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第一章發電機變壓器保護的整定計算6 i& l5 t5 d% s3 s6 n
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目前，國內對大型發電機變壓器保護的整定計算，大多數參考或按照dl/t684－1999大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則。! e* }/ o7 s: j+ h
通過實踐表明：大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則的內容，基本上是正確的。但也存在一些不足，主要的不足之處是：
可操作性差、說理性不強及靈活性差。% n/ p9 t* y3 v8 q3 a
本章，將重點闡述某些發電機變壓器保護的整定計算依據、整定計算方法以及如何靈活取值。
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% \+ i- w. z2 ^! i3 p第一節發電機及變壓器差動保護的整定計算' s' w# e2 |3 a: i! b' p( t7 w+ v
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一發電機縱差保護
8 m' n& c% v6 ~ r- h# e目前，國內生產的微機型發電機差動保護，按照接入電流來分類有：完全縱差保護、不完全縱差保護；若按動作特性分類，則有比率制動式縱差保護、標積制動式縱差保護及故障分量比率制動式縱差保護。而應用最多的是比率制動式縱差保護，其次是標積制動式縱差保護。
) y; ?$ i) d- j8 z& ?+ f; w" u完全縱差和不完全縱差的區別，是接入發電機中性點的電流不同。
完全縱差保護接入發電機中性點的全部電流，而不完全縱差保護則引入中性點的 （n—每相定子繞組支路數）電流。因此，完全縱差和不完全縱差的實質不同處是：當不通過軟體修正差動兩側的平衡係數時，前者兩側差動ta的型號、變比可完全相同，而後者兩側差動ta的型號、變比不可能完全相同。
$ m: z* u2 ^4 e8 h0 a" ?2 v2 m8 y) q完全縱差和不完全縱差的構成框圖完全相同，均可採用具有比率制動特性的保護裝置或具有標積制動特性的保護裝置，還可以採用反應故障分量的比率制動式保護裝置。
8 q r2 n! i/ o1 比率制動式發電機縱差保護
$ a6 o. |& t3 z5 m具有比率制動特性的差動保護，其動作特性如圖7－1所示。
& a+ j0 w3 r" k2 p圖7－1 差動保護的比率制動特性
5 t' b& `" v, q) s' f% p- k& ]由圖7－1可以看出：具有比率制動特性的差動保護的動作特性，可由a、b、c三點決定。a點或b點的縱座標電流idzo為差動保護的初始動作電流。
b點的橫座標電流izdo稱之為拐點電流，它等於差動保護開始出現制動作用的最小電流。直線bc與橫座標夾角α的正切（即tgα）稱之為動作特性曲線的斜率，近似稱之為比率制動係數kz。+ u4 i% t& n0 }% c
idzo、izdo及kz為具有比率制動特性差動保護的三要素。對該型差動保護的整定計算，實質上就是對idzo、izdo及kz的整定計算。. j7 z( [9 f, x.
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⑴ 初始動作電流idzo的整定
7 [3 h* u! _( j$ m( t9 # h* s( t' k% |發電機縱差保護通常採用10p級電流互感器，在一次額定電流和額定二次負載的條件下，變比誤差為±3％。因此，在額定工況下，由於兩側差動ta的差異，在差動迴路形成的最大不平衡電流為0.
06ie（ie—發電機額定工況時差動ta的二次電流）。
" }: `1 l' q6 g差動保護兩側ta二次電流分別通過裝置的輔助小ta等迴路進入差動迴路。由於兩側輔助ta、通道迴路的差異及調整誤差，也會在差動迴路中產生差流。
該誤差通常稱為通道變換及調整誤差。
, p: x6 r2 c' q按照有關規程規定，通道變換及調整的綜合誤差不應大於5％ie。由於差動保護兩側均有通道，因此，在額定工況下，由於通道變換及調整誤差在差動迴路中產生的不平衡電流最大為10％ie。
+ r" j9 @' e, b1 f綜上所述，初始動作電流可按下式計算：
; i) e1 }/ h9 y7－1）) q. q2 h: z8 c' n0 u5 x' v* [
式（7－1）中：
( x+ ^ z. }" w! y6 k/ [5 s0 f7 ~kh—可靠係數，取1.5～2；
& m$ }- w: \5 m1 u- t; di he1—兩側ta變比不同產生的差流，取0.06ie；+ i6 u8 s# i% d; i
i he2—由於通道變換及調整誤差產生的差流，取0.1ie。
3 h' a! a; [) f+ v( q+ l) v代入上式得：idzo＝（0.
24～0.32）ie 通常取0.3ie。
8 c0 y% ~3 i' v) l9 ?
對於不完全縱差保護，尚需考慮發電機每相各分支電流的差異，應適當提高idzo的整定值。4 s) `% p+ d7 f: u
⑵ 拐點電流izdo
7 e$ g+ l" v8 t2 v& v拐點電流izdo的大小，決定保護開始產生制動作用的電流的大小。由圖7－1可以看出：在初始動作電流idzo及動作特性曲線的斜率kz相同的情況下，izdo越小，差動保護的動作區越小，而制動區增大；反之亦反。
因此，拐點電流的大小，直接影響差動保護的動作靈敏度。
# l; n/ s) e# k& a7 p% ]0 h# y! j在大型發電機變壓器保護整定計算導則中，建議izdo取（0.8～1.
0）ie，其理由是：當發電機的電流小於或等於額定電流時，差動保護不必具有制動特性。 9 y8 b# v4 h5 k e& b; b
執行實踐表明：當故障點距離發電機較遠時，發電機提供的短路電流可能小於或等於額定電流。但在遠處故障或故障切除後的暫態過程中，由於差動保護兩側ta及迴路的暫態特性差異，可能在差動保護中短時出現較大的差流，致使差動保護誤動。
對於不完全差動保護，由於兩側ta變比、型號的不同，由上述原因產生的不平衡電流將更大。$ w/ w% x: a:
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基於上述原因，建議減小拐點電流，整定為：izdo＝（0.5～0.7）ie。
0 d& y9 o9 a- t2 k% a- k" ~國外生產的具有比率制動特性的差動保護，其拐點電流通常等於零。) ^3 s* w+ g/ r$ m8 `
⑶ 比率制動係數kz
* z4 u% @1 g% t8 i* t/ o, p發電機差動保護的比率制動係數，決定於圖7－1中的夾角α。可以看出，當拐點電流（即圖中b點的橫座標）確定後，夾角α決定於c點。。即
- g, j/ i1 g; v, y/ w8 o7－2）
* i( ^: z& ~! c!
