发电机—变压器组保护设计
对于中性点可能接地也可能不接地运行的每台变压器，其接地保护需配两套，一套作为中性点接地运行方式时的接地保护，另一套用于中性点不接地运行方式时的接地保护。中性点接地运行方式时的接地保护通常采用两段式零序过电流保护，而中性点不接地运行方式时的接地保护通常采用零序过电压保护。重重保护的整定计算、动作时限等与变压器中性绝缘水平、过电压保护方式及并联运行的变压器台数有关。
1.全绝缘变压器的接地保护
对于中性点可能接地也可能不接地运行的全绝缘变压器，当有数台并列运行时，要求其接地保护的动作行为是，保护动作后应先切除中性点接地运行的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。
当变压器所连接的系统发生单相接地故障时，对中性点接地运行的变压器利用两段式零序过电流保护中的较短时限跳开母线联络断路器，以较长时限跳开高压侧断路器；对于中性点不接地运行的变压器利用零序点过电压保护经预定延时后跳开中性点不接地变压器各侧的断路器。零序过电压保护的动作电压整定值按躲过系统失去中性点且发生单相接地故障时所接TV二次绕组可能出现的最低电压整定时，一般取180V。其动作时限只需躲过暂态过电压的时限考虑，无需与其他保护配合。
2.分级绝缘且中性点不装设放电间隙的变压器
由于分级绝缘变压器中性点处绕组的绝缘水平最低，所以，对于此类变压器接地保护动作行为的要求是，保护动作后应先切除中性点不接地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压器。
为此，对于分级绝缘且中性点不装设放电间隙的变压器，其接地保护的配置为两段式零序过电流保护和零序电流闭锁的零序电压保护。两段式零序过电流保护用于中性点直接接地运行方式，零序电流闭锁的零序电压保护用于中性点不接地运行方式。零序过电压保护的动作时限要求小于零序过电流的长动作时限，大于零序过电流保护的短动作时限。这样保证当系统发生接地故障时，中性点接地运行变压器以零序过电流保护的短时限跳开母线联络断路器，使两台变压器分
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列运行。解列后若故障消失，则表明故障不在本变压器保护范围内。解列后若故障仍存在，对于中性点不接地变压器可由零序过电压经一动作时限先跳闸切除故障；对于中性点接地变压器，由于仍有零序电流而闭锁零序过电压保护，只能以零序过电流保护的长动作时限跳闸，最终切除故障。
3.分级绝缘且中性点装设放电间隙的变压器的接地保护 根据分级绝缘变压器接地保护动作行为的要求，对于分级绝缘且中性点装设放电间隙的变压器接地保护的配置为：两段式零序过电流保护用于中性点直接接地运行；放电间隙零序过电流及零序过电压保护，用于变压器中性点经放电间隙接地运行方式。
当系统发生单相接地故障时，中性点经放电间隙接地运行的变压器以无时限的间隙零序过电流跳开母线联络断路器或高压侧断路器；若放电间隙零序过电流保护未动作，则以带时限的零序过电压保护跳开母线联络断路器或高压侧断路器；中性点直接接地变压器仍以较短时限跳开母线联络断路器，以较长时限跳开直接接地变压器高压侧断路器。
第四章 反应发电机异常运行的保护
第一节 发电机过负荷保护
发电机的过负荷通常是由于系统中切除了电源；生产过程中出现的短时冲击性负荷；大型电动机自启动；发电机强行励磁；失磁运行；同期误操作及振荡等原因引起的。对于发电机，由于定子和转子的材料利用率很高，其热容量和铜损的比值较小因而热容量常数也较小。因此，为了充分利用发电机的过载能力而又不导致受过负荷的损害，发电机上需装设三套过负荷保护，分别反应定子绕组、转子绕组和转子表层的过负荷，且过负荷保护的动作特性应分别与发电机对应允许过负荷的特性相配合。
一．定子绕组的过负荷保护
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对于非直吹冷却方式的中小型发电机定子绕组的过负荷保护，采用单相式定时限电流保护，经延时动作与信号。
保护的电流按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定，即：
式中 Ig,n——发电机额定电流 Kre l——可靠系数，取1.5 Kre——返回系数，取0.85
