大型发电机变压器组继电保护整定计算 word格式

1.发电机纵差动保护

（一）动作特性与动作判据 1.发电机比率制动纵差动保护

（1）动作判据。由发电机常规比率制动纵差动保护动作特性和独立的差动电流速断特性组成，其动作判据为 当Ires?Ires.min时 Id?Id.op?Id.op.min

当Ires?Ires.min，Id?Id.op.qu时 当Id?Id.op.qu时

Id? ??Id.op?Id.op.min?Kre?sIresIre.msin （由比率制动纵差动保护动作）

Id?Id.op?Id.op.qu（由差动速断保护动作） （1-1）

d.opres在制动区定义Kres??I?I?tana

式中Id----发电机纵差动保护的差动电流；

Id.op----发电机比率制动纵差动保护动作电流； ----发电机比率制动纵差动保护的最小动作电流；

----发电机比率制动纵差动保护的制动系数斜率（制动曲线斜率）； ----发电机比率制动纵差动保护的制动电流；

----发电机纵差动保护的最小制动电流（或称拐点电流）； ----发电机纵差动保护的差动速断动作电流；

Id.op.min

KIres

resIIre.msind.op.qu ?Id.op----发电机比率制动纵差动保护动作电流增量；

?Ires----发电机比率制动纵差动保护制动电流增量；

a----制动特性曲线BC段的倾斜角。

（2）动作特性。发电机纵差动保护动作判据式（1-）对应于图1-1所示的动作特性曲线。

图1-1中曲线1的AB段，当Ires?Ires.min时，Id.op为不变的Id.op.min；BCF

段，当Ires?Ires.min时，Id.op以不变斜率Kres按Ires增量?Ires线性递增。直线2的ECD段为纵差动电流速断保护动作特性曲线，当Id?Id.op.qu时，由与制动电

流大小无关的差动电流速断保护动作，即Id.op=Id.op.qu。图1-1中曲线ABCD之

上侧为比率制动纵差动保护和差动电流速断保护合成的完成动作区，下侧为其制动区。

（3）差动电流与制

动电流的计算。根据两侧电流互感器TA不同的接线方式，发电机比率制动纵差动保护的

Id、Ires有不同

的计算。

1)两侧 TA按“电流和”接线方式的计算。

当发电机差动保护要求 图1-1 发电机比率制动纵差动保护动作特性曲线 两侧TA 按“电流和” 1--发电机比率制动纵差动保护动作特性曲线 接线方式（正常运行时 2--发电机差动电流速断保护动作特性曲线

发电机两侧TA同名相 3--发电机区外短路时纵差动保护不平衡电流曲线 角差180）时有 差动电流 制动电流

0Id=|I?T?I?N| 12Ires???I?ITN (2-3)

?I?IT----发电机机端侧TA二次电流相量 ----发电机中性点侧TA二次电流相量

N2）两侧TA按“电流差”接线方式的计算。当发电机差动保护要求两侧TA按“电流差”接线方式（正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差为00）时有

??I? I1 制动电流I?I??I?2 差动电流Id=

resTNTN (1-3)

(二）发电机纵差动保护整定计算

DGT-801A型、WFB-800型发电机比率制动纵差动保护 1.最小动作电流Id.op.min计算

（1）按躲过正常最大负荷时的不平衡电流计算。发电机额定二次电流为 计算得Id.op.min?Ig.n?KIrelInG.NTA?10189?3.4(A) 3000unb.n=1.5?0.06?3.4?0.306(A)

(2)按躲过远处短路时的不平衡电流计算。此时短路电流接近额定电流

II

K.ou?IG.N,

?KrelKapKccKerunb.k计算

?1.5?1.5?1?0.06?3.4?0.46(A)

得

d.op.min?KIrelInK.OUTA(3)按经验公式计算。

Id.op.min=（0.2~0.4）Ig.n=(0.2~0.4)?3.4=0.68~1.36(A)

取

Id.op.min=1.2A, 则

II?d.op.min?0.35

2.最小制动电流或拐点电流Ires.min计算

Ires.min=（0.8~1）?g.n，取Ires.min=0.8?Ig.n=0.8?3.4=2.7（A）

3.制动系数斜率Kres计算

（1）最大动作电流Id.op.max计算。按躲过区外短路时的最大动作电流计算，

Id.op.max?KIrelunb.k.max=KrelKKKIK.max

nTAapccer =1.5?2?0.5?0.1?InK.maxTA=0.15?1.05?Ig.nX??1.05?3.4 =0.15?0.16=3.35(A)

dI??K.max=

1.05X?? =

d1.05=6.6, 0.16X??d=0.16

(2)制动系数斜率Kres的理论值计算。区外最大短路电流的相对值为

Ires.max=I??K.max=6.6

d.op.maxIK=

Ires?Id.op.min0.15?6.6?0.350.64=??0.11

6.6?0.85.8?res.maxIres.min(3)制动系数斜率Kres的经验公式计算值。

Kres=0.3~0.5，取Kres=0.4

3?2(4)灵敏系数计算。发电机在未并入系统时出口两相短路时TA的二次电流为

IK.min=

?2?1X???3.4?18.4(A)

d此时区内短路时差动保护动作电流

Id.op=Kres（Ires—Ires.min）+Id.op.min=Kres（0.5IK.min—Ires.min）+Id.op.min

?2?=1.2+0.4（0.5?18.4—2.7）=3.8(A) 差动保护灵敏系数为Kres=

I?2?K.min/

Id.op=18.4/3.8=4.8?2

发电机出口区外三相短路时差动保护动作电流

?3??3.4?=（—）+=0.4??2.7???1.2?8.62(A) Id.opKresIK.maxIres.minId.op.min0.16??Id.op=

?IId.opg.n=

8.62?2.5 3.4主变压器高压出口区外三相短路时差动保护动作电流

3.4?3???=（—）+= 0.4??2.7???1.2?4.65(A) Id.opKresIK.maxIres.minId.op.min0.16?0.14??

