西安电力高等专科学校——毕业设计
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发电机纵联差动保护的原理示意图
工作原理
① 正常运行或外部故障时，继电器中只有流过数值较小的不平衡电流。 ② 当发电机内部发生故障，故障电流流过继电器时，瞬时动作于跳闸。 ③ 保护范围是两侧电流互感器之间的部分。
中性点**..I NI .I .一相绕组IT..**2中性点*I N2..一相绕组I 2..*.IT*装置交流模件*装置交流模件发电机完全纵差保护的交流接入回路示意图发电机不完全纵差保护的交流接入回路示意图
（2） 同步发电机定子绕组匝间短路保护
容量较大的发电机每相都有两个或者两个以上的并联支路，定子绕组的匝间短路包括同相同分支绕组匝间短路、同相不同分支的短路，定子绕组匝间短路，纵联保护不能反应，故在发电机上装设匝间短路保护。
发电机定子绕组匝间短路的特点：
①发电机定子绕组一相匝间短路时，在短路电流中有正序、负序和零序分量，且各序电流
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相等，同时短路初瞬也出现非周期分量。
②将在并联分支绕组的两个中性点之间的连接线上形成环流。 ③在转子回路中将产生二次及其它次谐波的电流分量。 ④短路环中电流的大小与短路匝数大致成反比关系。 (3）失磁保护
对失磁保护的要求主要有三点：①发电机虽然失磁，但对失磁发电机和电力系统尚未形成危害时，应能及时发出信号。②在发电机失磁后备威胁到发电机及电力系统安全运行时，失磁保护应能及时动作，切除失磁发电机③在发电机外部故障，电力系统振荡，发电机自同期并列等非正常运行状态下，失磁保护不应误动作。
失磁保护由阻抗元件，母线低电压元件和闭锁元件组成，阻抗元件用于失磁故障，母线低电压元件用于监 视母线电压，以保证系统安全，闭锁元件用于保证保护装置在外部短路，系统振荡。自同步及电压回路断线等情况下不误动作，当失磁后母线电压低于允许值时，失磁保护带时限动作于断路器跳闸，当母线电压未低于允许值时，保护带时限动作于信号，同时动作于切换励磁回路和自动减出力，可作为失磁保护的判据有： ①无功功率改变方向
②机端测量阻抗超越静稳边界阻抗圆的边界③机端测量阻抗进入异步边界阻抗 失磁保护的辅助判据有：
①励磁电压下降
②不出现负序分量③用延时躲过振荡。失磁保护用上述一个或几个主要判据与辅助判据一起组合而成有关失磁保护的构成方案可参阅继电保护原理与运行分析 （4） 负序功率方向匝间短路保护 ①负序功率方向的特点及保护原理
②当负序功率由发电机流向系统时表示发电机内部发生了故障
③若负序功率由系统流向发电机，则表示发电机本身完好，系统存在不对称故障。 方向匝间短路保护的特点：
负序功率优点：保护对于电流互感器和电压互感器没有特殊要求，装置简单，不需附设其它闭锁
元件。
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缺点：只能适用于正常运行时负序电流较小的发电机，特别是在发电机启动过程中或在并网前这种保护将失效。
发电机纵向零序电压匝间短路保护原理图 1—二次谐波滤过器；2—断线闭锁保护；3—出口
保护构成及原理 ：
当发电机正常运行和外部相间短路时。
当发电机内部或外部发生单相接地故障时 ，三相对中性点的电压完全对称，第三绕组输出电压 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 ，零序电压匝间短路保护正确动作
TV断线闭锁及负序功率方向闭锁
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负序功率方向闭锁：在外部短路时，使保护退出工作，提高了保护灵敏度。
TV断线闭锁元件：以防止专用电压互感器因断线在开口三角绕组侧出现很大的零序电压而造成保护误动。在断线时，使保护退出工作，并发出信号。
纵向零序电压的整定
运行经验表明，纵向零序电压的整定值一般可取为2.5~3V （5）发电机的单相接地保护
根据安全需要，发电机的外壳都是接地的，因此，定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比较奥普遍。但接地电流比较大，能在故障点引起电弧时，将使绕组的绝缘和定子铁心烧坏，并且也容易发展成相间短路，造成更大的危害。我国规定，当接地电容电流等于或者大于5A时，应装设动作于跳闸的接地保护；当接地电流小于5A时，一般装设作用于信号的接地保护。
发电机定子绕组单相接地的特点
①发电机发生单相接地时，接地相电压最低，非接地相电压升高； ②故障点的零序电压将随着故障点的位置不同而不同 短路电流
??j3?CU??3I?C0G?E0G0GK0(?)??j3A??j3?CU??3I?C01?E0101K0(?)??j3A故障点总的接地电流
??3I?(C0G?C01)?E K(?)??j3A流经故障点的接地电流与? 成正比 TA0U0(V)40+Uk0 30
20-C0GC01100.10.20.3?发电机内部单相接地时零序等效网络发电机的关系图
（6）发电机相间短路后备保护
发电机相间短路的后备保护应在下列情况下动作：
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①发电机外部故障，而故障元件的保护或者断路器拒动时。 ②发电机电压母线上发生短路，而该母线又未被设专用保护时。 ③发电机内部发生相间短路，纵差保护拒动时。
发电机的最大负荷电流通常比较大。采用一般过电流保护时，保护的动作电流较大，致使保护反映外部故障时的灵明系数往往不能满足要求。为了提高保护的灵明性，可采用低电压或者复合电压启动的过电流保护或者负序电流保护。当对灵明系数与时限的配合要求较高时，也可采用阻抗保护。
A 复合电压启动过电流保护 适用范围
1MW以下的发电机和升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器
电压元件：
负序电压元件和反映相间电压的低电压元件，两者构成或门关系。
负序电压元件主要针对于不对称故障，提高了反应不对称故障的保护的灵敏度； 低电压元件主要反映对称故障，灵敏度较高。 记忆元件：
采用加记忆元件或利用低电压自保持，以防止保护装置中途返回。
复合电压过电流保护出口逻辑
B 负序电流和单相式低电压启动的过电流保护 适用范围：
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