； I1发电机电流标幺值（TA二次值，以发电机额定电流为基准） K2与发电机散热能力有关的常数； t动作时间； 可以看出：对发电机反时限过电流保护的整定，就是要确定上式中的K1和K2之值。 上式中，要解出K1及K2，就需要一个二元一次方程。 在发电机的出厂说明书中，制造厂通常提供过电流倍数与允许时间的关系曲线。取中间部分的两个点，将两点的电流及时间分别代入，便得到一个二元一次方程组。求解得出K1及K2。 在外，为确保该类保护的可靠性，解出来的K1应在1.11.15之间较好。 目

5、前，国内生产的微机型反时限过电流保护装置，考虑到与相邻设备保护的配合及确保发电机的安全运行，除了要求对反时限特性进行整定外，还要求对反时限的上限电流值Idzmax及上限动作时间、下限电流值Idzmin及下限动作时间进行整定。 对于发电机变压器组的反时限对称过流保护，上限电流值可按发电厂高压母线上发生的三相金属性短路时发电机所提供的短路电流的条件来整定。 Idzmax=(KrelIN)/(Xd+XT) IN发电机额定电流（TA二次值） Xd发电机暂态电抗（标幺值） XT变压器电抗（标幺值） Krel可靠系数，取1.051.1。 上限动作时间应按与主变压器高压侧母线上出线上短路保护的I段动作时间定

6、值配合。即t上限t1+三角t t1高压母线所接出线上保护的I段动作时间（约为0.1S） 三角t时间级差，可取0.30.5S。 必须说明的是：反时限下限特性（即小电流长延时部分），对整个反时限特性有很大的影响。 另外，反时限下限电流值Idzmin（Krel*IN）/Kr Krel可靠系数，取1.1。 Kr返回系数，对于微机保护取0.95。 IN发电机额定电流（TA二次值）。 保护下限动作时间，可参照发电机制造厂家给出的过流倍数与允许时间曲线的延伸曲线来整定。 需要说明的是，实际整定出来的过流保护的反时限曲线，应在制造厂家提供的特性曲线之下。3、发电机不对称过负荷及过电流保护 发电机不对称过负荷及

7、过电流保护实际是保护发电机转子的，故又称为转子表层负序过电流保护。 该保护通常有定时限过负荷及反时限过电流两部分组成。而反时限过电流保护的整定值，通常有上限动作电流值及动作时间、反时限特性、下限动作电流值及动作时间组成。 （1）负序过负荷保护的整定计算。负序过负荷保护为定时限保护。 1）动作电流的整定。负序过负荷保护的动作时间I2dz，应按躲过发电机长期允许的负序电流I2来整定。 I2dzKrel(I2/Kr)*IN Krel可靠系数，取1.051.1； Kr返回系数，对于微机保护取0.95； IN发电机额定电流（TA二次值）； I2发电机长期允许的负序电流标幺值（以发电机额定电流为基准）。也

8、可按照发电机额定电流的8%来整定。 2）动作延时的整定。动作延时可整定为69S，出口发信号。 （2）负序反时限过流保护 1）反时限部分的整定。负序反时限过流保护的反时限部分的动作时间t，应按发电机负序电流与允许持续时间的关系来整定。 t=A/(I2平方-) A：与转子表层承受负序电流能力有关的常数。 I2平方：负序电流标幺值（以发电机额定电流为基准）。 ：与发电机转子散热有关的常数，通常取0.010.02。 转子表层承受负序电流的能力，与发电机的容量、结构及冷却方式均有关系，对于容量为300MW级一下且转子为直冷式的发电机，A值可取810。 2）反时限上限的整定。对于发电机变压器组的负序反时限

9、过流保护，其上限电流I2dzmax应按照变压器高压母线上两相短路的条件来计算及整定。 即：I2dzmax(KrelIN)/(Xd+X2+2XT) IN发电机额定电流（TA二次值） Krel可靠系数，取1.051.1 X2发电机负序电抗（标幺值） XT主变压器电抗（标幺值） 上限的动作延时t1，应按与高压母线出线短路保护的I段动作时间配合的原则整定。 即t1tI三角t tI高压母线所接出线上保护的I段动作时间（约为0.1S） 三角t时间级差，可取0.30.5S 3）反时限下限的整定。反时限电流I2dzmin应按照与负序反时限过负荷保护的配合来整定，即： I2dzmin=KCI2dz KC配合系数

10、，取1.1； I2dz负序过负荷保护的动作电流。下限动作时间按上式计算，当计算时间大于1000S时，按1000S整定。4、发电机转子绕组过负荷及过电流保护 转子绕组过负荷保护由定时限过负荷和反时限过电流组成。 （1）定时限过负荷保护。动作电流应按与发电机转子电流相对应的值来整定。 Idz=Krel*(Ipn/Kr) Idz:定时限过流保护的整定值 Krel：可靠系数，取1.05 Kr：返回系数，对于微机保护取0.95 Ipn：额定转子电流（折算到二次值） 对于大型发电机，转子绕组过负荷及过电流保护的接入电流，通常取自交流励磁机TA的二次电流。此时，应考虑有交流电流变换成直流电流的整流比系数。

11、对于采用三相可控硅整流将交流变成直流电流时，过负荷保护的整定值应为 IdzKrel*(Ipn/(Kr*Kb) Kb:整流比系数，可取1.151.2。 动作延时取69S，作用于发信号或降低励磁电流。 （2）反时限过流保护。转子反时限过流保护的动作特性曲线，通常由上限定时限、反时限、下限定时限三部分构成。 1）上限定时限的整定。上限动作电流应按躲过强行励磁时的转子电流来整定，即Idzmax=Krel*Ipmax Idzmax上限动作电流 Krel可靠系数，取1.051.1 Ipmax强行励磁时的转子电流 上限动作时间应这样来确定，使反时限特定曲线经电流等于强行励磁电流时所对应的动作延时，大于励磁系统强行励磁的时间。由于强行励磁时间一般为810s，故当转子电流等于强励电流时，反时限保护的动作延时应大于10s。取10.511s。 2）反时限部分的整定。反时限过流倍数与相应允许持续时间t的关系为tC/（Ifd-K） C：转子绕组过热常数。 K：与转子散热能力有关的常数，可取1.11.15 Ifd：转子电流的标幺值（以转子额定电流为基准） 制造厂家通常给出1.5倍