Id.op=

?IId.opg.n=

4.65?1.37 3.4 4.差动速断动作电流Id.op.qu计算

差动电流速断是纵差动保护的补充部分，Id.op.qu=(3~4)?3.4=10.2~13.6(A) 取Id.op.qu=13.6A，则Id.op.qu=4 差动速断保护灵敏系数为

?Ksen= I?2?K.min/Id.op=18.4/13.6=1.35

5.保护逻辑电路的选择

保护逻辑电路选择循环闭锁和单差动出口方式

解除循环闭锁负序过电压元件动作电压计算，取U2.op=0.08Ug.n=0.08?100=8V 6.动作时间整定值

差动保护动作时间仅为固有动作时间，取动作时间整定值td.op=0s

7.TA断线闭锁整定计算

在大型发电机变压器组的TA二次回路断线是，可能产生严重的过电压，这将导致二次回路及其设备严重损坏，所以TA断线时不闭锁差动保护，TA二次回路断线差动保护动作时作用于跳闸停机，同时发TA断线信号。 二、发电机变压器组及主变压器纵差动保护

发电机变压器组纵差动保护和主变压器纵差动保护完全相同，变压器和发电机纵差动保护虽然有很多相似之处，但由于发电机和变压器的电磁关系完全不同，从而两者的纵差动保护有很大的不同。

（一）动作特性与动作判据 1.变压器比率制动纵差动保护 （1）动作判据。由变压器比率制动纵差动保护和独立的差动电流速断特性组成。其动作判据与式子(1-1)相同。

（2）动作特性。变压器比率制动纵差动保护动作判据对应的动作特性曲线与图1-1相同。

（3）差动电流和制动电流的计算。

1)两侧 TA按“电流和”接线方式的计算。无分支双绕组变压器纵差动保护，当发电机差动保护要求发电机比率制动纵差动保护动作特性曲线两侧TA 按“电流和” 接线方式（正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差180）时有 差动电流 制动电流

h0Id=|I?+I?| hlIres=

12??I?Ihl ()

?----变压器高压侧TA二次电流相量 I?----变压器低压侧TA二次电流相量 Il2)两侧TA按“电流差”接线方式的计算。无分支双绕组变压器纵差动保护,当发电机差动保护要求两侧TA按“电流差”接线方式（正常运行时发电机两侧TA同名相二次电流相角差为00）时有 差动电流Id=|I?—I?|

hl

制动电流Ires=

12??I?Ihl ()

3)发电机变压器组或多侧变压器Id、Ires的计算。各侧TA只能按“电流和”接线方式（正常运行时电源侧和负载侧同名相电流相量和的相角差为1800)计算，即

差动电流为Id=

??I??I??...?I?I123n

制动电流为Ires=max

?I,III12,3......n?

式中I?1,I?2,I?3,....I?n—分别为变压器各侧TA二次电流归算至基本侧的电流相量

I,I,I123....In—分别为变压器各侧TA二次电流归算至基本侧的电流有效值

（二）整定计算

在变压器纵差动保护的正定计算中，最关键的问题是不 平衡电流的产生原因和数值大小的计算，这与发电机纵差动保护有很大不同。 1.变压器各侧电流补偿和平衡计算

(1)变压器联结组别和实际运行变比及变压器两侧TA变比和接线方式设置。 变压器容量：ST.N=370MVA

变压器联结组别：YNd11 变压器实际运行变比：236/20

220kV侧：TA变比为1250/5,TA为完全星形YN接线方式。 220kV侧额定二次电流计算：Ih.n=

S3UnT.NH.N=

TA370000?3.62(A)

3?236?25020kV侧：TA变比为15000/5A, TA为完全星形YN接线方式。 20kV侧二次额定电流计算：Il.n=

S3UnT.NL.N=

TA370000?3.56(A)

3?20?3000(2)A厂用DGT-801型差动保护平衡系数计算。

1）DGT-801型差动保护基准侧。选自变压器低压侧(或发电机中性点侧)，基准侧二次额定电流为Il.n=

S3UnT.NL.N=3.56(A)

TA2）20kV厂用分支侧。TA变比为15000/5，TA为完全星形YN接线方式，二次侧额定电流为3.56A。

保护要求两侧TA为“电流和”接线方式。

3）平衡系数计算。规定变压器的低压侧为基准侧，即以低压侧额定二次电流为基准，各侧电流互感器为完全星形接线，变压器Y接线侧的额定二次电流应乘3后再计算平衡系数，即变压器高压侧绕组为YN接线时，高压侧平衡系数

Kbal.h=

3In.hIn.l=

Un3UnN.HN.LTA.HTA.L=

236?250?0.5678 取Kbal.h=0.568

3?20?3000变压器低压侧绕组为d接线时，低压侧平衡系数Kbal.1=1 厂用分支系数Kbal.1=1

(3)B厂用WFB-800型差动保护平衡系数计算。

1）WFB-800型差动保护基准侧。选自变压器高压侧，基准侧二次额定电流为

It.n=Ih.n=

S3UnT.NH.N=3.62（A）

TA2）差动保护电流。取自主变压器高压侧（236kV）、发电机出口（或中性点侧）

中压侧（20kV）、高压厂用变压器低压侧（6.3kV）为不同电压的三侧差动保护。 3）平衡系数。规定变压器的高压侧为基准侧，即以高压侧额定二次电流为基准，各侧电流互感器为完全星形接线，计算平衡系数时，用变压器Y接线侧的TA额定二次电流直接计算系数，即高压侧平衡系数Kbal.h=1 20kV中压侧平衡系数Kbal.m=

IIh.nm.n=

3.62?1.017 3.56高压厂用变压器6.3kV低压侧，TA变比为3000/5,完全星形YN接线方式，二次

额定电流为IL.n=

S3UnT.NL.N=

TA370000?56.5(A)

3?6.3?600高压厂用变压器6.3kV低压侧平衡系数Kbal.1=2.最小动作电流Id.op.min计算

Ih.n/Il.n=3.62/56.5=0.064

发电机变压器组及主变压器比率制动特性的纵差动保护的特性如图1-1所示 （1）按躲过正常最大负荷时的不平衡电流计算。DGT-801A差动保护基本侧（为低压侧或发电机中性点侧）额定二次电流

It.n=3.56A，?u=0，?m=0，

Id.op.min?KIrelunb.n=Krel（Ker+?u+?m）IT.N=1.5?（0.06+0+0）?3.56=0.32(A)

nTA式中

Id.op.min----变压器比率制动纵差动保护的最小动作电流； ----变压器基本侧的额定电流； ----变压器基本侧电流互感器变比；

----电流互感器比误差（10P型取0.03?2,5P型取0.01?2）； ----可靠系数，取1.3~1.5；

IT.N

nTAKerKrel ?u----变压器调压引起的误差（对有载调压的变压器取0.05；对无载调压的变压器在计算时按实际运行分接头计算时，可取0）；

?m----由电流互感器变比不匹配产生的误差（模拟型保护在初算时取0.05，待选定后按实际误差复算修正，取0）。

（2）按躲过远区外短路时的不平衡电流计算。短路电流接近额定电流即

IIK.ou?IT.N时，?u=0，?m=0，

relunb.kd.op.min?KI=KrelKKKIapccerK.ou/nTA=1.5?1.5?1?0.06?IT.N/nTA

=0.135It.n=0.48(A) （3）按经验公式计算。

Id.op.min=（0.5~0.6）It.n

由于?u=0，?m=0，因此有： 1）DGT-801A型，Id.op.min=0.5

It.n=0.5?3.56=1.78(A),取2.0A。

2）WFB-800型差动保护基本侧（为主变压器高压侧）额定二次电流It.n=3.62A，故对WFB-800型，Id.op.min= 0.5

It.n=0.5?3.62=181(A)，取2.0A。

3.最小制动电流或拐点电流Ires.min计算 取Ires.min=（0.8~1）It.n，一般取0.8It.n：

DGT-801A型Ires.min=0.8It.n=0.8?3.56=2.85(A) 取2.8A。 WFB-800型

Ires.min=0.8It.n=0.8?3.62=2.9(A) 取2.9A。

4.制动系数斜率Kres计算

（1）最大动作电流Id.op.max计算。按躲过区外短路最大不平衡电流Iunb.k.max计算=

，

区

外=短

路

时

的

最

大

短

路

电

流

为

I?3?k.max

?X???X?ndTd.op.maxIG.NTA10189=11.53(A)