n1 a6 z, y4 b3 p差動迴路中的最大不平衡電流，除與差動ta的10％誤差及調整誤差有關外，尚與差動兩側ta暫態特性有關。考慮到上述情況，外部故障時，為躲過差動迴路中的最大不平衡電流，c點的縱座標電流應為：" l2 d2 r+ z3 c9 t& o0 x1 d( g
7－3）* m) ?7 @4 d8 z* b
在式（7－3）中：* n1 u) _6 y( e4 e& q$ t
kh —可靠係數，取1.3～1.5；% u$ r2 i) i7 x. w5 m
kf —暫態特性係數，當兩側ta變比、型號完全相同時，kf≈0。而當兩側ta變比、5 2 j1 h+ m7 o
將idzmax代入式（7－2），可得： ]' }7 b2 l! t/ r/ f9 f6 q" \5 r& |
kz≈（0.26～0.45）1 u& _) a: i* a- ]/ k% a9 h' x
因此，對於發電機完全縱差保護，kz可取0.3；而對於不完全縱差保護，kz可取0.3～0.4。" c' k! a. n1 j8 r- o" n) x) i
⑷ 關於具有比率制動特性差動保護的動作靈敏度
. ^) }) ]0 f/ g# t+ j' \以往，我們有乙個不正確的概念，認為提高差動保護的動作靈敏度，可以通過降低其初始動作電流或減小其比率制動係數。實際上，拐點電流的大小對保護的動作靈敏度也有影響。
以下舉一例項加以說明。* k8 x- g0 v+ m6 c3 k
某一發電機的縱差保護整定值如下：
4 y1 t: r$ f! r& u- w0 g.
j初始動作電流idzo＝0.3ie；拐點電流izdo＝ie；比率制動係數kz=0.3。
2 ~5 v2 u: r8 l! ~.
e另一發電機的縱差保護整定值為：/ ?- b# w) @; y& r- t" f
初始動作電流idzo＝0.1ie；拐點電流izdo＝0；比率制動係數kz=0.3。( k- i5 m; k: t- s3 " h1 j/ ~% p' d: ) p
在同一座標系中，畫出上述兩套差動保護的動作特性如圖7－2所示。
& `' b- p/ d9 x" x t/ i `- k' v圖7－2 兩套差動保護的動作特性
3 e. n' o- j( i- ?" u. u) m. w在圖7－2中：% d$ z+ q+ _9 h* s# w
曲線（1）的初始動作電流等於0.1ie，拐點電流等於零；7 }$ h* d/ l, i, b- e" m& z3 b' z
曲線（2）的初始動作電流等於0.3ie，而拐點電流等於ie。
, o5 t; c8 n! ^# o比較二者可知，當izd＞0.7ie之後，idzo＝0.
1ie的保護的動作靈敏度反而低於idzo＝0.3ie的保護的動作靈敏度。& n$ y$ @0 a9 f* n2 ~ m
總之，對具有比率制動特性的差動保護，僅用其初始動作電流來說明其動作靈敏度是不完全的。. l4 q+ y0 q& v1 z' c; w y$ z
2 標積制動式發電機縱差保護
: t d) u: `" a0 v; | 標積制動式縱差保護的動作方程為：4 l/ o" m' r7 p6 a" w" w2 d
7－4）
, s: }, x# y/ _式（7－4）中：0 a3 4 ~/ f9 w綜上所述，對於完全縱差保護，建議：
idzo取0.3ie；izdo取（0.5～0.
7）ie；kz取0.3～0.4。
7 k$ x. @' `0 q0 q
二發電機橫差保護
1 p0 b+ r) p0 q( f$ \ t目前，應用較多的發電機橫差保護，有單元件橫差保護和裂相橫差保護。' x4 `1 `! r. c( k% j9 ~
1 單元件橫差保護$ w- o( s, ~6 }/ u; i7 a( * f（iii）系統發生不對稱故障或發電機異常執行時（例如失磁失步執行）造成轉子偏心，在不同的定子繞組中產生不同電勢。8 w% g; i8 `0 p7 t' u t
⑵ 單元件橫差保護動作電流的整定$ ?0 t/ `( a6 h/ v7 z
單元件橫差保護的動作電流應按下式計算：- a/ e7 t1 b8 n* l3 \$ a
7－5）
& c4 k+ i8 w, s式（7－5）中：
0 x7 k- w4 v2 p+ _ l0 t% k0 x( siheδ1—額定工況下，同相不同分支繞組由於繞組之間引數的差異產生的不平衡電流。由於是三相之和，取3×2％ie；4 h' t3 c6 l, c6 p0 i: q% k
iheδ2—磁場氣隙不平衡產生的不平衡電流，取5％ie；
2 p/ ]( w5 q+ e; k" z+ o/ t# v4 uiheδ3—異常工況下轉子偏心產生的不平衡電流，取10％ie；
% v8 w# ]& ^- y" c. f6 {7 wkh—可靠係數，取1.2～1.5。
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