課程設(shè)計(jì)---電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

1、<p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　保護(hù)綜述</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　目錄………………………………………………………………….1</p><p>　　內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)…………………………………..2

2、</p><p>　　摘要…………………………………………………………………..4</p><p>　　發(fā)電機(jī)保護(hù)………………………………………………..4 </p><p>　　發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式……………..4</p><

3、p>　　發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)………………………………………....5</p><p>　　發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)……………………………...9</p><p>　　發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)…………………………..…………..11</p><p>　　發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)………………………………………...12</p><p>　　發(fā)電機(jī)的失步保護(hù)

4、…………………………………………14</p><p>　　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)…………………………………..15</p><p>　　母線保護(hù)…………………………………………………...15</p><p>　　母線故障和裝設(shè)母線保護(hù)的基本原則………………………15</p><p>　　母線差動(dòng)保護(hù)……………………………………………..16

5、</p><p>　　母線保護(hù)的特殊問(wèn)題及其對(duì)策……………………………..20</p><p>　　斷路器失靈保護(hù)…………………………………………...21</p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………..22</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………..22</p>

6、<p>　　內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　發(fā)電機(jī)與母線保護(hù)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是十分貴重的電氣設(shè)備，因此，應(yīng)該針對(duì)各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。發(fā)電廠和變電所的母線是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成元件，當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，將使連接在故障母

7、線上的所有元件在修復(fù)故障母線期間，或轉(zhuǎn)換到另一組無(wú)故障的母線上運(yùn)行以前被迫停電。這里，我將介紹一下發(fā)電機(jī)與母線保護(hù)的的故障類型、保護(hù)種類、基本原則以及整定計(jì)算等問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī) 母線 保護(hù) 基本原則 整定計(jì)算</p><p><b>　　第一章 發(fā)電機(jī)保護(hù)</b></p><p>　　第一節(jié) 發(fā)電機(jī)的故障、不正常運(yùn)行狀

8、態(tài)及其保護(hù)方式</p><p>　　發(fā)電機(jī)保護(hù)是保護(hù)發(fā)電機(jī)免受短路故障損壞的重要自動(dòng)裝置。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出動(dòng)作命令，保護(hù)發(fā)電機(jī)免受短路電流的損壞。發(fā)電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)不直接接地或不接地所以發(fā)電機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)為全絕緣。盡管如此發(fā)電機(jī)有可能因種種原因發(fā)生單相接地和短路故障，發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障在短接繞組中將會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流。嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)本體，甚至使發(fā)電機(jī)報(bào)廢，危害嚴(yán)重。發(fā)電機(jī)

9、的修復(fù)費(fèi)用很高，單相接地不會(huì)引起大的短路電流，不屬于嚴(yán)重的短路故障，但發(fā)生單相接地，有可能由于電弧引發(fā)故障點(diǎn)處發(fā)生相間短路或由于電位的變化發(fā)生另一點(diǎn)接地，而構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路。因此發(fā)電機(jī)的故障主要有定子繞組相間短路。</p><p>　　1、發(fā)電機(jī)的故障類型</p><p>　　發(fā)電機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、定子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)

10、子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流的消失等。</p><p>　　2、發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)</p><p>　　發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：定子繞組過(guò)電流和定子過(guò)負(fù)荷；定子繞組負(fù)序過(guò)電流和負(fù)序過(guò)負(fù)荷；由于外部不對(duì)稱短路和不對(duì)稱負(fù)荷引起；發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過(guò)電壓； 由于主汽門(mén)突然關(guān)閉引起的發(fā)電機(jī)逆功率 ；由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷；發(fā)電機(jī)頻率上升或下降等。</p

11、><p>　　3、針對(duì)以上故障類型及其不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)：</p><p>　　a、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線相間短路；</p><p>　　b、定子繞組匝間短路；</p><p>　　c、定子單相接地保護(hù)； </p><p><b>　　d、過(guò)電流保護(hù) ；</b>&l

12、t;/p><p>　　e、對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)；</p><p>　　f、 勵(lì)磁回路接地保護(hù)</p><p><b>　　g、失磁保護(hù)</b></p><p><b>　　h、 失步保護(hù)</b></p><p><b>　　I、轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)</b></p&