353???0.16?0.14???3000370??I?KIrelunb.k.max=Krel（KapKKccer+?u+?m）IK.max/nTA

=1.5?（2?1?0.1+0+0）IK.max/nTA=3.5(A)

I（2）制动系数斜率K理论计算。得K=

Iresresd.op.maxres.max?Id.op.min?Ires.min=

3.5?2?0.172

11.53?2.8（3）制动系数斜率Kres按经验公式计算。一般经验公式为Kres=0.5~0.7 发电机变压器组差动保护取Kres=0.5.

5.比率制动纵差动保护灵敏度计算。

发电机在未并入系统且主变压器出口两相短路时的电流为11.53A，DGT-801A型、WFB-800型比率制动纵差动保护电流为

Ires=max

?I,III12,3......n?=11.53(A)

Id.op=Id.op.min+Kres（IK.min—Ires.min）=2.0+0.5（11.53—2.8）=6.36(A)

Kres=IK.min/Id.op=11.53/6.36=1.81

变压器出口三相短路时动作电流为

Id.op=Id.op.min+Kres（IK.min—Ires.min）=2.0+0.5（11.53—2.8）=6.36(A) 6.DGT-801A型差动保护整定值

最小动作电流：Id.op.min=2.0A或0.56It.n 最小制动电流：Ires.min=2.8A或0.8It.n

制动系数斜率：Kres=0.5

差动速断动作电流：Id.op.qu=14.24A 平衡系数：主变压器低压侧Kbal=1 主变压器高压侧：Kbal.h=0.568

变压器基准侧额定二次电流：It.n=3.56A

8.WFB-800型差动保护整定值 最小动作电流：Id.op.min=2.0A 最小制动电流：Ires.min=2.9A 制动系数斜率：Kres=0.5 差动速断动作电流：Id.op.qu=14.5A

平衡系数：主变压器高压侧Kbal.h=1；主变压器20kV中压测（或发电机中性点侧）Kbal.m=1.02。

3、发电机定子绕组匝间短路保护整定计算

3.1发电机横差动保护

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，课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、不同相分支相间短路以及分支开焊保护。

3.1.1.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Id，当满足下式时横差动保护动作Id?式中

Id.op.set

Id----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；

Id.op.set3.1.2整定计算

①横差动保护电流互感器TA0变比的计算。按经验公式为

nTA0?0,.25

式中

IIG.N=0.25?TA0.n11322=566 选用600?5/5，即3000/5。 5nTA0----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。

IG.NITA0.n② 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Id.op.set=（0.2~0.3）IG.N/nTA0=（0.2~0.3）?取Id.op.set=5A。

③ 横差动保护动作时间td.op.set计算。正常运行整定值取td.op.set=0s。

11322?3.77~5.66(A) 6003.2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。

3.2.1 动作判据

灵敏段动作判据 ① 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3U3??3U3?.set时 3U01?3U01.op=3U01.set

当3U3??3U3?.set时 3U01?3U01.op=3U01.set+Kres.3?（3U3?—3U3?.set） 式中 3U01----纵向3倍基波零序电压； 3U01.op----纵向3倍基波零序动作电压；

3U01.se----灵敏段纵向3倍基波零序动作电压整定值； t

Kre.3s?----三次谐波电压制动系数斜率，一般取0.3 ~0.5；

3U3?.se----3倍三次谐波电压整定值； t

3U3?----区外短路时纵向零序电压中的3倍三次谐波分量。 ② 次灵敏段或高定值动作判据

动作判据为3U01?3U01.h.set

式中 3U01.h.se----次灵敏段3倍基波零序动作电压（高定值）整定值。 t③ 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P2、P?2，当区外不对称短路时，负序功率流向发电机，负序功率方向闭锁元件P2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P?2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。 ④ 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。

3.2.2整定计算

DGT-801A型保护

① 灵敏段动作电压整定值3U01.set计算。按躲过正常运行时最大纵向基波不平衡电压计算。

1）3U01.set=Krel3U01.unb.max=2?0.95?1.9(A) 取3U01.set=2V 式中

Krel----可靠系数，取1.5~2；

3U01.un.m----正常运行时最大纵向3倍基波零序不平衡电压的实测值。 bax2）三次谐波电压制动系数斜率为Krel.3?=0.5

3）三次谐波电压整定值为U3?.set=（0.8~1）*3U3?.max 取U3?.set=3U3?.max =2V

② 次灵敏段3倍基波零序动作电压整定值3U01.h.set，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3U01.h.set=Krel3Uk01.max

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3U01.h.set，一般只

能取3U01.h.set?Krel3Uk01.max=5~10V 取3U01.h.set=6V

式中 Krel----可靠系数，可取2~2.5；

3Uk01.max----区外短路时出现的最大3倍纵向不平衡基波零序电压。 ③ 动作时间整定top.set为 top.set=0.2s。

④ 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）一般不超过5V，于是有

Uunb.op=Krel?Uunb.max=5 ~ 8V 式中 Uunb.op----TV不平衡动作电压整定值； Krel-----可靠系数，可取1.5~2；

?Uun.m---正常运行时两组TV最大不平衡电压值。 bax⑤ 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K2?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。

4.发电机定子绕组单相接地保护整定

我国发动机中性点主要有以下三种接地方式：

（1）不接地或经单相电源互感器接地方式。

（2）经消弧线圈欠补偿接地方式。补偿后的残余电流（容性）小于允许电流值。

（3）经专用配电变压器高阻接地方式。单相接地电流大于2（3Ic),一般情况均大于允许值，此时单相接地保护应带延时作用于跳闸。

大型发电机的中性点为后两种接地方式，第一种接地方式仅用于中小型发电机组。

4.1动作判据

4.1.1基波零序过电压保护动作判据

保护动作量3U0可取自发电机中性点电压互感器、中性点接地变压器的二次侧或机端三相电压互感器TV（中性点接地）开口三角形绕组（此时该保护应加装TV一次侧断线闭锁装置）。

