南方电网大型发电机变压器继电保护整定计算规程

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① 单相PT变比为② 单相PT变比为

Ugn3/100时，Ugnn=100V，则：Uop＝5～ 10 V。

Ugn100100/时，Ugnn= V，则：Uop＝３～ ６V。

333U③ 配电变压器变比为Ugn/Ut.n时，Ugnn= t.nV，则：

3UUop＝（0.05～0.1）t.n (23)

3式中：Ut.n——配电变压器实际抽取的二次电压。

c） 当装置未引入主变高压侧零序电压闭锁时，为防止区外故障本保护误动，需校

核动作电压躲过系统高压侧接地短路时传递到发电机侧的零序电压Ug0，即要求Uop ＞Ug0。

计算系统高压侧接地短路时，通过升压变压器高低压绕组间的每相耦合电容CM

传递到发电机侧的零序电压Ug0大小，传递电压计算用近似简化电路，见图4。

ZnCg?CM2+?Ug0_CM2+?E0_

（a）主变高压侧中性点直接接地时

ZnCg?+?Ug0_CM+?E0_

（b）主变高压侧中性点不接地时

图 4 传递电压计算用近似简化电路

图4中， E0为系统侧接地短路时产生的基波零序电动势，由系统实际情况确定，一般可取E0?0.6UHn/3，UHn为系统额定线电压。Cg?为发电机及机端外接元件每相对地总电容。CM为主变压器高低压绕组间的每相耦合电容（由变压器制造厂在设备手册或出厂实验报告中提供）。Zn为3倍发电机中性点对地基波阻抗。

Zn//由图4（a）可得：Ug0?.1j?(Cg??1CM)2E0

.由图4（b）可得：Ug0.1Zn//?CCj?(Cg??M)j?M221Zn//.j?Cg??E0

11Zn//?j?Cg?j?CM

(24)

(25)

2） 出口方式

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a） 发电机中性点不接地或经消弧线圈（欠补偿）接地时，基波零序过电压保护动

作于信号或停机。

b） 发电机中性点经配电变压器高阻接地时，基波零序过电压保护带时限动作于停

机。

3） 动作时间

Ug0可能引起基波零序过电压保护误动作。因此，定子单相接地保护动作电压整定值或延时应与系统接地保护配合，可分三种情况：

a）动作电压若已躲过主变高压侧耦合到机端的零序电压，在可能的情况下延时应尽量取短，可取0.3～1.0s；

b）具有高压侧系统接地故障传递过电压防误动措施的保护装置，延时可取0.3～1.0s； c）动作电压若低于主变高压侧耦合到机端的零序电压，延时应与高压侧接地保护配合。

4.3.1.2基波零序过电压保护高定值段

1） 动作电压

a) 按躲过系统高压侧接地短路时传递到发电机侧的零序电压Ug0整定 Uop = Krel Ug0 (26)

式中：Krel——可靠系数，取1.2。 b) 经验值：Uop＝（0.15～0.25）Ugnn 2） 动作时间

延时可取0.3～1.0s。

4.3.1 三次谐波电压单相接地保护

1） 各整定项目

根据保护装置说明书通过实测整定。 2） 出口方式

三次谐波电压单相接地保护只动作于信号。 3） 动作时间

与升压变接地后备保护最长动作时间配合整定。动作于信号的所有保护可以统一

取一个时间。

4.3.3 外加交流电源式100%定子绕组单相接地保护

国内应用的外加交流电源式定子绕组单相接地保护有两种注入电源：20Hz电源和12.5Hz电源。

应用较多的外加20Hz电源的定子接地保护原理接线图如图5所示。

接地变压器发电机主变GI0TARn_U0+RECgCt低频电源

图5 外加20Hz电源式定子接地保护原理接线图

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其中，RE为故障点的接地过渡电阻；Cg为发电机定子绕组对地总电容；Ct为发电机定子绕组外部连接设备对地总电容；Rn为接地变压器负载电阻；U0为负载电阻两端电压；I0为电流互感器CT测量的电流。保护装置通过测量U0和I0，计算接地过渡电阻RE，从而实现100%的定子接地保护。一般，接地电阻定值可取1～5kΩ。

