G1?I1Ufd1U1K1UUfd1??,K1?1R0?RtrR0?RtrUfd1 (2-47)
(2-48)
因S1、S2切换前后接地点E为同一点，故K1+K2＝1。 保护的动作判据为
Gset≤G1+G2或Rset≥Rtr+R0 (2-49)
??整定范围Rset≥0～40kΩ。 4.4 励磁回路两点接地保护
利用四臂电桥原理构成的励磁回路两点接地保护，在励磁回路发生一点接地后投入运行，并调整平衡。当励磁回路发生第二点的接地故障时，保护延时动作于停机。
保护的动作电流，按躲过电桥不能调整得完全平衡而引起的不平衡电流整定。应选用高灵敏度继电器，以便缩小转子绕组近距离两点接地时的死区。
动作时限按躲过瞬时出现的两点接地故障整定，一般为0.5～1.0s。 5 发电机过负荷保护
5.1 定子绕组对称过负荷保护
发电机定子绕组承受短时过电流运行的要求：直接冷却的Sgn≤1200MVA的汽轮发电机，应能承受1.5Ign、历时30s的过电流，不发生有害变形及损伤，但每年不超过2次。
允许过电流倍数及过电流时间按下式计算
K?(I*?1)t2G2?I2Ufd2U2K2UUfd2??,K2?2R0?RtrR0?RtrUfd2
式中：I*——以发电机额定电流为基值的标么值；t——过电流持续时间，适用范围为10～60s。
当S≤1200MVA时，K＝37.5。
对于发电机因过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，装设单相定子绕组对称过负荷保护，通常由定时限过负荷及反时限过电流二部分组成。 5.1.1 定时限过负荷保护。
动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定
Iop?KrelIgnKrna (2-50)
式中：Krel——可靠系数，取1.05；Kr——返回系数，取0.85～0.95，条件允许应取较大值；na——电流互感器变比；Ign——发电机额定电流。
保护延时(躲过后备保护的最大延时)动作于信号或动作于自动减负荷。 5.1.2 反时限过电流保护。
反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，由制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。
“汽轮发电机通用技术条件”规定：发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为
t?KtcI2*?1 (2-51)
式中：Ktc——定子绕组热容量常数，机组容量Sn≤1200MVA时，Ktc＝37.5(当有制造厂家提供的参数时，以厂家参数为准)；I*——以定子额定电流为基准的标么值；t——允许的持续时间，s。
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定子绕组允许过电流曲线见图15。
图13 定子绕组允许过电流曲线
设反时限过电流保护的跳闸特性与定子绕组允许过电流曲线相同。按此条件进行保护定值的整定计算。
反时限跳闸特性的上限电流Iop.max按机端三相金属性短路的条件整定
Iop.max?IgnKsatXd??na (2-52)
??——发电机次暂态电抗(非式中：Ign——发电机额定电流，A；Ksat——饱和系数，取0.8；Xd
饱和值)，标么值；na——TA变比。
当短路电流小于上限电流时，保护按反时限动作特性动作。
反时限动作特性的下限电流Iop.min按与过负荷保护配合的条件整定，由5.1知
Iop?KrelIgnKrna (2-53)
则
Iop.min＝Kc0Iop＝Kc0KrelIgn/（Krna） (2-54)
式中：Kc0——配合系数，取1.05。
不用考虑在灵敏度和动作时限方面与其他相间短路保护的配合。保护动作于解列或程序跳闸。
5.2 转子绕组过负荷保护
转子绕组的过负荷保护由定时限和反时限二部分组成。 5.2.1 定时限过负荷保护。
原则：动作电流按正常运行的额定励磁电流下能可靠返回的条件整定。当保护配置在交流侧时，其动作时限及动作电流的整定计算同5.1.1)(额定励磁电流Ifd应变换至交流侧的有效值I～，对于采用桥式不可控整流装置的情况，I～＝0.816Ifd)。
保护带时限动作于信号，有条件的动作于降低励磁电流或切换励磁。 动作时限按躲过后备保护的最大延时整定。 5.2.2 反时限过电流保护
反时限过电流倍数与相应允许持续时间的关系曲线，由制造厂家提供的转子绕组允许的过热条件决定。整定计算时，设反时限保护的动作特性与转子绕组允许的过热特性相同，见图16所示，其表达式为
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??
