CAG200系列发电机、变压器保护整定计算

K3P——软件自动调整的平衡系数，使在正常运行时，
Krel——可靠系数，可取1.5
U0——三次谐波电压动作门槛值。在缺乏U3S.0和U3n.0实测数据时，建议U0取为3V。
1.4励磁回路接地保护
1.4.1乒乓(切换)采样式原理转子一点接地保护
转子一点接地的对地电阻设定值越高，接地保护越灵敏，但动作可靠性相对便差一些。为此，建议转子对地电阻整定值取(30~50)KΩ。
动作延时0.5S，作用于解列灭磁。
对可控硅励磁的水轮发电机，其定子过电压保护动作值应选取
Uop= 1.3UN，UN——发电机额定相间电压值
动作延时0.3S，作用于解列灭磁。
2.5定子低电压保护
定子低电压保护用在同步调相机上，防止电压恢复时，由于过大的定子电流损坏调相机。
动作电压按电压大量降低可能使调相机停止运行的条件整定。
IT.O P.2——变压器上负序电流后备保护的动作电流
以上两个条件的较大计算值作为定时限负序过电流保护的动作值。
动作时限应比被配合的负序电流保护动作时限大一个时间级差(建议可取0.5S)。
2.4定子过电压保护
中、小型汽轮发电机，一般可不装设定子过电压保护。
水轮发电机的定子过电压保护动作值可选取
Uop=1.5UN，UN——发电机额定相间电压值
1.4.2转子两点接地保护
在转子一点接地已测出接地故障点离负极端的电气距离值为L,将其保存起来以作比较。以后不断测得新的电气距离值L/，两者差值∣L-L/∣达到整定值（建议取3%），即为发生两点接地。
1.5励磁变／高厂变三段电流保护
1.5.1电流速断
无时限动作时，电流速断动作电流应躲过变压器低压母线短路时流过的最大三相短路电流 ,其中Krel——可靠系数，可取1.3~1.4。
E——发电机的额定相电势
发电机定子绕组离中性点侧α处发生单相接地时，流过零序电流保护的三倍零序电流为3ωcoΣαE，其中coΣ系发电机机端母线在系统侧的综合对地电容值。因此，零序电流保护在发电机中性点侧的死区范围为α=。一般可认为α≤5%是合适的。
1.3.2基波零序电压保护
动作电压应躲过正常时出现的最大不平衡电压Uunb.max，即
在变压器高压侧出口最小方式的两相金属性短路时，电流速断的灵敏系数应该Ksen≥2。
1.5.2过电流保护
过电流保护的动作电流应能避越可能流过变压器的最大负荷电流。在此还应考虑变压器在实际运行中可能发生的过负荷情况，以及电动机自起动时所引起的电流增加，即
Iop=IL.max
其中Krel——可靠系数，可取1.25
1.1.3制动特性段的斜率
最大制动系数Kres.max的选取应计及电流互感器的饱和及暂态特性畸变。对应于最大制动电流Ires.max的动作电流为
Iop.max= Kres.max×Ires.max
比率差动段的斜率
其中Iop.min和Ires.min分别为该制动特性段的最小动作电流和最小制动电流。
例如：取Ido*=0.3，对第一斜率段Ires.min*=0.5，Ires.max*=2.5（继电器内定数值），取Kres.max=0.45，则得Iop.max*=0.45×2.5=1.125，因此第一斜率S1为
S2== 0.7
差动速断段的动作电流Id.ins按避越穿越性故障或发电机非同期合闸冲击所产生的最大不平衡电流选定，一般取(3~4)倍发电机的额定电流。
1.1.4灵敏度校验
在发电机机端两相金属性短路时，纵联电流差动保护的最小灵敏系数Ksen应该≥2。
1.2单元件横差保护
由于采取了任一相电流超过1.5倍额定电流时便闭锁本保护，故横差保护的动作电流只需按I= Krel1.5 IN=1.3×1.5 IN≈2IN流过时的最大不平衡电流整定。一般可取0.1IN，其中IN为发电机的额定电流。
下限动作电流按保护所能提供的最大延时决定，一般可取1000S，即
Iop.2.min= (IN)
式中A2——发电机负序电流的发热时间常数；
I2∞.*——发电机长期允许负序电流的标么值，一般取0.08~0.12；
IN——发电机额定电流；
反时限负序过电流保护动作于解列或程序跳闸。
2.3.3定时限负序过电流保护
Uop= 0.7UN，UN——发电机额定相间电压
2.3过负荷保护
2.3.1定子对称过负荷保护
2.3.1.1定时限过负荷保护动作电流可取
Iop=IN
其中Krel——可靠系数，可取1.05
Kr——返回系数，可取0.9
IN——发电机额定电流
保护延时按躲过相间后备保护的最大延时选定，动作于信号或自动减负荷。
如两侧电流互感器变比不同，可通过软件的平衡系数调整，达到平衡。
对机端侧
对中性点侧
式中PN——发电机额定容量，MW；UN——发电机额定相间电压，KV；