① 动作量取自机端TV开口三角形绕组时，动作判据为

3U01?3U01.set

式中 3U01----发电机内部单相接地时TV开口三角绕组的3倍基波零序电压； 3U01.set----3倍基波零序过电压保护动作整定值。

② 动作量取自发电机中性点电压互感器或中性点接地变压器二次侧电压时，动作判据为

U01?U01.set

式中 U01----发电机内部单相接地时中性点基波零序电压； U01.set----基波零序过电压保护动作整定值。

4.1.2三次谐波电压定子单相接地保护动作判据

大型发电机变压器组应装设100%保护范围的定子单相接地保护，采用靠近机端90%保护范围的基波零序过电压保护和靠近发电机中性点25%以上的三次谐波电压定子单相接地保护，组成100%保护范围的定子单相接地保护。三次谐波电压定子单相接地保护有两种动作判据。 ① 第一类三次谐波单相接地保护。

用机端和机尾三次谐波电压比构成动作判据，即

??U??U3.T=U3?.T?3.NUKrelK=Kop.set

3?.N式中 U3?.T----取自机端TV开口三角绕组机端三次谐波电压；

U3?.N----取自发电机中性点接地TV或机端变压器二次侧的机尾三次谐波

电压；

Kop.set----机端三次谐波电压与机尾三次谐波电压动作比的整定值； ----可靠系数，一般取1.2~1.5；

Krel K----发电机在各种工况时，实测机端三次谐波电压与机尾三次谐波电 压最大比值。

由于该判据原理简单，所以用的较多。 ② 第二类三次谐波单相接地保护。

用机端和机尾三次谐波电压复式比构成动作判据，该类单相接地保护为差动

?U型，其优点是同时反映机端单相接地故障。动作判据为

3?.T?K?3?.N?PU3?.N?U??1

式中 U?3?.T?K?3?.N----动作分量； ?PU3?.N ?U?----制动分量；

K使发动机正常运行时动作分 ?P----动作分量调整系数， 量最小；

?----制动分量调整系数，使制动分量在正常运行时恒 大于动作分量。 三次谐波电压定子单相接地保护均作用于信号。

4.2整定计算

DGT-801A、WFB-800、RCS-985型发动机定子单相接地保护整定计算基本相同。

4.2.1基波零序过电压整定

基波零序过电压动作整定值一般取5%~10%额定电压。

① 动作量取自机端三相TV开口三角形绕组单相接地保护，机端三相TV变比为

nTV100100=UG.N//,

3333U0.op.set=KrelUunb.max=（0.05~0.1）Ug.n=（0.05~0.1）?100=5~10V 式中 Krel----可靠系数，一般取1.5~2；

3Uunb.max----正常时实测开口三角形基波最大不平衡电压； Ug.n----发电机额定二次电压。

整定取 3U0.op.set=10V。接于机端三相TV开口三角形绕组的单相接地保护，必须经TV一次断线不平衡保护闭锁。

② 动作量取自发电机中性点接地变压器二次侧单相接地保护

动作量取自发电机中性点接地变压器二次侧时，A、B厂发电机中性点地变压器变比为nTV=

UG.N3?110=20000/190,基波零序过电压整定值为

U0.op.set=（0.05~0.1）Ut.n/3=（0.05~0.1)?190/3=5.5~11V

取U0.op.set=11V

式中 U0.op.set----基波零序过电压整定值；

Ut.n----接地变压器二次额定电压； ③ 动作时间整定值t0.op.set计算

动作时间整定值按躲过区外单相接地短路计算，动作时间应比线路接地后备保护时间高?t计算。即

t0.op.set=t0.op.max+ ?t

式中 t0.op.set----线路接地后备保护最大动作时间； ?t----时间级差，一般取0.5s。

线路接地后备保护最大动作时间t0.op.max：A厂为4.5s；B厂为3.9s。时间级差?t取0.5s~1s。因此动作时间整定值为 A厂 t0.op.set=t0.op.max+ ?t=4.5+0.5=5s B厂 t0.op.set=t0.op.max+ ?t=3.9+0.5=4.4s

A、B厂中性点经高阻接地的发电机，其基波零序过电压保护动作于跳闸停机。

4.2.2三次谐波电压定子单相接地保护整定计算

① WFB-800型和RCS-985型单相接地保护

WFB-800型和RCS-985型采用第一类动作判据三次谐波电压定子单相接地保护，三次谐波动作比整定值为Kop.set=Krel·K K=U3?.T

U3?.N式中 Krel----可靠系数，一般取1.5~2；

K----发电机在各种工况时，实测机端三次谐波电压与机尾三次谐波 电压最大比值。

不同的发电机有完全不同的K值，可大于1也可小于1，在某厂两台QFSN2-300型300MW发电机组，在额定工况下测得三次谐波电压比如下： 1号机

U?U?U?U?3.T=2.294V/2.765V=0.83; 2号机 U3?.T=2.659V/3.188V=0.34

3.NUU3?.N发电机在小负荷时（接近空载时）测得的三次谐波电压比如下： 1号机

3.T=0.718V/0.918V=0.78; 2号机 U3?.T= 0.845V/1.065V=0.788

3?.N3.N实际整定时取Kop.set=1.2。

② DGT-801A型三次谐波电压定子单相接地保护

DGT-801A型三次谐波电压定子单相接地保护，动作判据为

?U3?.T?K?3?.N?PU3?.N?U??1，整定值取Rg.set=10??

③ 动作时间整定值

动作时间整定值取top=3s,动作于信号。

5.发电机转子接地保护整定计算

5.1动作判据

5.1.1动作判据

① 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Rg原理的动作判据为

当Rg?当Rg?式中

Rg1.set、持续时间t?t1op.set时动作发信号 、持续时间t?t2op.set时动作发信号或跳闸 Rg2.setRg----发电机转子绕组对地绝缘电阻；

----转子绕组一点接地保护Ⅰ段动作电阻整定值；

RRg1.setg2.set----转子绕组一点接地保护Ⅱ段动作电阻整定值；

t1op.set----转子绕组一点接地保护Ⅰ段动作时间整定值； t2op.set----转子绕组一点接地保护Ⅱ段动作时间整定值。

② 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

Rg< 转子一点接地保护动作整定值 U2?2>U2?.op.set U2?2>U2?1 式中

Rg----发电机转子绕组对地绝缘电阻；

U2?1、U2?2---发电机定子电压二次侧正序分量和负序分量；

U2?.op.se----二次谐波电压动作整定值。 t5.2整定计算

5.2.1发电机转子绕组一点接地保护整定计算

① 转子绕组一点接地保护Ⅰ段动作电阻整定值Rg1.set为 Rg1.set=8~10?? 取Rg1.set=10??。

转子绕组一点接地保护Ⅰ段动作时间整定值t1op.set为 t1op.set=2~6s 取t1op.set=5s,动作于信号。 ② 转子绕组一点接地保护Ⅱ段动作电阻整定值为 Rg2.set=0.5~1?? 取Rg2.set=1??。

