(4) 将主保护和后备保护分开配置于两个模块,并在两个模块中都配置发电机过电压保护,这样能在单个模块故障的情况下,发电机不至失去应有的保护。
5.2.3 几种保护配置问题的探讨
（1）发电机失磁保护 发电机失磁是常见的故障形式。特别是大型机组励磁系统的环节多，增加了发生低励磁或失磁的机会。发电机低励或失磁后，将过度到异步运行，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（原为过励磁运行时）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些电源支路过电流。所有这些电气量的变化，都伴有一定程度的摆动，在一定条件下，将破坏电力系统的稳定运行，威胁发电机本身安全。
从故障特性分析，构成失磁保护的主判据：系统侧主判据为高压母线三相同时低电压，以防止机组失磁时引发无功储备不足的系统电压崩溃；发电机侧主判据为异步边界阻抗（静稳极限阻抗）。辅助判据：负序电压（电流）元件，当机组发生失磁时，不存在负序电压（电流），只有发生不对称故障时，负序电压（电流）元件动作，闭锁失磁保护；无功功率方向，当机组失磁时，无功反向，朝向机组，目前作为无功调节手段要求机组能无功进相运行，因此该判据已不适用。转子低电压元件（包括定励磁低电压判据和变励磁电压判据），该元件是比较好的判据，除自保护装设点到发电机励磁绕组这一区域开路引起的失磁外，该元件都能够正确动作。
随着系统容量的不断增大及网架结构的增强，系统的无功储备也增强了很多，而且快速微机励磁调节器也在系统中大量使用。这样，对于几个并联连接的发电机，当某台发电机失磁期间，系统电压变化较小，系统侧三相低电压可能拒动；但是一机失磁故障可能使故障机组的机端电压过低，危及厂用辅机的正常工作，为此失磁保护的三相现时低电压可以接在机端。 （2） 发电机定子匝间短路
条件允许的情况下优先采用横差保护，一般采用纵向零序电压继电器（三次谐波电压滤过比大于80）+负序方向继电器+PT断线闭锁。保护宜延时50～100ms
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动作于全停。
纵向零序电压型匝间保护的主判据是纵向零序电压取自专用电压互感器的三角开口电压回路，电压互感器一次侧的中性点与发电机中性点直接连接（通过高压电缆）而不能直接接地。当发电机内部或外部发生单相接地故障时，即使发电机的中性点电位升高，三相对中性点的电压仍然完全对称，开口三角输出电压仍等于0。只有当发电机内部发生匝间短路或者发生对中性点不对称的各种相间短路时，电压互感器三相对中性点的电压不再平衡，开口三角才有电压输出。
对于单元接线的发—变组，主变的接线多为Y/△型，即发电机侧为小电流系统。用对称分量法分析，在变压器高压侧发生各种故障时均不会出现纵向零序电压。实际上当主变高压侧发生单相接地故障时，发电机只有两相中流过故障电流。但是发电机三相参数不可能完全对称，在短路时的暂态过程中，电枢反应及漏磁通的影响，使得三相电压对中性点的不对称增大，产生较大的纵向零序电压。为提高零序电压型匝间保护的动作可靠性，应有负序功率方向元件，且适当提高零序电压动作值。
负序功率方向元件P2的动作方向有两种方式。当P2动作方向指向发电机时，即P2常开接点与纵向零序电压元件的常开接点组成“与门”出口。发电机正常运行时，由于外部系统的不对称，存在流向发电机的负序功率，使发电机内部轻微故障时负序功率方向保护拒动，因此这种保护方案的灵敏度不高。当P2动作方向指向系统时，即P2常闭接点与纵向零序电压元件的常开接点组成“与门”出口。这种方式能在发电机内部故障时，匝间保护可靠动作。而在外部故障时，P2元件常闭接点立刻断开，断开的速度应比零序电压元件接点闭合快，同时P2返回应慢于零序电压元件。
外部三相对称短路时，出现的纵向不平衡电压可能使零序电压元件动作，一旦采用P2元件采用常闭常闭接点时它将保持闭合，保护误动作。因此整流型、集成电路型保护采用的时第一种方案。采用微机保护后，它可以将三相短路开始瞬间不对称负序分量记忆住，保证P2正确断开常闭接点，因此采用上述的第二
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种方案。