保护的动作时限应与发电机在Iop,1过负荷条件下允许的时间相配合，并大于相间短路后备保护最大延时?t。
对于直接冷却的大中型发电机，定子绕组的过负荷保护，由定时限电流保护和反时限电流保护两部分组成。定时限部分，经延时动作与信号，有条件时可动作于自动减负荷；反时限部分按反时限特性动作与跳闸。
二．转子绕组的过负荷保护
转子绕组过负荷保护的配置与整定原则和定子绕组过负荷保护相似。对于30MW及以上的发电机，转子绕组过负荷保护由定时限电流保护和反时限电流保护两部分组成，定时限部分经延时动作与信号，反时限部分动作于解列灭磁。
定时限过负荷保护的动作电流，按发电机正常运行最大励磁电流下能可靠返回的条件整定计算公式与定子绕组过负荷保护计算公式
相同。反时限过负荷保护按：t?AI2??进行整定。
*三．转子表层的过负荷保护
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当发电机三相负荷不对称或系统发生不对称短路时，定子绕组中的负序电流产生旋转磁场，该磁场旋转的方向与转子运动方向相反，以两倍同步速度切割转子，转子中感应出100HZ交变电流，该电流使转子本体、端部、护环内表面等处因电流密度过大而过热灼伤，甚至引起护环松脱导致发生重大事故。另外，在定子转子之间产生的100HZ交变电磁力矩的作用下，机组会发生振动。为防止以上事故的发生，发电机应装设转子表层负序过负荷保护，即反时限负序电流保护。同时，该保护还可以兼作系统不对称故障的后备保护。
对于中小型的发电机转子表层的负序过负荷保护，通常采用两段式定时限负序电流保护。Ⅰ段动作电流按与相邻元件后备保护配合的条件整定，一般取I?op?(0.5?0.6)Ig,n，经3～5s延时后动作于跳闸。Ⅱ段动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流，一般取
I?op?0.1Ig,n，经5～10s延时后动作于信号。
大型发电机组转子表层负序过负荷保护，一般由定时限负序电流保护反时限负序电流保护两部分组成。定时限负序电流保护动作与信号，反时限负序电流保护动作于跳闸。定时限负序电流保护的动作电流，按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定。反时限负序电流保护的动作电流应与发电机承受负序电流的能力相配合。
四．励磁绕组过负荷保护
励磁绕组过负荷保护与定子绕组过负荷保护类似，也由定时限电流保护和反时限电流保护两部分组成。定时限部分的动作电流按在正常励磁电流下能够可靠返回的条件整定。反时限部分的动作特性按：
t?AI2??进行整定，动作于解列灭磁。 *发电机的励磁系统，有的用交流励磁电源经可控或不可控整流装
置组成。对于这种励磁系统，发电机励磁绕组过负荷保护可以配置在直流侧，也可以配置在交流侧。当由备用励磁机时，保护装置配置在直流侧可以在使用备用励磁机时励磁绕组不失去保护，但此时需要装
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设比较昂贵的直流变换设备。为了使励磁绕组过负荷保护能兼作励磁机、整流装置及其引出线的短路保护，长装设在中性点侧，当中性点没有引出端子时，则配置在励磁机的机端。此时，保护装置的动作电流要计及整流系数换算到交流侧。
第二节 过励磁保护
由于发电机或变压器发生过励磁故障时并非每次都造成设备的明显破坏，往往容易被人忽视，但是多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命。我国继电保护规程规定，500KV变压器对频率降低和电压升高引起的铁芯工作磁密过高和300MW及以上发电机应装设过励磁保护。
基于U/f构成的过励磁保护原理电压互感器将二次电压U./N（N为电压变比）送给中间电压互感器BVA（变比为nv），则电容上的电压为：
UUC?nvN(2?fRC)2 ?1令(2?fRC)2??1，则有：
U?UC?Kf 由式B?KUf可得： K?UC?KB
可见，UC反映了U/f比值和磁通密度的大小关系。 反时限保护动作判据为
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