转子绕组一点接地保护Ⅱ段动作时间整定值为 t2op.set=2~6s 取t2op.set=5s,动作于信号。

5.2.2发电机转子绕组两点接地保护整定计算

① 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U2?.op.set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

U2?.op.set=KrelU2?2.max 可取U2?.op.set=1V

式中

Krel----可靠系数，取1.5~2；

U2?2.max----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。 ② 动作时间

转子绕组两点接地保护动作时间整定值为

top=0.5~1s 取top=1s,动作于信号。

6.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。

6.1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。

6.1.1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

Ig?Iop.s

t?top.s 式中

Ig----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；

Iop.s t----发电机定子电流满足动作条件作用持续时间；

top.s----定时限过电流动作时间整定值。

6.1.2反时限过电流保护

① 反时限动作判据。图中曲线2的CD段为反时限部分，当Iop.dow?若满足下式则动作后跳闸（Ig2—K2）top???Ig?Iop.up时，

Khe.al

式中 Ig----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）；

Khe.al---发电机允许发热时间常数；

Iop.dow---反时限过电流保护下限动作电流（最小动作电流）；

K2----散热时间常数，数值上等于发电机额定电流相对值。

② 反时限上限动作判据。如图曲线2的DEH段所示，此时有

Ig?Iop.up

t?top.up 式中 t----电流超过上限动作电流的作用时间； top.up------上限动作时间整定值。

反时限过电流保护动作于跳闸。

6.2整定计算

整定的保护装置的基准电流为发电机额定电流。

6.2.1定时限过电流（过负荷）保护

① 动作电流整定值为 Iop.s.set =KrelIg.n/Kre =1.05?3.4/0.95=3.8(A)

式中 Krel----可靠系数，一般取1.05~1.1；

Kre----返回系数，微机保护取0.95；

② 动作时间整定值为 式中

top.s=top.1.max+?t=4.5+0.5=5s

top.1.max----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。

6.2.2反时限过电流保护

① 下限动作电流整定值Iop.dow计算

按与定时限过电流保护动作电流配合计算，即 Iop.dow=KrelIop.s.set=1.05?3.8=4(A)

② 下限动作时间整定值top计算

top=Khe.al.set/(Iop.dow2—K2.set)=41.5/(1.162—1)=120s 发电机定子反时限过电流保护下限动作电流相对值为

?I?op.dow=4/3.4=1.16

发电机散热时间常数K2.set=1，发热时间常数整定值Khe.set= Khe=41.5s ③ 反时限保护动作计算

top=Khe.al.set/(Ig2—K2.set) 保护装置动作时间由保护自动计算，即

top=Khe.al.set/(Ig2—K2.set)=41.5/(Ig2—1)s ④ 上限动作电流整定值Iop.up计算

上限动作电流按躲过高母线最大短路电流计算，

???Iop.up=KrelI?3?k.max/nTA=1.3?11.53=15(A)

⑤ 上限的时间整定值top.up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top.up=0.4s

7.发电机转子表层负序过负荷保护整定

发电机不论何种原因产生负序过电流时，当负序电流相对值I2平方与作用时间t(s)之乘积的积分值达到一定数值时，发电机的转子表层将过热，有时可能严重烧损发电机转子，为此应装设发电机转子表层负序过负荷保护（负序过电流保护）。

?7.1动作判据

发电机转子表层负序过负荷保护的动作特性曲线如图所示，图中动作特性曲线由三部分组成，图中曲线1的ABF为定时限负序过负荷保护的动作特性，曲线2的CD为反时限负序过负荷的动作特性，DEH为负序过负荷上限（高值）动作区，对应的动作判据由如下三部分组成。

7.1.1定时限负序过负荷保护

图中曲线的ABF段为上限动作特性，当满足下式时，保护动作后发信号 I2?I2.op.s

t?t2.op.s

式中 I2----发电机定子绕组的负序电流二次值；

I2.op.s----发电机定时限转子表层负序过负荷保护动作电流整定值；

t----发电机定时限转子表层负序过负荷保护满足动作条件的持续时

间；

t2.op.s----发电机定时限转子表层负序过负荷保护动作时间整定值。

7.2.2负序反时限过负荷保护

① 负序反时限动作判据。

图中CD段为负序反时限动作特性曲线，当I2.op.dow?式，则负序反时限保护动作

(I22—I2.?2)t2.op?A 式中

??I2?I2.op.up时，若满足下

I?2----发电机定子负序电流的相对值（以发电机额定二次电流为基准）；

A-----发电机转子表层允许负序电流发热时间常数：

I2.op.dow---发电机转子表层负序过负荷保护反时限下限动作电流；

I2.op.up---发电机转子表层负序过负荷保护反时限上限动作电流；

I2.?----发电机长期连续运行允许的负序电流相对值（以发电机额定二次 电流为基准）；

?t2.op----负序电流反时限动作时间。

② 负序反时限上限动作判据。

图中DEH段为上限动作特性曲线，若满足下式，则保护动作 I2?I2.op.up

t?t2.op.up

式中 t----负序电流超过上限动作电流的持续作用时间； t2.op.up----上限动作时间。

发电机转子表层负序反时限过负荷动作于全停。

7.2整定计算

7.2.1定时限负序过负荷保护

① 定时限负序动作电流整定值I2.op.s的计算。按躲过发电机长期连续运行允许的负序电流计算，即

I2.op.s=Krel式中

IIK2.?re?=1.05?g.n0.08?3.4?0.3(A) 0.95Krel----可靠系数，一般取1.05；

KIre----返回系数(微机保护一般取0.95)；

g.n----发电机额定二次电流。

② 负序定时限动作时间整定值计算。

按与线路后备保护最大动作时间配合计算，即 t2.op.s=top.1.max+ ?t=4.5+0.5=5 s 式中

t2.op.s----转子表层负序过负荷保护定时限动作时间整定值；

top.1.max----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。 保护动作于信号。

7.2.2反时限过负荷保护

① 下限动作电流值动作I2.op.dow计算

1) 按与定时限负序过电流保护动作电流配合计算，即 I2.op.dow=KrelI2.op.s=1.05?0.3=0.315(A)

2) 按下限负序动作时间为1000s计算，即

A8?2?I2.?=?0.082?3.4?0.408(A) I2.op.dow=

10001000取I2.op.dow=0.36 A，I2.op.dow?=0.106。

② 发电机负序电流发热时间常数整定值Aset计算

发电机负序电流发热时间常数整定值应根据制造厂提供的负序电流发热时间

常数A值计算，一般取

Aset=(0.9~1)A

提供的A=8，可得Aset=7.2~8 s， 取Aset=7s。 ③ 下限动作时间t2.op.dow计算 t2.op.dow=

AI?2.op.dowset2?I2??2=

7?1447(s) 220.106?0.08取t2.op.dow=1000s。

④ 负序过电流反时限动作时间

t2.op=Aset/(I22—I2.?2)=7/(I22—0.0064) ⑤ 上限动作电流整定值I2.op.up计算

按躲过高压母线两相短路时的最大负序电流计算，得

???I2.op.up=KrelI???KX?X?reldG.N??2nTAXT?2?