采用外加交流电源式100%定子绕组单相接地保护，可在发电机静止状态下模拟中性点位置经过渡电阻的接地故障，根据实测结果确定电阻判据的定值。定值整定的原则是：能够可靠地反映接地过渡电阻值。定值可分为高定值段和低定值段，高定值段一般延时1～5s，发告警信号；低定值段延时可取0.3～1.0s，动作于停机。

接地零序电流判据反应的是流过发电机中性点接地连线上的电流，作为电阻判据的后备，其动作值按保护距发电机机端80％～90%范围的定子绕组接地故障的原则整定。以图5为例，动作电流为：

??URn?I0.op?Iset?? (27) ?R??/na

?n?式中：Rn——发电机中性点接地变压器二次侧负载电阻；

URn——发电机额定电压时，机端发生金属性接地故障，负载电阻Rn上的电压；

?——取10%～20%。

需要校核系统接地故障传递过电压（参考图4）对零序电流判据的影响。 接地零序电流判据动作时限取0.3～1.0s，动作于停机。 4.4 励磁回路接地保护

励磁绕组及其相连的回路，当它发生一点绝缘损坏时（一点接地故障）并不产生严重后果；但是若继发第二点接地故障，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体；由于部分绕组被短接，励磁绕组中电流增加，可能因过热烧伤；由于部分绕组被短接，气隙磁通失去平衡，从而引起振动，特别是多级机会引起更严重的振动，甚至会因此而造成灾难性的后果。此外，汽轮发电机还可能发生轴系和汽轮机磁化，因此，励磁回路两点接地故障的后果是严重的。

为了大型发电机组的安全运行，无论水轮发电机或汽轮发电机，在励磁回路一点接地保护动作发出信号后，应立即转移负荷，实现平稳停机检修。

因一点接地保护投入运行时，会影响励磁回路的绝缘测量系统，故双重化的励磁回路一点接地保护，只能投入一套，另一套作为冷备用。 4.4.1 励磁回路一点接地保护

4.4.1.1 叠加直流式一点接地保护

1） 动作电阻高定值

Rop.G＝10 kΩ

2） 电阻高定值动作时间

躲励磁回路瞬时性接地和转子绕组暂态过程中误动，一般取 TG＝2～6 s

动作出口：动作于信号、对零序电流型横差加延时。 3） 动作电阻低定值

Rop.D＝0.5～1 kΩ 4） 电阻低定值动作时间

躲励磁回路瞬时性接地和转子绕组暂态过程中误动，一般取

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TD＝2～6 s

动作出口：动作于信号或跳闸。

4.4.1.2 切换采样式(乒乓式)一点接地保护

1） 动作电阻高定值

一般取Rop.G＝10～30 kΩ（转子水冷机组可取5kΩ） 2） 电阻高定值动作时间

按躲过励磁回路瞬时性接地和转子绕组暂态过程中误动整定，一般取 TG＝2～6 s

出口方式：动作于信号。 3） 动作电阻低定值

一般取Rop.D＝0.5～2.5 kΩ(转子水冷机组可取0.2～2.5kΩ)； 4） 电阻低定值动作时间

躲励磁回路瞬时性接地和转子绕组暂态过程中误动，一般取 TD＝2～6 s

出口方式：动作于信号或跳闸、为零序电流型横差加延时。

4.5 发电机过负荷保护

4.5.1 定子绕组对称过负荷保护

对于发电机因过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流，应装设定子绕组对称过负荷保护，通常由定时限过负荷及反时限过电流二部分组成。 4.5.1.1 定时限过负荷保护

1） 动作电流

按躲过发电机的额定电流整定

Iop?KrelIgnKrna (28)

式中：Krel——可靠系数，取1.05；

Kr——返回系数，取0.9～0.95。

2） 动作时间

按躲过后备保护的最大延时整定。 3） 出口方式

动作于信号或自动减负荷。

4.5.1.2 反时限过电流保护

1） 发热常数

即定子绕组热容量常数Ktc，由制造厂家提供。一般机组容量Sn≤1200MVA时，

Ktc＝37.5；

2） 散热系数

一般取Ksr =1+α，α=0.02～0.05，即Ksr =1.02～1.05 。 3） 反时限下限动作电流

与定时限过负荷保护动作电流配合整定

Is.op＝KcoIOP (29)

式中：Kco——配合系数，取1.05；

Iop——定时限过负荷保护动作电流。

4） 反时限下限动作时间 Ts

按保护装置的定子绕组反时限过流保护动作特性曲线上Is.op（下限动作电流）所对

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