李振豹發表於2006-8-6 10:48:11
發電機短路故障後備保護一般有：復合電壓閉鎖過流保護、對稱過負荷及過流保護、不對稱過負荷及過流保護、轉子過負荷及過流保護、發電機低阻抗保護。
理論分析及實踐表明，低阻抗保護不適用於作主裝置（發電機和變壓器）短路故障的後備保護，而復合電壓閉鎖過流保護適用於中小機組。
此外，當由接在發電機端的勵磁變作為發電機的勵磁電源時，復合電壓閉鎖過流保護的過流元件應具有動作後短時記憶功能。
1、復合電壓閉鎖過流保護
（1）過電流元件：按躲過發電機的額定電流整定。即：idz=(krel/kr)in
in：發電機的額定電流（ta二次值）krel：可靠係數，取1.2~1.3。
kr：返回係數，對於微機型保護裝置，取0.95。（2）復合電壓元件
1）低電壓元件整定：按躲過發電機失磁執行或大型電動機自啟動時出現的低電壓值來整定，可取（0.65~0.
75）un。un為發電機額定電壓，tv二次值。2）負序電壓元件：
按發電機變壓器相鄰線路末端故障時負序電壓元件有靈敏度來整定；也可按躲過發電機長期執行允許的負序電壓值來整定。若按後者來整定，則：u2dz＝（8%~10%）un。
（3）動作延時。發電機復合電壓閉鎖過流保護的動作時間，應按躲過相鄰元件短路後備保護中的最長一級時間來整定。即t=tmax+t1
式中t為動作時間；tmax相鄰元件短路後備保護中的最長一級時間；t1時間級差，一般取0.3~0.5s
另外，對於有電流元件動作記憶的復合電壓閉鎖過流保護，電流元件動作後的記憶時間，應考慮相鄰線路重合閘時間，不應小於上式計算出的時間。2、發電機對稱過負荷及過流保護
在大型汽輪發電機變壓器組上，通常採用對稱過負荷及反時限動作特性的過電流保護。
實際上，該保護是有定時限過負荷和反時限過電流兩部分組成。
（1）定時限過負荷保護。動作電流按發電機允許的長期執行負荷電流來整定，即：idz＝(krel*in)/kr
式krel可靠係數；取1.05。kr返回係數，對微機保護取0.95。in發電機額定電流（ta二次值）。
動作延時可取6~9s，動作後作用於訊號或自動減負荷。
（2）反時限過流保護。動作時間與過電流的關係為：t=k1/(i1平方－k2）k1發電機熱容量係數；
i1發電機電流標么值（ta二次值，以發電機額定電流為基準）k2與發電機散熱能力有關的常數；t動作時間；
可以看出：對發電機反時限過電流保護的整定，就是要確定上式中的k1和k2之值。
上式中，要解出k1及k2，就需要乙個二元一次方程。
在發電機的出廠說明書中，製造廠通常提供過電流倍數與允許時間的關係曲線。取中間部分的兩個點，將兩點的電流及時間分別代入，便得到乙個二元一次方程組。求解得出k1及k2。
在外，為確保該類保護的可靠性，解出來的k1應在1.1~1.15之間較好。
目前，國內生產的微機型反時限過電流保護裝置，考慮到與相鄰裝置保護的配合及確保發電機的安全執行，除了要求對反時限特性進行整定外，還要求對反時限的上限電流值idzmax及上限動作時間、下限電流值idzmin及下限動作時間進行整定。
對於發電機變壓器組的反時限對稱過流保護，上限電流值可按發電廠高壓母線上發生的三相金屬性短路時發電機所提供的短路電流的條件來整定。idzmax=(krelin)/(x』d+xt)
in發電機額定電流（ta二次值）x』d發電機暫態電抗（標么值）xt變壓器電抗（標么值）
krel可靠係數，取1.05~1.1。
上限動作時間應按與主變壓器高壓側母線上出線上短路保護的i段動作時間定值配合。即t上限＝t1+三角t
t1高壓母線所接出線上保護的i段動作時間（約為0.1s）三角t時間級差，可取0.3~0.5s。
必須說明的是：反時限下限特性（即小電流長延時部分），對整個反時限特性有很大的影響。
另外，反時限下限電流值idzmin＝（krel*in）/krkrel可靠係數，取1.1。
kr返回係數，對於微機保護取0.95。in發電機額定電流（ta二次值）。
保護下限動作時間，可參照發電機製造廠家給出的過流倍數與允許時間曲線的延伸曲線來整定。
需要說明的是，實際整定出來的過流保護的反時限曲線，應在製造廠家提供的特性曲線之下。
3、發電機不對稱過負荷及過電流保護
發電機不對稱過負荷及過電流保護實際是保護發電機轉子的，故又稱為轉子表層負序過電流保護。