=1.3?3.4?7.34(A)

?0.16?0.173?2?0.135??3000式中 Krel----可靠系数，一般取1.3；

X?d、X2----发电机的次暂态电抗（饱和值）及负序电抗（饱和值）相对值；

XT ---变压器阻抗归算至发电机额定容量的相对值；

nTA----发电机电流互感器变比。 取I2.op.up=7.5A。

⑥ 上限动作时间整定值t2.op.up计算

按与线路保护第一段时间（快速保护动作时间）配合，即 t2.op.up=0.3~0.4 s ,取t2.op.up=0.4 s 。

8.发电机转子绕组励磁过电流保护整定计算

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。

8.1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Ifd并取自转子绕组电流分流器输出电压

Ulfd(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

Ulfde(mV)的动作量。由于Ulfde和转子绕组电流Ifd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Ulfde(mV)为动作量。

(3)间接反映发动机转子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Iac。由于Iac和转子绕组电流Ifd具有线性关系，即

Iac=K3?Ifd/nTA(式中K3?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，nTA为TA的变比)。 (4)间接反映发动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Ifd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动机转子绕组电流，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Ulfd为动作量的励磁过电流保护动作特性和动作判据，励磁过电流保护的动作特性曲线如图所示。

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。动作量取自发电机转子电流分流器电压Ulfd的动作判据如下。

8.1.1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 Ulfd?Ulfd.op.s t?top.s

式中 Ulfd----发电机转子绕组励磁电流为Ifd时分流器的电压(mV)； Ulfd.op.s----定时限过电流保护动作时发电机转子电流分流器的电压(mV)； top.s----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。

8.1.2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 Ulfd.op.up?Ulfd?Ulfd.op.dow (Ulfd2-K2.set)t???K1.set

Ulfd=Ulfd/Ulfd.n

式中 Ulfd.op.dow----反时限过电流保护下限动作时分流器输出电压(mV)；

Ulfd.op.up-----反时限过电流保护上限（最大）动作时分流器电压(mV)； Ulfd----发电机转子绕组电流分流器的输出电压相对值； Ulfd.n----发电机转子额定电流时分流器的输出电压(mV)；

? K1.set---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)；

K2.set---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)。

8.1.3反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 Ulfd?Ulfd.op.up t?top.up 式中 Ulfd.op.up----反时限过电流保护上限（最大）动作时分流器电压(mV)； top.up---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。

8.2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。

8.2.1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）。 ① 定时限过电流动作时分流器电压Ulfd.op.s计算。 定时限过电流动作时分流器电压Ulfd.op.s为

Ulfd.op.s=（Krel/Kre）?（Ifd.n/Idi.n）?75=（1.05/0.95）?（1980/3000)?75=54.7(mV)

式中 Idi.n----转子电流分流器额定电流为3000A;

Ifd.n----转子额定电流（对QFS-300-2发电机，Ifd.n=1980A）。

② 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8~10s），即 top.s=5s 定时限过电流保护动作后发信号。

8.2.2反时限过电流保护

① 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

Ulfd.op.dow=1.05Ulfd.op.s=1.05?54.7=57.4(mV) Ulfd.op.dow=1.05Ulfd.op.s=1.05?0.73=0.766

② 发电机转子绕组发热时间常数整定值K1.set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，K1.set应归算至分流器的额定电流时的整定值，即

2?Ifd.n?1980???=30?? K1.set=K1??=13.07(s) ???3000??Idi.n???2式中 K1----发电机转子绕组发热时间常数，取30s。

③ 发电机转子绕组的散热时间常数整定值K2.set计算。归算至分流器额定电流时的K2整定值，即

K2.set=K22?Ifd.n?1980????=1???=0.4356 ??3000???Idi.n?2式中 K2----发电机转子绕组散热时间常数。

④ 下限动作时间top.dow整定值计算。

1)以分流器额定电流为基准（或以75mV力基准），

top.dow=K1.set/（Ulfd.op.dow2-K2.set）=13.07/（0.7662-0.4356）=86.7(s) 式中 Ulfd.op.dow----励磁过电流保护下限动作时分流器电压的相对值（以75mV力基准）。

2)以发电机转子额定电流为基准（或以Ulfd.n=49.5mV为基准），得

??22top.dow=K1/（Ulfd.op.dow-K2）=K1/（Ifd.op.dow-K2）=

??30?86.7(s)

1.162?1⑤ 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

top=K1.set/（Ulfd2-K2.set）=13.07/（Ulfd2-0.4356） 式中 Ulfd----一发电机转子电流分流器输出电压75mV为基准时的相对值。

???Ulfd、Ulfd、K1.set、K2.set均以分流器的额定电流Idi.n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 top=K1/（Ifd2-K2）=30/（Ifd2-1）

???9.发电机失磁保护整定计算

9.1动作判据

发电机低励及失磁保护动作判据可分为：

9.1.1系统侧主判据

由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 U3ph?Uop.set

式中 U3ph----高压母线三相相间电压测量值； Uop.set----高压母线相间低电压动作整定值。

9.1.2发电机侧立判据

① 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，为异步边界阻抗圆，阻抗圆1内为动作区，圆1的圆心在jX轴上，圆心坐标为(O，Xcl)，半径为ZRI，圆1和jX轴的交点A、B由下式决定 XA.set=-0.5Xd XB.set=-Xd?Z

g.n

Zg.n Zg.n=（UG.N2/SG.N）·（nTA/nTV)=Ug.n/3Ig.n 式中 XA.set----异步边界圆（下抛圆）和jX轴的第一交点的纵坐标整定值(?）；

XB.set----异步边界圆(下抛圆)和jX轴的第二交点的纵坐标整定值(?)；

? Xd Xd----发电机同步电抗和暂态电抗的相对值（不饱和值）；

Zg.n----发电机额定基准二次阻抗有名值(Q)；

UG.N、SG.N----发电机额定电压(kV)、额定视在功率(MVA)；

nTA、nTV----发电机电流互感器TA、电压互感器TV变比； Ug.n----发电机额定二次电压； Ig.n----发电机额定二次电流。

发电机失磁异步边界阻抗圆和静稳边界阻抗圆 l-异步边界阻抗圆；2-静稳边界阻抗圆 ② 静稳极限边界阻抗圆判据。

当发电机低励磁或失磁时，发电机机端测量阻抗进入静稳边界阻抗圆内，判发电机静稳破坏，此时保护动作。汽轮发电机机端测量阻抗，在边界圆周上发电机功角?= 900，在圆内功角?> 900，在圆外功角?< 900。图中圆2为静稳

