数一定满足Ksen≥2.0的要求，不必进行灵敏系数校验。 1.3.3 差动速断保护
差电流速断是纵差保护的一个补充部分。一般需躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流。对于大机组，取额定电流的3～4倍。
Isd?(3?4)Ign.2 1.4 标积制动式纵差保护
??设发电机机端和中性点侧电流分别为It和In，它们的相位差为?，令标积ItIncos?为制
动量，
??2It-In为动作量，构成标积制动式纵差保护，其动作判据为?
??2It-In?KresItIncos?式中：Kres——制动系数，取0.8～1.2。
(2-12)
外部短路时，?＝0°，式(2-13)右侧表现为很大的制动作用。当发电机内部短路时，可能呈现90°＜?＜270°，使cos?＜0,式(2-12)右侧呈现负值，即不再是制动量而是助动量，保护灵敏动作，不需要校验灵敏系数。本保护仅反应相间短路故障。 1.5 不完全纵差保护
本保护既反应相间和匝间短路，又兼顾分支开焊故障。设定子绕组每相并联分支数为a，在构成纵差保护时，机端接入相电流,但中性点侧TA1每相仅接入n个分支，a与n的关系如下式
1≤N≤a/2 (2-13)
式中：a与N的取值见表1。
表1 a与n的关系 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N 1 1 2 2 2或3* 2或3* 3或4* 3或4* 4或5* * 与装设一套或二套单元件横差保护有关。
本保护不仅反应相间短路，还能对匝间短路和分支开焊起保护作用，其基本原理是利用定子各分支绕组间的互感，使未装设互感器的分支短路时，不完全纵差保护仍可能动作。
比率制动特性发电机不完全纵差保护的整定计算工作，除互感器变比选择不同于完全纵差保护外，其余均可按1.3.2，但当TA1与TA2不同型号时，互感器的同型系数应取Kcc＝1.0。 1.6 单元件横差保护
本保护反应匝间短路和分支开焊以及机内绕组相间短路。 1.6.1 传统单元件横差保护
TA0的变比选择，传统的做法按下式计算
na≈0.25Ign／I2n (2-14)
式中：Ign——发电机额定电流；I2n——互感器TA0的二次额定电流。
动作电流Iop按躲过外部短路最大不平衡电流整定。当横差保护的三次谐波滤过比大于或等于15时，其动作电流为
Iop＝(0.20～0.30)Ign／na (2-15)
式中：na——发电机横差零序电流TA变比。
动作延时：为防止励磁回路发生瞬时性第二点接地故障时横差保护误动，应切换为带0.5～1.0s延时动作于停机。
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a 1.6.2 高灵敏单元件横差保护
高灵敏单元件横差保护用的互感器变比na，根据发电机满载运行时中性点连线的最大不平衡电流，可选为600／I2n、400／I2n、200／I2n、100／I2n。初步设计时，宜选前三组na。
为了减小动作电流和防止外部短路时误动，在额定频率工况下，该保护的三次谐波滤过比K3应大于80。
高灵敏单元件横差保护动作电流设计值可初选为0.05Ign／na。 作为该保护动作电流的运行值应如下整定：
1)在发电机作常规短路试验时，实测中性点连线电流的基波和三次谐波分量大小(Iunb.1和Iunb.3)，此即单元件横差保护的不平衡电流一次值，如图5的OC和OA(近似线性)。
图4 单元件横差保护的不平衡电流(Iunb)测试和线性外推
(3)Ik.max2)将直线OC和OA线性外推到(发电机机端三相短路电流)，得直线OCD和OAB，确定最
大不平衡电流Iunb.1.max和Iunb.3.max。
3)计算和整定动作电流运行值?
