发电机—变压器组保护设计
不完全纵差保护之所以能够反应发电机内部各种短路和开焊故障，不同相间和不同匝章间存在或大或小的互感联系，当未装设互感器的非故障定子分支绕组中感受到故障的发生，使不完全纵差保护动作。
TA2
TA1
TA2
TA1
不完全纵差动保护原理接线图
（a）中性点侧引出6个端子 （b）中性点侧引出4个端子
由此可见发电机完全纵差保护和不完全纵差保护均是比较发电机两侧同相电流的大小和相位而构成；不同的是完全纵差保护是比较每相定子首末两端的全相电流，而不完全纵差动保护是比较机端每相定子全相电流和中性点侧每相定子的部分相电流而构成。所以，两者的基本原理相同， 只是在保护的整定计算时有所不同。
二．发电机纵差保护的原理
随着发电机组的容量增大，对继电保护的不断提高，出现了各种不同原理的发电机纵差保护。一下对常用的两种原理进行介绍。
1. 比率制动式发电机纵差保护原理：
其电流参考方向如图1-1所示，中性点侧电流的方向一指向发电机为正方向，机端侧电流一流出发电机为正方向。
(1)
动作电流和制动电流的定义
为确保比率制动式发电机纵差保护正确动作，动作电流和制动电流分别为：
动作电流 Iop?I?1－KbI?2
制动电流
Ires?12I?1?KbI?2 - 5 -
发电机—变压器组保护设计
式中 Iop—动作电流 Ires—制动电流 I1—机端侧定子相电流
I2—中性点侧定子全相电流或分支绕组电流
K——平衡系数， KIb?1,Kb?1，当 Kb?1护接线方式
K1I时为完全纵差保时为不完全纵差保护接线方式。2b? （2） 纵差保护的动作判据及动作特性 纵差保护的动作判据为： Iop?Iop.minIres?Ires.minIop?Iop.min?Kres?Ires?Ires.min?Ires?Ires.min式中 Iop—差动电流
Iop,min—最小动作电流整定值，一般取（0.3～0.5）In（In为发电机额定电流）
； Ires—制动电流；
Ires,min—最小制动电流整定值，一般取（0.8～1.0）In； Kres—比率制动式电流整定值，一般取0.3～0.5 当上式中的两个方程都满足时，差动元件动作。 2. 标积制动式发电机纵差保护原理
标积制动式发机电纵差保护是利用基波电流相量的标量构成的比率制动特性的差动保护，是相量幅值比率制动的另一种形式。电流参考方向仍然如图1-1所示，中性点侧电流的正方向指向发电机。标积制动式纵差保护的动作电流、制动电流及其动作判据为
- 6 -
发电机—变压器组保护设计
动作电流 Iop?I?1－I?2制动电流 Ires?SI?1I?2?cos?动作判据
I?1?I?2?SI?1I?2?cos?式中 ?—I1和I2之间的相位差；
S—标积制动系数，通常取1.0
（1） 当发电机正常运行或保护区外短路时，I1=I2 ?=0，制动
量最大，动作量最小，保护可靠不动
（2） 当保护区内短路时，I=18001=-I2 ?，制动量为负值，呈现
动作作用，动作量最大，保护动作，且灵敏
显然，采用标积制动式纵差保护可以大大提高反应发电机内部故障的灵敏度。标积制动式纵差保护和比率制动式纵差保护一样，也可以作为发变组的纵差保护；当作为发变组纵联差动保护时，应增设防止涌流误动的二次谐波制动措施。
三．发电机纵差保护逻辑框图 & TA断线 U相差动 只一相 差动元V相差动 件动作 · · & W相差动 U2> · t/o ≥1 TV断线 跳闸出口 U相差动 二相或三相差V相差动 动元件动作 W相差动 当发电机纵差保护的二相或三相差动元件同时动作时，纵差保护才出口跳闸；为防止一点在区内另一点在区外的两点接地故障发生，
- 7 -
发电机—变压器组保护设计
当有一相纵差元件动作且同时有负序电压时，纵差保护出口跳闸。
若只有一相纵差元件动作而无负序电压时，判为TA断线；若负序电压长时间存在而无差电流时，判为TV断线
第二节 变压器纵差保护
一．变压器纵联差动保护的基本原理
变压器的纵联差动保护（简称纵差保护）不但可以正确区分内、外的短路，而且能瞬时切除保护区域内的故障。因此，变压器纵差保护是变压器的主保护之一。
变压器纵差保护基本原理与发电机纵差保护原理相似，按比较被保护变压器各侧电流的大小和相位的原理构成。为了实现这一比较，在变压器各侧装设一组电流互感器TA，TA的一次电流回路的机性端节母线侧，将TA二次侧的同极性端子相连接。如图1-4所示双绕组变压器纵差保护单相原理接线图。显然，变压器纵差保护的范围为变压器各侧电流互感器TA所限定的全部区域，即变压器高低压绕组、套管、引出线等。如下图所示双绕组变压器为例，分析变压器纵差保护原理。
保护 保护 装置 装置
（a）
（b）
变压器差动保护单相原理接线图
（a）变压器正常运行或外部故障时电流分布 （b）变压器内部故障时电流分布
二．变压器差动保护整定
- 8 -
发电机—变压器组保护设计
1．正常运行和外部发生故障时 I?
r?I??2－I??2??1K?I?1?－I?1????I?unbTA保护不动作。
2. 变压器内部发生故障时 I?I?r?I??2?I?12???K?I??k1??I1????TAkTA
保护动作将故障切除。
三．变压器纵差保护逻辑框图
第三节 发电机匝间短路保护
由于大容量发电机的额定电流很大，其每相定子绕组都有两个并联的分支绕组构成。每个分支的匝间或分支之间的短路，就称为发电机定子绕组的匝间短路故障。当定子绕组匝间短路时，被短接的部分绕组内将产生大的环流，引起故障出温度升高，绝缘损坏，并转换为单相接地故障或相间短路故障，损坏发电机。因此在发电机上应装设定子匝间短路的匝间保护。根据发电机匝间短路时的特点，可以提出各种不同原理的匝间短路保护方案。
一．单元件式横联差动保护
发电机在正常运行情况下，每相定子绕组的两个分支上电势相等，各供出一半的负荷电流；当任一相绕组中发生匝间短路时，两个
- 9 -