式中：C——转子绕组过热常数；Ifd*——强行励磁倍数。
图14 转子绕组反时限过电流保护跳闸特性
最大动作时间对应的最小动作电流，按与定时限过负荷保护相同的条件整定。(即过负荷保护动作于信号的同时，启动反时限过电流保护)。
反时限动作特性的上限动作电流与强励顶值倍数匹配。如果强励倍数为2倍，则在2倍额定励磁电流下的持续时间达到允许的持续时间时，保护动作于跳闸。当小于强励顶值而大于过负荷允许的电流时，保护按反时限特性动作。
保护动作于解列灭磁。
5.3 转子表层负序过负荷保护
汽轮发电机三相负载不对称且每相电流均不超过额定电流(Ign)时，负序电流(I2)与额定电流之比(I2/Ign)符合表D1规定时，应能连续运行。发生不对称故障时，故障运行时最大的(I2/Ign)2和时间t(s)的乘积，应符合表D1的规定。
表 D1 汽轮发电机连续运行时I2/Ign最大值及故障运行时(I2/Ign)T最大值 转子直接冷却的 发电机功率 ≤350MVA ＞350～900MVA ＞900～1250MVA ＞1250～1600MVA 连续运行时的 I2/Ign最大值 0.08 故障运行时的 2(I2/Ign)t最大值 8 8-0.00545(Sgn-350) 5 5 2
0.08?Sgn?3503?104同上 0.05 注：Sgn为发电机额定视在功率，MVA。
针对发电机的不对称过负荷、非全相运行以及外部不对称故障引起的负序过电流，其保护通常由定时限过负荷和反时限过电流二部分组成。
a)负序定时限过负荷保护。保护的动作电流按发电机长期允许的负序电流I2∞下能可靠返回的条件整定
Iop?KrelI2?IgnKrna (2-55)
式中：Krel——可靠系数，取1.2；Kr——返回系数，取0.85～0.95，采用微机保护时应取0.95；I2∞——发电机长期允许负序电流的标么值。 保护延时动作于信号。
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b)负序反时限过电流保护。负序反时限过电流保护的动作特性，由制造厂家提供的转子表层允许的负序过负荷能力确定。
发电机短时承受负序过电流倍数与允许持续时间的关系为 (2-56)
式中：I2*——发电机负序电流标么值；I2∞——发电机长期允许负序电流标么值；A——转子
2*t?AI2?I2?2表层承受负序电流能力的常数(A＝I2t?)。
发电机允许的负序电流特性曲线见图15。
2
图15 发电机允许的负序电流特性(即保护的动作特性)
整定计算时，设负序反时限过电流保护的动作特性与发电机允许的负序电流特性相同。 反时限保护动作特性的上限电流，按主变压器高压侧二相短路的条件计算
Iop.max?Ign(KsetXd???X2?2Xt)na (2-57)
式中：Xd??,X2——发电机的次暂态电抗(不饱和值)及负序电抗标么值；Ksat——饱和系数，取0.8；Xt——主变压器电抗，取Xt≈Zt，标么值。
当负序电流小于上限电流时，按反时限特性动作。
反时限动作特性的下限电流，通常由保护所能提供的最大延时决定，一般最大延时为1000s，据此决定保护下限动作电流的起始值
Iop.max?A2?I2?1000 (2-58)
在灵敏度和动作时限方面不必与相邻元件或线路的相间短路保护配合；保护动作于解列或程序跳闸。
6 发电机低励失磁保护
100MW及以上发电机，应装设专用的失磁保护。 发电机低励失磁保护的动作主判据可分为：
a)系统侧主判据——高压母线三相同时低电压继电器。本判据主要用于防止由发电机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，造成大面积停电，其动作判据为
Uop.3ph＝(0.85～0.90)Uh.min? (2-59)
式中：Uop.3ph——三相同时低电压继电器动作电压(此值应经调度部门确定)；Uh.min——高压系统最低正常运行电压。
经辅助判据“与门”输出，短延时动作于发电机解列。 b)发电机侧主判据：
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1)异步边界阻抗继电器； 2)静稳极限阻抗继电器；
3)静稳极限励磁低电压继电器。
低励失磁保护的辅助判据有： 1)负序电压元件； 2)励磁低电压元件； 3)延时元件。
6.1 异步边界阻抗继电器
失磁发电机的机端阻抗最终轨迹一定进入图18的圆1中，圆1称为异步边界阻抗圆，其整定为
XaU??0.5X?d2gnnaSgnnv? (2-60)
Xb??XdU2gnnaSgnnv (2-61)
?、Xd——发电机暂态电抗和同步电抗标么值 (取不饱和值)；Ugn、Sgn——发电机额式中：Xd定电压和额定视在功率；na、nv——电流互感器和电压互感器变比。
异步边界阻抗圆动作判据主要用于与系统联系紧密的发电机失磁故障检测，它能反应失磁发电机机端的最终阻抗，但动作可能较晚。 6.2 静稳极限阻抗继电器
a)汽轮发电机。如图16中的圆2，其整定值为
Xc?XconU2gnnaSgnnv? (2-62)
式中：Xcon——发电机与系统间的联系电抗(包括升压变压器阻抗)标么值(以发电机额定值为基值)。
其他符号同上。 Xb由式(2-61)决定。
鉴于阻抗圆2在第Ⅰ、Ⅱ象限的动作区易发生非失磁故障条件下的误动，为此在图16中，作OXb直线的中垂线，在中垂线上取对称于X轴的两点O1和O2，以O1和O2为圆心，作圆弧(虚线苹果圆3)使之与静稳极限阻抗圆2在第Ⅲ、Ⅳ象限尽量接近，苹果圆3就是准静稳极限阻抗圆，它是在整定静稳极限阻抗圆的基准上，方便地作出的准静稳极限阻抗特性。由于电抗Xc是随运行方式而变的，Xc的变化严重影响圆2和苹果圆3的大小。作为失磁保护整定计算，由系统调度部门给定Xcon值即可作出静稳极限圆和准静稳极限苹果圆。Xcon可取最经常运行方式下的数值。
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