极限边界阻抗圆，圆2的圆心在jX轴上，圆心坐标为（0，XC2），半径为ZR2，

直线OC、OD和R轴夹角? = 100~ 150，将圆2划分为两区，直线OC、OD和圆2围成保护动作区，即CODBC的内部为动作区，外部为不动作区。圆2与jX轴的交点S、B由下式决定

XS.set=

XZcong.n

XB.set=-XdZg.n Zg.n=（UG.N2/SG.N）·（nTA/nTV) Xcon=XS+XT

式中 XS.set------静稳边界圆和jX轴的第一交点(jX轴正向交点)的纵坐标整定 值(?)；

XB.set---静稳边界圆和jX轴的第二交点(jX轴负向交点)的纵坐标整定 值(?)；

Xcon-----发电机和系统的联系电抗相对值（发电机额定容量为基准）； XS-----至高压母线的系统电抗相对值（发电机额定容量为基准）； XT-----变压器电抗相对值（发电机额定容量为基准）。

9.1.3静稳极限转子绕组变励磁低电压动作判据

与系统并列运行的发电机，对应某一有功功率P输出时，相应为维持机组静稳极限所必需的励磁电压为最低励磁电压Ufd，当P变化时，在静稳极限条件下，励磁电压对应不同的变励磁电压Ufd。本动作判据主要用于防止发电机低励失磁故障引起相应励磁电压太低，使发电机超出静稳极限运行。即 当U 按U 当U Ufd?U?U>Ufd.op.min时

fd.op.minfdfd.op=U动作

fdfd.op.min时，按变励磁低电压动作特性动作

fd?U=Ktfd.opd?XUSd?g.nfd.0fd.0（P1-Pt）=Kset（P-Pt）?V?时动作

K=setXUKStg.n?V??W?? ?

Pt=U2S2?1???X?Xcon?q?1?Xd?Xcon??S?W?

g.n?Pg.n?? Kt==f?3??cos?sl?2sin?sl?Pt?2cos2?sl Sg.n=3Ug.nIg.n

Xd?=Xd+Xcon Xcon=XT+XS 式中 Ufd.op.min----发电机转子低励磁最小动作电压； ----发电机转子变励磁动作电压； ----发电机转子励磁电压；

----发电机空载额定电压时转子励磁电压；

Ufd.op U Ufdfd.0 Kset----转子变励磁动作电压和功率的比例系数整定值；

KXt----比例系数整定值的修正系数（隐极机Pt=0，Kt=1；凸极

机Pt?0，Kt>1）；

d?----总电抗相对值（归算至发电机额定容量）；

Xd----发电机直轴同步电抗相对值；

Xcon----发电机机端与无限大容量系统间的联系电抗相对值； XT------变压器的电抗相对值；

XSS------至变压器高压母线系统电抗相对值； ----发电机额定实在功率二次值（VA);

g.n P----发电机运行二次功率（W）；

Pt----发电机的反应功率二次幅值（W）（汽轮发电机Pt=0）； ?sl----发电机静稳极限角（稳极机Pt=0，?sl=900；凸极机 Pt?0，?sl=700~800）；

US----归算至发电机机端侧的系统电压相对值； Xq----发电机交轴同步电抗相对值； Ug.n----发电机额定二次电压； Ig.n----发电机额定二次电流。

fd上式的变励磁低电压判据U=f(p)的动作特性曲线如图所示。图中的曲线1为

fd汽轮发电机变励磁电压动作特性曲线( ABC)，AB段，当U为不变的Ufd.op.min≤Ufd.op.min时，Ufd.op；BC段，当Ufd≥Ufd.op.min时，Ufd.op与发电机测量二次功率

P成正比增加，变励磁动作低电压上升的斜率为Kset= tga，曲线下侧为动作区，

曲线上侧为不动作区。

9.1.4发电机低励及失磁保护动作辅助判据

① 闭锁失磁保护的负序电压元件。闭锁的动作判据为 U2 ?U2.op.set

式中 U2----发电机机端负序电压二次值； U2.op.set----负序动作电压整定值。

② 闭锁失磁保护的负序电流元件。闭锁的动作判据为 I2 ?I2.op.set

式中 I2----发电机负序电流二次值；

I2.op.set----负序动作电流整定值。

当保护满足上式时瞬时起动闭锁失磁保护，经8~lOs自动解除闭锁。

③ TV断线闭锁。机端两组TV不平衡保护动作时，闭锁失磁保护（或负序电压元件动作闭锁失磁保护）。

④ 延时元件。当满足以上动作判据并经一定延时top时，保护动作出口，分别作用于发信号或关闭主汽门停机。

9.2整定计算

9.2.1高压母线三相低电压元件

按躲过系统母线允许正常最低电压计算，即 Uop.set= KrelUh.min/nTV=(0.85-0.9)Uh.min/nTV 式中 Krel——可靠系数，取0.85 ~0.9。

Uop.set——高压母线三相低电压相间电压动作整定值；

Uh.min——高压母线最低正常运行电压，其值由调度部门确定（对220kV nTV——高压母线电压互感器变比。

当系统无功储备充足，一台发电机失磁时，系统高压母线电压很少降低，因此有时可不用此判据。

A厂的Uh.min=270kV,则Uop.set=KrelUh.min/nTV=(0.85-0.9)Uh.min/nTV =(0.85-0.9)·207000/2200=80~82（V） 取82V。 B厂的Uh.min=218kV,则Uop.set=KrelUh.min/nTV=(0.85-0.9)Uh.min/nTV =(0.85-0.9)·218000/2200=84~89（V） 取85V。

系统，有的电厂规定为222kV，而有的规定为218kV)；

9.2.2发电机侧的主判据

① 异步边界阻抗圆整定值计算

1) 整定值XA.set的计算。发电机额定二次基准阻抗值为 Zg.n=（UG.N/SG.N）·（nTA/nTV22023000??16.997(?) )=

353200整定值XA.set为： XA.set=-0.5Xd2) 整定值XB.set为： XB.set=-Xd?ZZg.n=-0.5·0.229·16.997=-1.95(?)

g.n=-2.2·16.997=-37.4(?)

3) 异步边界阻抗圆的圆心和半径计算。

由于（XA.set+XB.set）/2=-（1.95+37.4）=-19.67(?)

所以有：异步边界圆心坐标整定值（O,j（XA.set+XB.set）/2）为（O,-j19.67?） 异步边界圆半径整定值 R=② 静稳边界阻抗圆

1) 整定值XS.set的计算。Xcon =（0.0122+0.0378）·353/100=0.177 所以 XS.set=Xcon2) 整定值XB.set的计算。XB.set=-XdXB.set?XA.set2=

37.4?1.95?17.7(?) 2ZZg.n=0.177·16.997=1.5(?) =-37.4(?)

g.n③ 静稳边界阻抗圆的圆心和半径计算。

由于（XA.set+XB.set）/2=（1.5-37.4）/2=-17.95(?)

