或
式中：fsmax——可检测的最大滑差频率，Hz。 [算例7-1]
两机系统中，发电机和变压器的视在容量均为360MVA，xg=0.25，xt=0.15，Zs≈jxs=j0.20（均以360MVA为基值）。
已知电压互感器变比nv=18000V/110V，电流互感器变比na=12000/1A，rL.min=0.85（基值为360MVA），系统阻抗角φ≥80°，两侧电动势幅值视为相等。要求检测的最大滑差fs.max=5Hz。整定失步继电器的定值。
解：基值阻抗Zn = U2n/Sn = 182/360 = 0.9Ω
ZA =（xt+xs）Zn = 0.35×0.9 = 0.315Ω ZB = x’dZn = 0.25×0.9 = 0.225Ω
ZC = 0.9xtZn = 0.9×0.25×0.9 = 0.122Ω
透镜内角α为
0.85?0.9?min?180??2arctan(1.54?)?180??131??49?
0.315?0.225实取α=90°（透镜特性变成简单的圆特性）。
最大滑差fs.max = 20（1-90/180）= 10Hz，大于要求的5Hz，合格。
为求失步继电器的整定阻抗，应计算以上阻抗的二次值，为此作以下计算： nv/na = 0.0136 故二次整定阻抗为：
zA = 0.315/0.0136 = 23.1Ω zB = 0.225/0.0136 = 16.5Ω zA = 0.122/0.0136 = 8.95Ω α = 90° φ = 85° 8 发电机异常运行保护 8.1 定子铁心过励磁保护
内冷发电机的励磁绕组，规定的承受短时过电压能力如表D2。
表D2 内冷发电机励磁绕组承受短时过电压能力 时间(s) 励磁电压(%) 10 208 30 146 60 125 120 112 fsmax?20?(1?a)180?
对于300MW及以上发电机，当发电机与主变压器之间无断路器而共用一套过励磁保护时，其整定值按发电机或变压器过励磁能力较低的要求整定。
过励磁倍数N为
N?BU/UgnU*??Bnf/fgnf*? (2-74)
式中：U、f——运行电压及频率；Ugn、fgn——发电机额定电压及频率；U*、f*——电压和频率
的标么值；?B、Bn——磁通量及额定磁通量。
定时限过励磁保护的过励磁倍数N设二段定值： 低定值部分
N1?B?1.1 (或以电机制造厂数据为准) Bn- 26 -
高定值部分
N1?B?1.3 (或以电机制造厂数据为准) Bn低定值部分带时限动作于信号和降低发电机励磁电流，高定值部分动作于解列灭磁或程序跳闸。
当发电机及变压器间有断路器而分别配置过励磁保护时，其定值按发电机与变压器允许的不同过励磁倍数分别整定。
反时限过励磁保护按发电机、变压器制造厂家提供的反时限过励磁特性曲线(参数)整定。特别注意引进设备时，一次设备的过励磁能力与保护装置的过励磁动作特性不相适应的问题。 8.2 发电机频率异常保护
300MW及以上的汽轮机，运行中允许其频率变化的范围为48.5～50.5Hz。
低于48.5Hz或高于50.5Hz时，累计允许运行时间和每次允许的持续运行时间国内尚无正式的统一规定，应综合考虑发电机组和电力系统的要求，并根据制造厂家提供的技术参数确定。根据国内已投入运行的300MW及以上部分大型汽轮发电机组允许的频率偏移范围的调查结果，提出“大机组频率异常运行允许时间建议值”如表E1。
表 E1 大机组频率异常运行允许时间建议值 频率Hz 51.5 51.0 48.5～50.5 允许运行时间 累计min 30 180 连续运行 每次s 30 180 频率Hz 48.0 47.5 47.0 允许运行时间 累计min 300 60 10 每次s 300 60 10 保护动作于信号，并有累计时间显示。
当频率异常保护需要动作于发电机解列时，其低频段的动作频率和延时应注意与电力系统的低频减负荷装置进行协调。一般情况下，应通过低频减负荷装置减负荷，使系统频率及时恢复，以保证机组的安全；仅在低频减负荷装置动作后频率仍未恢复，从而危及机组安全时才进行机组的解列。因此，要求在电力系统减负荷过程中频率异常保护不应解列发电机，防止出现频率连锁恶化的情况。 8.3 发电机逆功率保护
200MW及以上发电机逆功率运行时，在P—Q平面上，如图29所示，设反向有功功率的最小值为Pmin＝OA。逆功率继电器的动作特性用一条平行于横轴的直线1表示。其动作判据为
??P≤－Pop
式中：P——发电机有功功率，输出有功功率为正，输入有功功率为负；Pop——逆功率继电器的动作功率。
图23 逆功率继电器动作特性曲线
a)动作功率Pop的计算公式为
Pop＝Krel(P1+P2) (2-75)
式中：Krel——可靠系数，取0.5～0.8；P1——汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般取额定功率的2%～4%；P2——发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般取P2≈(1－η)Pgn。
其中：η——发电机效率；一般取98.6%～98.7%(分别对应300MW及600MW机)；Pg——发电机
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额定功率。
b)动作时限。经主汽门触点时，延时1.0～1.5s动作于解列。不经主汽门触点时，延时15s动作于信号。