（3）变压器零序保护 a.分级绝缘且中性点装放电间隙的升压双圈变压器 中性点装放点间隙的分级绝缘变压器,装设两段式零序电流保护和反映零序电压、间隙放电电流的零序电流电压保护。零序电流接到中性点引出线的电流互感器上。放电间隙零序电流接到放电间隙的电流互感器上。
零序电流Ⅰ、Ⅱ段：以较短时限动作于断开220KV母联断路器，以较长时限解列灭磁。
零序电流（在中性点接地闸刀断开时投入）电压保护：经0.3～0.5s时贤解列灭磁。
对于大型发—变组单元接线，为防止机组过电压，发电机制造商会要求主变中性点接地运行。
b.升压三圈变压器 全绝缘变压器，装设两段零序电流保护和零序电压保护。系统接地故障，先切除中性点接地的变压器，后切除中性点不接地的变压器。零序电流接到中性点引出线的电流互感器上。
中性点装放电间隙的分级绝缘变压器，装设两段式零序电流保护和反映零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。零序电流接到中性点引出线的电流互感器上，放电间隙零序电流接到放电间隙的电流互感器上。
零序电流Ⅰ段：以较短时限动作断开220KV母联断路器，以较长时限动作断开本侧断路器；零序电流Ⅱ段：以较短时限动作断开本侧断路器，以较长时限动作断开变压器各侧断路器并灭磁。
零序电压保护经0.3～0.5s时限动作断开变压器各侧断路器并灭磁；零序电流（在中性点接地闸刀断开时投入）电压保护经0.3～0.5s时限动作断开变压器各侧断路器并灭磁。
5.3整定计算
5.3.1 采用高灵敏度接线的发电机纵差保护（BCH-2）
(1)确定电流互感器和电压互感器的变比
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Ie?f ?Pe?f3Ue?f?cos??200?1033?15.75?0.85?8625A
nL=10000/5=2000
n1=15.75/0.1=157.5
(2)计算发电机的二次额定电流I2?e?(3) WP平衡线圈匝数WP
Ie?f86258625???4.31A nLnL2000Wp?j??AW060??12.66匝
KkI2?e1.1?4.31Kk—可靠系数
AWO—继电器的动作安匝，一般取60匝
WP取12匝
(4)求差动线圈匝数Wcd
Wcd?j??AW0?Wp?12.66+12=24.66匝
KkI2?cWcd取20匝(因BCH-2型继电器差动线圈的最大匝数为20匝) (5)保护的动作电流Idz?j
Idz?jWcd?AW0 Idz?j?AW060??3A Wcd20(6)灵敏度校验
考虑110KV侧断路器断开时，灵敏度最小。
2)I(d?minKlm?nLIdz?j3(3)1153Id?min?8523?7.315.75?2?2?8.98﹥2,满足要求。 2000?36000(7)接于中性线上的CJJ的动作电流Idz?0.2I2?e?0.2?4.31?0.862
5.3.2变压器差动保护(拟采用BCH-1型继电器)
(1)各侧电流互感器变比及额定电流计算
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名 称 额定电压(KV) 额定电流(A) 电流互感器的接线方式 电流互感器的计算变比 选用电流互感器变比 循环臂电流(A) 选121KV侧为基本侧 (2)制动线圈的接入方式
根据已知的短路电流分布情况,制动线圈应接在110KV侧,以使内部短路时制动作用小些。
(3)确定保护装置的一次动作电流 （a）躲过变压器的励磁涌流
121 各 侧 数 值 15.75 240?1023?121?1145 240?1033?15.75?8800 ? ? 88005 1000?200 58800?4.4 2000114531983 ?552000?400 51983?4.96 400Idz?j?KK?IC?1.5?4.96?7.44A
（b）躲过15.75KV侧外部短路时的最大不平衡电流
Idz?j?13)Kk(KfzqKtxfwc??fp)I(d?max nL11.3(1?1?0.1?0.05?0.05)?6880 400 ?=4.47A
（c）躲过二次回路断线时的最大负不平衡电流
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电气自动化专业毕业论文