(2-16)
式中：Krel——可靠系数，取1.3～1.5；Kap——非周分量系数，取1.5～2.0；K3——三次谐波滤过比，K3≥80。
4)如不装励磁回路两点接地保护，则高灵敏单元件横差保护兼顾励磁回路两点接地故障的保护，瞬时动作于停机。
5)如该保护中有防外部短路时误动的技术措施，动作电流Iop只需按发电机额定负荷时横差保护的不平衡电流整定。 1.7 纵向零序过电压保护
发电机定子绕组同分支匝间、同相不同分支间或不同相间短路时，会出现纵向(机端对中性点)零序电压，该电压由专用电压互感器(互感器一次中性点与发电机中性点相连，不接地) 的开口三角绕组取得。根据保护装置的实现原理确定定值，三次谐波电压滤过比应大于80。
零序过电压保护的动作电压U0.op设计值可初选为
??U0.op＝2～3(V)???
2 发电机相间短路后备保护
大机组所在电厂的220kV及以上电压等级的出线，要求配置双套快速主保护，并有比较完善的近后备保护，不再强调要求发—变组提供远后备保护。大型发—变组本身已配备双重或更多的主保护(例如，发电机纵差、变压器纵差、发—变组纵差、高灵敏单元件横差等)。尽管如此，大机组装设简化的后备保护仍是必要的。
对于中小型机组，不装设双重主保护，应配置常规后备保护，并使其对所连接高压母线和相邻线路的相间短路故障具有必要的灵敏度。 2.1 定时限复合过电流保护
该保护由负序过电流元件及低电压启动的单相过电流元件组成。
a)负序过电流元件的动作电流Iop.2按防止负序电流导致转子过热损坏的条件整定，一般按
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2Iop＝KrelKapIunb.1.max+(Iunb.3.max／K3)2下式整定
Iop.2＝ (0.5～0.6)Ign?na (2-17)
式中：Ign——发电机额定电流；na——电流互感器变比。
间接冷却式汽轮发电机用0.5Ign；水轮发电机用0.6Ign。
其他发电机可用
Iop.2＝ ?A／120 Ign／na?，A值由电机制造厂给定。
灵敏系数按主变压器高压侧两相短路的条件校验
(2)Ik.min.2Ksen＝Iopna (2-18)
式中：Ik.min.2——主变压器高压侧母线金属性两相短路时，流过保护的最小负序电流。
要求灵敏系数Ksen≥1.5。
b)单相过电流元件的动作电流Iop.1按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定
(2)?Iop.1＝KrelIgn／Krna (2-19)
式中：Krel——可靠系数，取1.3～1.5；Kr——返回系数，取0.85～0.95。
灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验
(2)Ik.minKsen＝naIop (2-20)
(2)Ik.min式中：——主变压器高压侧母线金属性两相短路时，流过保护的最小短路电流。
要求灵敏系数Ksen≥1.2。
c)低电压元件接线电压，动作电压Uop可按下式整定。 对于汽轮发电机
Uop＝0.6Ugnnv? (2-21)
式中：Ugn——发电机额定电压；nv——电压互感器变比。
灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验
Ksen＝Uopnv(3)XtIk.max (2-22)
(3)Ik.max式中：——主变高压侧母线金属性三相短路时的最大短路电流；Xt——主变压器电抗，
取Xt＝Zt。
要求灵敏系数Ksen≥1.2。
低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。
d)时间元件。复合过电流保护的动作时限，按大于升压变压器后备保护的动作时限整定，动作于解列或停机。
2.2 定时限复合电压启动的过电流保护
保护装置由负序电压及线电压启动的过电流元件组成。
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单相电流元件的动作电流，低电压元件的动作电压的整定及灵敏系数校验与2.1相同。 负序过电压元件的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，一般取
Uop2＝ (0.06～0.08)Ugnnv? (2-23)
灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验：
Ksen＝U2.minUop2nv (2-24)