根据汽轮机允许的逆功率运行时间，可动作于解列，一般取1～3min。
在过负荷、过励磁、失磁等异常运行方式下，用于程序跳闸的逆功率继电器作为闭锁元件，其定值一般整定为(1～3)%Pgn。
对于燃气轮机、柴油发电机也有装设逆功率保护的需要，目的在于防止未燃尽物质有爆炸和着火的危险。这些发电机组在作电动机状态运行时所需逆功率大小，粗略地按铭牌(kW)值的百分比估计为：
燃气轮机 50% 柴油机 25% 8.4 发电机定子过电压保护
定子过电压保护的整定值，应根据电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组的绝缘状况决定。
a)对于200MW及以上汽轮发电机
Uop?13.Ugnnv? (2-76)
动作时限取0.5s，动作于解列灭磁。
b)对于水轮发电机
Uop?15.Ugnnv ?(2-77)
动作时限取0.5s，动作于解列灭磁。
c)对于采用可控硅励磁的水轮发电机
Uop?13.Ugnnv??? (2-78)
动作时限取0.3s，动作于解列灭磁。
8.5 启停机保护
启停机保护用于反应发电机低转速运行时的定子接地及相间短路故障；由对频率变化敏感性较差的继电器构成保护装置。
a)反应接地故障的保护装置，由装于机端或其中性点零序过电压继电器构成，不要求滤过三次谐波，其定值一般取10V及以下。外加电源式定子接地保护在启停机过程中仍有效。
b)反应相间故障的保护装置，由接于差动回路的电流继电器实现，其定值按在额定频率下，大于满负荷运行时差动回路中的不平衡电流整定，即
Iop＝KrelIunb? (2-79)
式中：Iunb——额定频率下，满负荷运行时差动回路中电流。Krel——可靠系数，取1.3～1.5。
启停机保护仅作为发电机低频工况下 的辅助保护。工频条件下正常运行时，由断路器的动断触点或低频继电器的输出触点连锁退出；低频继电器的整定值选取额定频率的80%～90%。
保护动作于停机。
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第三章 变压器保护的整定计算
包括变压器纵差保护 、变压器分侧差动保护、变压器零序差动保护、变压器瓦斯保护、变压器相间短路后备保护、变压器接地故障后备保护、变压器过负荷保护和变压器过励磁保护。 1 变压器纵差保护
纵差保护是变压器内部故障的主保护，主要反应变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障。 1.1 变压器参数计算
与纵差保护有关的变压器参数计算，可按表2所列的公式和步骤进行。在表2中作了如下假定：三绕组变压器；额定容量SN；绕组接法为YN,YN,d11；如低压侧电流互感器的二次电流最小，则选低压侧为基本侧；电流互感器二次额定电流为1A。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 表2 变压器参数计算表(举例) 各 侧 参 数 名 称 高压侧(H) 中压侧(M) 低压侧(L) 额定电压UN UNh UNm UNL 额定电流IN 各侧接线 各侧电流互感器二次接线 电流互感器的计算变比nc 电流互感器实际选用变比ns 各侧二次电流I 基本侧的选择 中间电流互感器的变比nm 2)1)INh?SN3UNh INm?SN3UNm d11 Y nCL?INL1YN d ncm?YN d 3INm1 nsh ih?3INhnshnsm im?nsL iL?INLnsL 3INmnsm nmh?ihiL nmm?imiL 1 1)对于通过软件实现电流相位和幅值补偿的微机型保护，各侧电流互感器二次均可按Y接线。 2)一般可选二次电流较小侧为基本侧。 1.2 短路电流计算
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一般情况下，为整定变压器纵差保护的定值，需要进行两种运行方式下的短路电流计算。一种是在系统最大运行方式下变压器外部短路时，计算通过变压器纵差保护的最大穿越性短路电流(通常是三相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最大不平衡电流和最大制动电流。另一种是在系统最小运行方式下，计算纵差保护区内最小短路电流(两相或单相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最小灵敏系数。
计算短路电流所采用的系统最大和最小运行方式，对于运行整定用的应由系统调度部门提供；对于设计过程中用于保护选型计算的，应由系统设计专业提供。
1.3 纵差保护动作特性参数的计算
带比率制动特性的纵差保护的动作特性，通常用直角坐标系上的一条折线表示。该坐标系纵轴为保护的动作电流Iop；横轴为制动电流Ires，如图25所示。折线ACD的左上方为保护的动作区，折线右下方为保护的制动区。目前利用微机构成的差动保护，其动作特性也有曲线形状的，其制动系数不是常数。具体整定计算可参照厂家提供的技术说明书进行。
图25 纵差保护动作特性曲线图
这一动作特性曲线由纵坐标OA，拐点的横坐标OB，折线CD的斜率S三个参数所确定。OA表示无制动状态下的动作电流，即保护的最小动作电流Iop.min。OB表示起始制动电流Ires.0。
动作特性三个参数，目前在工程实用上有两种整定计算方法，现分述如下。
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