該保護通常有定時限過負荷及反時限過電流兩部分組成。而反時限過電流保護的整定值，通常有上限動作電流值及動作時間、反時限特性、下限動作電流值及動作時間組成。
（1）負序過負荷保護的整定計算。負序過負荷保護為定時限保護。
1）動作電流的整定。負序過負荷保護的動作時間i2dz，應按躲過發電機長期允許的負序電流i2來整定。i2dz＝krel(i2』/kr)*in
krel可靠係數，取1.05~1.1；
kr返回係數，對於微機保護取0.95；in發電機額定電流（ta二次值）；
i2』發電機長期允許的負序電流標么值（以發電機額定電流為基準）。也可按照發電機額定電流的8%來整定。
2）動作延時的整定。動作延時可整定為6~9s，出口發訊號。（2）負序反時限過流保護
1）反時限部分的整定。負序反時限過流保護的反時限部分的動作時間t，應按發電機負序電流與允許持續時間的關係來整定。t=a/(i2』平方-α)
a：與轉子表層承受負序電流能力有關的常數。
i2』平方：負序電流標么值（以發電機額定電流為基準）。α：與發電機轉子散熱有關的常數，通常取0.01~0.02。
轉子表層承受負序電流的能力，與發電機的容量、結構及冷卻方式均有關係，對於容量為300mw級一下且轉子為直冷式的發電機，a值可取8~10。
2）反時限上限的整定。對於發電機變壓器組的負序反時限過流保護，其上限電流i2dzmax應按照變壓器高壓母線上兩相短路的條件來計算及整定。即：
i2dzmax＝(krel×in)/(xd』+x2+2xt)in發電機額定電流（ta二次值）krel可靠係數，取1.05~1.1x2發電機負序電抗（標么值）xt主變壓器電抗（標么值）上限的動作延時t1，應按與高壓母線出線短路保護的i段動作時間配合的原則整定。
即t1＝ti＋三角t
ti高壓母線所接出線上保護的i段動作時間（約為0.1s）三角t時間級差，可取0.3~0.5s
3）反時限下限的整定。反時限電流i2dzmin應按照與負序反時限過負荷保護的配合來整定，即：i2dzmin=kci2dz
kc配合係數，取1.1；
i2dz負序過負荷保護的動作電流。下限動作時間按上式計算，當計算時間大於1000s時，按1000s整定。
4、發電機轉子繞組過負荷及過電流保護
轉子繞組過負荷保護由定時限過負荷和反時限過電流組成。（1）定時限過負荷保護。動作電流應按與發電機轉子電流相對應的值來整定。idz=krel*(ipn/kr)
idz:定時限過流保護的整定值krel：可靠係數，取1.05
kr：返回係數，對於微機保護取0.95ipn：額定轉子電流（折算到二次值）
對於大型發電機，轉子繞組過負荷及過電流保護的接入電流，通常取自交流勵磁機ta的二次電流。此時，應考慮有交流電流變換成直流電流的整流比係數。對於採用三相可控矽整流將交流變成直流電流時，過負荷保護的整定值應為
idz＝krel*(ipn/(kr*kb))
kb:整流比係數，可取1.15~1.2。
動作延時取6~9s，作用於發訊號或降低勵磁電流。
（2）反時限過流保護。轉子反時限過流保護的動作特性曲線，通常由上限定時限、反時限、下限定時限三部分構成。
1）上限定時限的整定。上限動作電流應按躲過強行勵磁時的轉子電流來整定，即idzmax=krel*ipmaxidzmax上限動作電流
krel可靠係數，取1.05~1.1ipmax強行勵磁時的轉子電流
上限動作時間應這樣來確定，使反時限特定曲線經電流等於強行勵磁電流時所對應的動作延時，大於勵磁系統強行勵磁的時間。由於強行勵磁時間一般為8~10s，故當轉子電流等於強勵電流時，反時限保護的動作延時應大於10s。取10.
5~11s。
2）反時限部分的整定。反時限過流倍數與相應允許持續時間t的關係為t＝c/（ifd』-k）
c：轉子繞組過熱常數。
k：與轉子散熱能力有關的常數，可取1.1~1.15
ifd』：轉子電流的標么值（以轉子額定電流為基準）
製造廠家通常給出1.5倍額定轉子電流時的允許持續時間，將電流倍數、允許持續時間及k值代入，便可求出常數c值。
3）下限部分的整定。轉子繞組反時限過流保護下限部分動作電流的整定，應與轉子過負荷保護的定值相配合，即idzmin=krel*idz
idzmin：反時限過流保護下限定值krel：可靠係數，取1.05~1.1
idz：轉子繞組過負荷保護的動作電流下限動作時間可取300~600s。
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