发电机负序电流保护

发电机负序电流保护

大容量的发电机，额定电流比较大，低电压启动的过电流保护，往往不能满足远后备灵敏度的要求。此外当电力系统发生不对称短路、断线、或负载不平衡等情况，发电机定子绕组中将产生负序电流，并将在转子铁芯、励磁绕组及阻尼绕组等部件上感应出倍频电压、电流，引起转子附加发热，危害发电机的安全运行

假设负序电流使转子发热是个绝热过程，则不使转子过热所允许的负序电流与持续时间的关系为

式中——在时间t内负序电流的均方根值（以发电机额定电流为基准的负序电流标幺值）；

——流经发电机的负序电流；

t——负序电流持续时间；

A——发电机允许过热常数，其值与发电机型式和冷却方式有关。

1.定时限负序电流保护

(1) 原理接线对表面冷却的汽轮发电机和水轮发电机，大都采用两段式定时限负序过电流保护，其原理接线如图8—12所示。

图8—12 发电机负序电流及单项式低电压启动的过电流保护的原理接线图

(2) 负序电流的整定计算

1）启动电流的整定计算

动作于信号的保护部分（继电器3）按躲开发电机长期允许的负序电流和最大负荷时负序滤过器的不平衡电流整定，一般情况下取

动作于跳闸的保护部分（继电器4），保护的启动电流按下面两个条件整定。按转子发热条件整定，启动电流值为

式中A——发电机允许过热的时间常数。对非强迫式冷却的发电机，1s负序电流热稳定常数

对绕组内冷却的汽轮发电机，容量为200MW时，；对水轮发电机.

T——值班人员有可能采取措施消除负序电流的时间，一般取120s，如值班人员在此时间内来不及消除产生负序电流的运行方式，则保护动作于跳闸。

对于表面冷却的发电机组，，代入上式后可得发电机的负序动作电

流.

动作于跳闸的负序动作电流还需与相邻元件的负序电流后备保护在灵敏度上相配合

式中——配合系数，取1.1；

——在计算运行方式下，发生外部故障时流过相邻元件（一般只考虑升压变压器的情况）的负序短路电流刚好与其负序电流保护的启动电流相等时，流经被保护发电机的负序短路电流（考虑有否分支系数）。

敏度校验

式中——被校验保护范围末端发生金属性不对称短路时，流过保护的最小负序电流。

3）动作时限的整定保护的动作时限按保护在外部不对称短路时，动作的选择性

进行确定，对于动作于信号的保护，一般取5～10s；对于动作跳闸的保护，一般取3～5s。

(2) 单相式低电压启动的过电流保护的整定计算

1）保护的启动电流（对应于继电器4）按躲开发电机的最大负荷电流整定

式中——可靠系数，取1.2；

——返回系数，取0.85；

——发电机的额定电流

2) 保护的启动电压（对应于继电器2）

对汽轮发电机

对水轮发电机

3）灵敏度校验

远后备电流元件灵敏度校验

远后备电压灵敏度校验

（3）对定时限负序过电流保护的评价

(1) 若为发电机——变压器组，在变压器高压母线上发生两相短路，一般变压器

负序电流约为

图8－13两段定时限负序过电流保护动作特性曲线与发电机允许负序电流曲线的配合情况

(2) 在曲线bc段内，当故障的负序电流刚刚大于负序跳闸的动作电流，经4s后，保护动作于跳闸，没有充分利用发电机本身所具有的承受负序电流的能力。

(3) 当故障的负序电流刚刚小于负序跳闸的动作电流，由动作于信号的负序过电流保护动作，这时保护动作于信号是不安全的。

允许负序电流热稳定时间常数较小的大型发电机，采用定时限两段负序电流保护在与发电机允许负序电流时间曲线难于配合，对于大型发电机采用反时限负序过电流保护。

2.反时限负序过电流保护

反时限负序过电流保护反应负序电流增大，其动作时间与负序电流成反比。通常采用图8—14所示的配合方式。实现反时限负序过电流保护动作特性与发电机允许的负序电流曲线相配合。图中曲线1是发电机允许负序电流曲线，是在绝热过程导出的。为了充分利用发电机转子温升裕度及发热过程中散热的影响，避免发电机还没有到达危险状态时被切除，引入一个修正系数α，这样发电机最大允许负序电流与时间的关

系

式中α——与发电机转子温升裕度，散热等因素有关的常数。

发电机最大允许负序电流与时间曲线如图8—14中曲线2所示。要求反时限负序过电流保护的时限特性为曲线1，两曲线之间有个裕度。

图8—14 负序过电流保护反时限动作特性与允许负序电流曲线的配合图8—15 反时限过电流保护的原理说明图

延时电路的延时