t waveforms of generator internal
fault on A12—A21
表3 匝间短路时横差电流、纵向零序电压对照表
Table 3 Comparison of transverse differential current and
zero sequence voltage under some generators internal fault
匝间短路
横差电流/A
零序电压/V
B12—B13
0.95
0.24
B11—B13
2.18
0.52
B11—B15
16.76
4.00
A12—A21
10.88
0.63
A13-A21
27.58
1.59
A15—A22
69.37
3.99
A11—B15
15.67
3.34
由图5和表3可知，纵向零序电压保护如按整定导则整定为2 V～3 V，则保护在很多匝间故障时不能动作。由此，建议大型发电机中性点一定要引出6个头，才能使发电机在内部故障时得到多重灵敏的保护。
4.5 结论
a.完全纵差保护对相间故障的灵敏度最高，发电机一定要配置此类保护。
b.横差保护接线简单，能反应所有匝间短路和部分相间短路，因此，应包括在发电机保护方案中。
c.完全纵差保护、横差保护一起组成了对发电机内部短路故障的第一重主保护。
d.裂相差动保护基本上能反应除了发电机出口以外所有发电机内部短路故障。由于发电机机端相间短路时由发电机纵差保护、发电机—变压器组纵差保护实现了双重保护，因此，裂相差动保护可以担任发电机内部短路故障时的第二重主保护。
e.一套不完全差动保护不能反应发电机所有内部故障，两套不完全纵差保护可以完成发电机内部短路故障时的第二重主保护。
f.由于在发电机正常运行时，横差TA中不平衡电流不同机组差别较大，如发电机横差TA中不平衡电流比较大，则单元件横差保护的灵敏度不高，而相电流比率制动横差电流保护大大提高了发电机内部匝间短路故障时保护的灵敏度。
5 保护新方案
5.1 相电流比率制动横差保护
单元件横差保护为了使保护在发电机外部故障、振荡等情况下不误动，整定值要由正常运行时最大不平衡电流线性外推至发电机机端三相短路时最大不平衡电流，因而，定值较高，横差保护对许多匝间短路的灵敏度不够。图6、图7分别为发电机出口三相短路、失步振荡时的录波图。相电流比率制动横差保护引进了相电流最大值作为制动量，定值只需按躲过正常运行时最大不平衡电流整定，大大提高了横差电流保护的灵敏度。比率制动横差保护在区外故障时可靠制动，在发电机内部发生轻微匝间故障时，制动几乎不起作用，保护能灵敏动作，而在发电机内部发生严重匝间故障时，尽管相电流有较大的增加，但横差电流大大增加，保护能可靠动作。
图6 发电机机端出口三相短路录波图
Fig.6 Waveforms of generator ABC fault
图7 发电机失步振荡时录波图
Fig.7 Waveforms of generator out-of-step oscillation
5.2 相电流比率制动纵向零序电压保护
图8为发电机机端出口BC两相短路时录波图，图中纵向零序电压明显增大。
图8 发电机机端出口BC两相短路录波图
Fig.8 Waveforms of generator BC fault
从图6可见，发电机机端三相短路时，纵向零序电压不平衡分量也有所增大，同时可以看到区外故障时零序电压中3次谐波电压分量增加很大。
发电机小匝间故障时三相电流中负序分量很小，图5中负序电流仅为0.08 A，达不到负序功率方向可靠动作的负序电流门槛，因此，负序功率方向纵向零序电压保护不能动作。而采用了相电流比率制动的纵向零序电压保护，其零序电压定值只需按躲过发电机正常运行时的不平衡电压基波分量整定，大大提高了匝间保护的灵敏度。比率制动零序电压保护在区外故障时可靠制动，在发电机内部发生轻微匝间故障时，制动几乎不起作用，保护能灵敏动作，而在发电机内部发生严重匝间故障时，尽管相电流有较大的增加，但纵向零序电压增加更大，合理选取Ku0定值，保护能可靠动作。
从图5录波图上可见，发电机内部匝间短路时，3次谐波分量增加不大，而从图6、图8可见，发电机出口、外部短路故障时，3次谐波分量大大增加。因此，也可考虑采用纵向零序电压中3次谐波分量作为制动分量。但实际发电机出口、外部短路时3次谐波分量增加的数值难以取得，而发电机内部故障时3次谐波分量的变化也没有理论计算值，因此，3次谐波分量作为纵向零序电压保护的制动量的方案还不能实用。
公式(12)中的制动电流可以取负序电流，因为发电机匝间短路时，发电机全电流中负序分量相对于零序电压的上升速度慢，而发电机区外短路故障时负序电流分量相对于零序电压上升速度快得多。制动电流也可以是正负序电流的加权平均值，这几种判据有待于更详细的动模试验、理论分析以及经验积累。
参 考 文 献
［1］周 强，汪祖禄.三峡左岸电站发电机-变压器组继电保护的配置.继电器，1998(5)
［2］大型发电机变压器继电保护整定计算导则(报批稿).中华人民共和国电力行业标准.1998
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