发电机差动保护工作原理、动作原因、处理方法

一，发电机的纵差动保护简述

      发电机相间短路是发电机内部最严重的故障，因此要定子绕组装设快速动作的保护装置，当发电机的中性点侧又分相引出线时，可装设纵差保护作为发电机相间短路的主保护。总发电机差动保护是根据比较被保护元件始端及末端电流数值和相位的原理而构成，见图3，为了实现次保护在发电机中性点侧和靠近发电机出口断路器处装设同一变比的电流互感器1LH和2LH，两侧的电流互感器按环流法连接，即两侧电流互感器二次侧极相连，并在其差回路中接入电流继电器。 

      （1）、正常运行时，在发电机的中性点侧与出口侧的电 流数值和相位均相同，即I1=I2，由图4（1）可见，  流进电流继电器的电流为两侧二次电流差， Ij=I1-I2 ,若两边电流互感器的特性完全相同，则Ij=0，继电器不会动。    (2)、 在保护范围外短路时，如图4（2）所示的D1 点发生 短路，情况和正常运行时相似，即Ij=I1-I2 ，当电流互感器的特性完全相同时，Ij=0。但实际上电流互感器的特性不完全相同，因此， Ij=I1-I2  ≠0 ，有电流流过继电器，这个电流叫做不平衡电流，用Ibp 表示，当继电器的动作电流Id＞Ibp  时，保护不会误动作。  （3）、保护范围内短路时，如图4（3）中的D2 点短路时，则电流进电流互感器的电流为两侧电流互感器的二次电流之和，即Ij=I1 +I2 ，这时Ij＞ Id   ，保护动作。

二、发电机横差动保护的原理和判据

      发电机的横差动保护主要用来预防定子绕组匝间短路，定子绕组匝间开焊故障，也可兼顾定子绕组相间短路的故障。一般汽轮发电机大多为每相两并联分支绕组，当三相第一分支的中性点和三相第二分支的中性点可分别引出机外时，可用单元件横差动保护，原理接线如图6所示。在01和02连线上接入横差电流互感器TAO。横 差保护反映具有零序性质的中性点连线上的基频电流，因此可以称为零序横差保护。

      当发电机正常运行时，流过TAO的电流很小（仅为不平衡电流），而当定子绕组发生短路和匝间短路时，TAO上会流过较大的基频零序短路流过电流大于动作门槛电压时，横差保护出口，  即Id ＞ Id.set(Id  为横差电流的基波分量， Id.set为横差保护电流定值）。

三、比率制动式微机差动保护比率差动保护

      为了防止差动保护在外部短路时，发电机有很大穿越电流使CT误差增大时误动作，采用比率差动原理。该保护采用机端电流If作为制动电流，而不采用中性点侧电流或两侧电流的综合电流作为制动电流。这样既能在外部短路时取得足够的制动电流，又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用，特别是发电机尚未与系统并联运行而发生内部短路时，机端三相没有电流，中性点侧电流只作为动作电流，因此提高了内部短路的灵敏度。为防止因CT断线引起比率差动保护误动该保护带有CT断线闭锁功能。该保护采用分相式，即A、B、C任一相保护动作均出口，以下判据均以一相为例。

当满足以下条件时比率差动保护动作

1、 CT断线闭锁功能

      正常运行时，发电机机端CT或中性点CT均无负序电流，无论是机端侧还是中性点侧出现CT断线，只要不是三相断线，均会产生负序电流，故可用负序电流作为CT断线的判据。当单侧负序电流大于0.1A时，则认为CT断线，并闭锁比率差动保护。由于CT断线闭锁功能是比率差动保护的辅助功能，必须是比率差动保护投入，该功能才起作用。

2、差流告警

     Icd: 差动电流；Icdset：差动电流告警整定值

3、 过负荷告警

    ISET：过负荷电流整定值，  Tset：动作延时

四、发电机差动保护动作后的处理

    若差动保护动作，发电机跳闸，应测量静子电阻绝缘，并对发电机及其保护区内一切设备回路状况进行全面检查，检查发电机内部有无烟火，焦糊气味或局部过热现象。同时，还要检查实验保护装置，是否是保护装置误动作，并询问调度电网系统有无故障 。

    1）、当发电机定子三相电流不平衡度超过10%或负序电流超过8%时，应汇报值长降低无功负荷，同时立即向调度汇报，要求降低机组有功负荷，使不平衡度降到允许值以内。若无法降低定子电流三相电流的不平衡程度，应设法将机组解列。

    2）、核对发电机、主变三相电流表，以判断是否由表计失常引起。

    3）、若不平衡电流是由于机组内部故障引起的，则应立即将故障的机组解列。

    4）、若由于系统原因引起不平衡时，应立即汇报调度设法消除，拉开非全相运行的线路，以保证发电机继续运行。

    5）、发电机在带不平衡电流期间，应加强对发电机温度巡测仪及机组振动的监视。

五、结束语：    

    发电机纵差保护是电力系统中发电机最常用的主保护，微机保护大量在现场运用，为保护不同的动作特性和出口方式提供了有利条件，我们可根据自己的实际情况，以及对灵敏度要求的侧重点进行选择。在现场维护过程中，我们除了对保护功能及整定关注的同时，应注意二次回路的维护，提高其可靠性。