COSΦN——发电机额定功率因数；
ICTN。I、ICTN。II——机端和中性点侧电流互感器的额定一次电流值，A。
1.1.2差动起始动作电流
Ido为差动保护的起始动作电流，即最小动作电流值，应按躲过发电机正常额定负荷时的最大不平衡电流选定。建议取(0.3~0.6)IN，其中IN为发电机的额定电流。
下限动作电流按与定时限过负荷保护定值相配合整定，即
Iop。min= KcIop
其中Kc——配合系数，取1.05
Iop——定时限过负荷保护的动作电流
反时限过电流保护动作于解列或程序跳闸。
2.3.2转子表层负序过负荷保护
2.3.2.1定时限负序过负荷保护
动作电流按发电机长期允许的负序电流下，能可靠返回的条件选定，即
上限动作电流按主变高压侧两相短路条件选定，实际相当于一个负序电流速断(以发—变组的结线为例)，即
式中Ksat——饱和系数，取0.8；
Xd//——发电机的不饱和次暂态电抗标么值
X2——发电机的负序电抗标么值；
xT——主变压器电抗标么值；
IN——发电机额定电流；
上限动作延时设为最小延时定值，便于与快速保护配合。
Xd，Xq——发电机直轴和横轴同步电抗标么值
Xd/，Xd//——发电机直轴暂态和次暂态电抗标么值
XS——系统归算至发电机机端母线的系统综合电抗标么值（以发电机容量作为基准容量）
2.2.3二次基准阻抗
发电机机端侧的二次基准阻抗应为
其中UN——发电机额定相间电压，KV
PN——发电机额定功率，MW
COSφN——发电机的额定功率因数
Uop= Krel×Uunb.max= (1.2~1.3) Uunb.max
还应校验在发——变组高压侧发生接地时，通过变压器高、低压线卷间的电容耦合至发电机侧的三倍零序电压下，不应误动。
一般建议采用以下两种方式，即二次继电器动作值为：
Uop.r= 5V，top= 10S——动作于信号
Uop.r= 10V，top= 5S——动作于跳闸
1.3.3三次谐波电压比率制动接地保护
基于三次谐波电压原理实现的接地保护动作方程为：
其中U3S，U3n——分别为发电机机端侧和中性点侧的三次谐波电压
U3S.0，U3n.0——发电机处在空载情况下(即发电机未与系统并列运行前)，机端侧和中性点侧的三次谐波电压
K3r= 0.3~0.8，在灵敏度容许下应尽量选取较大值
CAG200系列发电机保护测控装置
保护整定计算
1 CAG221发电机主保护装置
1.1纵联电流差动保护
由四线段组成的比率差动特性，即无制动段、第一制动段、第二制动段和差动速断段。
差动的动作电流Id= ，制动电流Ires= max(II，III)。
其中 ——发电机机端和中性点侧指向发电机为正的相电流。
1.1.1差动平衡系数
电流速断的动作电流应能避越变压器的励磁涌流，所以它的动作电流应大于6~8倍变压器的额定电流。
带时限动作时，电流速断动作电流应与变压器低压母线引出线上的瞬动保护段相配合整定，即
Iop= KcIpu
其中Kc——配合系数，可取1.1~1.2。
Ipu——变压器低压母线引出线上，被配合的保护动作值。
动作时限应比被配合的保护段动作时间大一个时间级差(建议取0.5S)。
nCT，npT——电流互感器和电压互感器变比
2.2.4低励(失磁)保护圆阻抗继电器的动作电抗有名值(Ω)为：
XA= XA*ZBase
XB= XB*ZBase
2.2.5低电压元件
2.2.5.1系统低电压元件的动作电压选取
Uop= (0.85~0.9) UN.H，UN.H——高压侧系统的额定相间电压
2.2.5.2发电机机端低电压元件的动作电压选取
2.3.1.2反时限过电流保护
反时限特性段应与发电机允许过负荷特性相配合，定子绕组的热容量系数A1应使用制造厂家提供的数据。
上限动作电流按机端母线三相短路整定，即
Iop.max= IN
其中Ksat——饱和系数，取0.8
Xd//——发电机直轴次暂态电抗的非饱和值（标么值）
IN——发电机额定电流
上限动作延时设为最小延时定值，便于与快速保护配合。
Uop.2= (0.06~0.08) UN
2.1.4动作时限
动作时限应比发电机母线引出元件上，后备保护的最长动作时限大一个时间级差(建议取0.5S)。
2.2低励(失磁)保护
动作阻抗系在±jx轴上通过设定XA和XB实现的。设定条件可按异步边界特性或静稳边界（对汽轮发电机）、准静稳边界（对水轮发电机）选定。实际工程使用中，为了兼顾工作的可靠性和快速性，也可选取介于以上两种边界之间的动作阻抗圆特性。
正常运行时，横差保护无时限动作。在励磁回路一点接地后，自动将横差保护增加一个短延时，建议取1S延时。
1.3定子回路接地保护
1.3.1基波零序电流保护
动作电流应躲过外部单相接地时，发电机供出的电容电流，即