式中：U2.min——主变高压侧母线两相短路时，保护安装处的最小负序电压。
要求灵敏系数Ksen≥1.5。 保护动作时间同2.1。
当以上保护不满足要求时，采用低阻抗保护。 3 定子绕组单相接地保护
我国发电机中性点接地方式主要有以下三种：不接地(含经单相电压互感器接地)；经消弧线圈(欠补偿)接地；经配电变压器高阻接地。
在发电机单相接地故障时，不同的中性点接地方式，将有不同的接地电流和动态过电压以及不同的保护出口方式。
当机端单相金属性接地电容电流IC小于允许值时，发电机中性点应不接地，单相接地保护带时限动作于信号；若IC大于允许值，宜以消弧线圈(欠补偿)接地，补偿后的残余电流(容性)小于允许值时，保护仍带时限动作于信号；但当消弧线圈退出运行或由于其他原因使残余电流大于允许值时，保护应切换为动作于停机。
发电机中性点经配电变压器高阻接地时，接地故障电流大于2IC，一般情况下均将大于允许值，所以单相接地保护应带时限动作于停机，其时限应与系统接地保护相配合。
国产汽轮发电机定子对地电容及单相接地电容电流值见表A1。
表 A1 国产汽轮发电机定子对地电容及单相接地电容电流值 容量 MW 50 100 200 300 电压 kV 10.5 10.5 15.75 18.0 每相对地电容 μF 0.25 0.16 0.20 0.23～0.3 单相接地电容电流 A 1.43 0.914 1.715 1.97～2.57
发电机定子绕组单相接地故障电流允许值见表A2。
表 A2 发电机定子绕组单相接地故障电流允许值 发电机额定电压 kV 6.3 10.5 13.8～15.75 18～20
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发电机额定容量 MW ≤50 汽轮发电机 水轮发电机 汽轮发电机 水轮发电机 300～600 50～100 10～100 125～200 40～225 故障电流允许值 A 4 3 2 1 1) 1)对于氢冷发电机为2.5A。 3.1 基波零序过电压保护
该保护的动作电压Uop应按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压Uunb.max整定，即
Uop＝KrelUunb.max? (2-25)
式中：Krel——可靠系数，取1.2～1.3。
Uunb.max为实测不平衡电压，其中含有大量三次谐波。为了减小Uop，可以增设三次谐波阻波环节，使Uunb.max主要是很小的基波零序电压，大大提高灵敏度，此时Uop≥5V，保护死区≥5%。
应校核系统高压侧接地短路时，通过升压变压器高低压绕组间的每相耦合电容CM传递到发电机侧的零序电压Ug0大小，传递电压计算用近似简化电路，见图5。
图5 传递电压计算用近似简化电路
图5中，E0为系统侧接地短路时产生的基波零序电动势，由系统实际情况确定，一般可取
E0≈0.6UHn／3，UHn为系统额定线电压。CgΣ为发电机及机端外接元件每相对地总电容。CM为
主变压器高低压绕组间的每相耦合电容，见附录J。Zn为3倍发电机中性点对地基波阻抗。
Ug0可能引起基波零序过电压保护误动作。因此，应从动作电压整定值及延时两方面与系统接地保护配合。
3.2 三次谐波电压单相接地保护
对于100MW及以上的发电机，应装设无动作死区(100%动作区)单相接地保护。一种保护方案是基波零序过电压保护与三次谐波电压保护共同组成100%单相接地保护。
电压互感器变比为：
机端TV：
nv＝Ugn31003U 100V nv＝gn100V33；中性点TV：
如发电机中性点经消弧线圈或配电变压器接地，保护装置应具有调平衡功能，否则应增
设中间电压互感器。
设机端和中性点三次谐波电压各为Ut和Un，三次谐波电压单相接地保护可采用以下两种原理：
a)
Ut/Un?a?? (2-26)
实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为a0，则取阈值a＝(1.05～1.15)a0。根据发电机定子绕组对地电容和中性点对地三次谐波阻抗的大小，见图8，可计算a0。a0可能小于或大于1.0。
b)
????Ut?KpUn/?Un?1. (2-27)
式中分子为动作量，调整系数Kp，使发电机正常运行时动作量最小。然后调整系数β，使制动量?在正常运行时恒大于动作量，一般取β≈0.2～0.3。 ｜Un｜动作判据1)的保护装置简单，但灵敏度较低。动作判据2)较复杂，但灵敏度高。
定子绕组单相接地保护中的三次谐波部分只动作于信号。
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