所以有：静稳边界阻抗圆的圆心坐标（O,j（XA.set+XB.set）/2）为（O,-j17.95?） 静稳边界阻抗圆半径 R=

XB.set?XA.set2=

37.4?1.5?19.45(?) 2④ 动作时间整定值计算 A厂QFS - 300 -2型机组：

(l)用系统低电压判据和异步边界圆判据及静稳极限变励磁低电压判据组成与门，以较短动作时间top= 0.5s作用于停机。

(2)单独用异步边界圆判据，以较长动作时间如top= 1.5s作用于停机。 (3)静稳极限变励磁低电压保护动作于信号，并以O.ls延时作用于合50Hz手动励磁。

A厂QFSN2 - 300 -2型机组：

(1)用系统低电压判据和异步边界圆判据组成与门，以较短动作时间top=l.Os作用于停机。

(2)单独用异步边界圆判据，以较长动作时间top=1.5s作用于停机。 (3)静稳边界圆动作于信号，并以O.ls延时作用于合50Hz手动励磁。 B厂QFSN2 - 300 -2型机组：

(1)用系统低电压判据和异步边界圆判据组成与门，以较短动作时间

top=l.Os作用于停机。

10.发电机失步保护整定计算

随着电力系统容量不断增加，大型发电厂高压母线的系统阻抗jXs比较小，一旦发生系统非稳定性振荡，其振荡中心很容易进入失步发电机变压器组的内部，这将严重威胁失步的发电机和系统的安全运行，所以自20世纪90年代以来，我国大型发电机组均加装发电机失步保护

10.1动作判据

10.1.1发电机三阻抗元件失步保护

三阻抗元件失步保护动作判据特性如图所示，由以下三部分组成：

三阻抗元件失步保护动作判据特性图

① 透镜特性的阻抗元件Z1。透镜特性的阻抗元件Z1把阻抗平面分成透镜内部分in和透镜外部分out。如果发电机机端测量阻抗Zm进入透镜圆内，则发电机电动势和系统等效电动势间的功角?已大于动稳极限角?s.d。

② 遮挡器直线阻抗元件Z2。遮挡器直线阻抗元件Z2即透镜主轴，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R。如果发电机机端测量阻抗Zm落在此直线

上，则功角?=1800；若出现不稳定振荡，机端测量阻抗Zm越过该直线，功角

?>1800，判发电机已失步。以上两阻抗元件将阻抗平面分成四个区OL、IL、IR、OR（OL、OR为透镜区外，IL、IR为透镜区内）。若出现不稳定振荡，机端测量阻抗Zm轨迹顺序穿过凹个区(OL?IL?IR'OR或OR?IR? IL?OL)并在每区停留时间大于一时限，则保护判断为发电机已失步振荡。每顺序穿过一次，保护滑极计数加1，达滑极整定次数No时失步保护动作。

③ 电抗线阻抗元件Z3。电抗线阻抗元件Z3垂直于透镜主轴，它将动作区一分为二，电抗线以上为I段(up)，电抗线以下为II段(dow)。机端测量阻抗Zm轨迹在电抗线以下顺序穿过四个区(OL?IL?IR?OR或OR?IR?IL?OL)，则认为振荡中心位于发电机变压器组内；反之机端测量阻抗Zm轨迹在电抗线以上顺序穿过四个区(OL?IL?IR?OR或OR?IR?IL?OL)，则认为振荡中心位于发电机变压器组外。两种情况的滑极次数可以分别整定，前者保护动作时作用于跳闸，而后者保护动作时作用于信号。

10.2整定计算

10.2.1发电机三阻抗元件失步保护整定计算

① 透镜特性阻抗元件Z1和遮挡器直线阻抗元件Z2及电抗线阻抗元件Z3的整定计算为：

第1象限最远点整定阻抗 ZA.set=（XT +

XS）Zg.nej?s=(0.146?0.035)?20?3000j90

353?200e02 ?j0.181?16.997?j3.076(?) 第Ⅲ象限最远点整定阻抗

j?1800??s??? ZB.set=XdZg.ne= -XdZe?

jsg.nj? =-Xd（UG.N2/SG.N）·（nTA/nTV)e?s

0202?3000j90? = -0.225·=-j3.82436(?)

353?200e Zg.n=（UG.N2/SG.N）·（nTA/nTV)

?式中 Xd——发电机暂态电抗相对值（发电机额定值为基准值；

XT——主变压器电抗相对值（发电机额定值为基准值）；

XS——最小方式时系统电抗相对值（发电机额定值为基准值）； ?s——系统阻抗角(一般为800—850)，取900； Zg.n——发电机额定二次阻抗有名值(?)； UG.N——发电机额定电压(kV)； SG.N——发电机额定视在功率(MVA)； nTA——发电机电流互感器变比； nTV——发电机电压互感器变比； Ug.n——发电机额定二次电压(V); Ig.n——发电机额定二次电流(A)。 ② 电抗线ZC的动作阻抗整定值ZC.set计算。 ZC.set= Krelj?s2（/）·（/)nTAnTVe XTUG.NSG.N =0.9·0.146·16.997ej900=j2.233(?)

③ 透镜内角?set整定值计算。透镜内角?set越小，透镜越大，保护计时越准确，但必须保证发电机组正常运行耐的最小负荷阻抗ZL.min位于透镜之外，以保证保护动作选择性要求。为此选择透镜宽度Zr≤ ?set=180-2arctg011.3RL.min，透镜内角整定值?set为

ZA.set?ZB.set2Zr=180-2arctg0Xs?1.54RL.minXT?X?d

=1800-2arctg RL.min=cos?n

1.54?0.85=34.460

0.035?0.146?0.225式中 RL.min——最小负荷阻抗相对值； cos?n——发电机额定功率因数。

取?set=900，所以失磁保护透镜实际是圆心在jX轴上的圆。 ④ 最小负荷阻抗的有名值为

RL.min=cos?nZg.n=0.85·16.997=14.447(?)

透镜圆和R轴的交点电阻值为 R0=

XA.set?XB.set2=

j3.076?(?j3.82)=3.448(?)

2由于RL.min?R0，所以发电机正常运行时远离透镜圆。 ⑤ 跳闸允许电流Ioff.al计算。

按断路器允许遮断电流Ibrk.al计算，当两侧系统电动势相角差达1800时，断路器允许遮断电流

Ibrk.al仅为断路器额定遮断电流

Ibr.nk的70%，即

IIbrk.al=0.7Ibrk.n，所以跳闸允许电流Ioff.al应尽可能按有足够的余度考虑，即

off.al Ioff.al?0.5Ibrk.al/nTA=0.5·35000/250=70(A) ⑥ 滑极次数N0整定计算。

振荡中心在区内时，滑极次数N0根据发电机实际能够承受的失步滑极次数整定，我国在整定中一般取N0=1~2。 计算滑极次数N0=2，动作于跳闸。

11.发电机定子绕组过电压保护整定

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