13、gt;<p><b>　　j、逆功率保護(hù)</b></p><p>　　k、定子繞組過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　L、發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)</p><p>　　為了快速消除發(fā)電機(jī)的內(nèi)部故障，在保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作于自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞組中不再感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，繼續(xù)供給短路電流。</p&g

14、t;<p>　　第二節(jié) 發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)可分為縱差動(dòng)保護(hù)和橫差動(dòng)保護(hù)，縱差動(dòng)保護(hù)又包括比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)和標(biāo)積制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)。把縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)就構(gòu)成了發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)。如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理圖</p><p>　　1、比率制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)</p

15、><p>　　由圖1.1可知，以一相為例，規(guī)定一次電流以流入發(fā)電機(jī)為正方向。當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)電機(jī)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器KD的差動(dòng)電流為零，繼電器將不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器KD的差動(dòng)電流將會(huì)出現(xiàn)較大的數(shù)值，當(dāng)差動(dòng)電流超過(guò)額定值時(shí)，繼電器判為發(fā)生了發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障而作用于跳閘。設(shè)=|+|，，比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程為：</p><p>　　， （1.1）<

16、;/p><p>　　， （1.2）</p><p>　　式中 ——差動(dòng)電流或稱動(dòng)作電流；</p><p><b>　　——制動(dòng)電流；</b></p><p><b>　　——拐點(diǎn)電流；</b></p><p><b>　　——啟動(dòng)

17、電流 ；</b></p><p>　　K——制動(dòng)線斜率；（圖1.2中斜線CD的斜率）</p><p>　　式（1.1）、（1.2）對(duì)應(yīng)的比率制動(dòng)特性如圖1.2所示。由式（1.1）可以看出，它在動(dòng)作方程中引入了啟動(dòng)電流和拐點(diǎn)電流，制動(dòng)線CD一般以不再經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，從而能夠更好地?cái)M合TA的誤差特性，進(jìn)一步提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。根據(jù)比率制動(dòng)特性曲線分析。當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，或區(qū)外較遠(yuǎn)的地方

18、發(fā)生短路時(shí)，差動(dòng)電流接近為零，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。而在發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，差動(dòng)電流明顯增大，和相位接近相同，減小了制動(dòng)量，從而可靈敏動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微故障時(shí)，雖然有負(fù)荷電流制動(dòng)，但制動(dòng)量比較小，保護(hù)一般也能可靠動(dòng)作。</p><p>　　圖1.2 比率制動(dòng)特性曲線</p><p>　　2、標(biāo)積制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　標(biāo)積制動(dòng)是比率制動(dòng)原理的

19、另一種表達(dá)形式，以下為標(biāo)積制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)判據(jù)，仍以電流流入發(fā)電機(jī)為正方向，令</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中——標(biāo)記制動(dòng)系數(shù)；</p><p><b>　　——和的夾角。</b><

20、/p><p>　　3、發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)整定與靈敏度</p><p>　　1）、縱差動(dòng)保護(hù)靈敏度系數(shù)的定義與校驗(yàn)</p><p>　　根據(jù)規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏度是在發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生兩相金屬性短路情況下差動(dòng)電流和動(dòng)作電流的比值，要求。隨著對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路分析的進(jìn)一步深入，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生輕微故障的分析成為可能，可以更多的分析內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為，從而更好地

21、選擇保護(hù)原理和方案。</p><p>　　2)縱差動(dòng)保護(hù)的整定</p><p>　?。?）、啟動(dòng)電流的整定。啟動(dòng)電流的整定原則是躲過(guò)發(fā)電機(jī)額定工況下差動(dòng)回路中的最大步平衡電流。因此，啟動(dòng)電流為</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中 ——可靠系數(shù)，取1.5~2；</p>&

22、lt;p>　　——保護(hù)兩側(cè)的TA變比誤差產(chǎn)生的差流，取0.06（為發(fā)電機(jī)的額定電流）；</p><p>　　——保護(hù)量的的二次誤差（包括二次回路引線差異以及縱差動(dòng)保護(hù)輸入通道變換系數(shù)調(diào)整不一致）產(chǎn)生的差流，去0.01.</p><p>　　代入式（1.5）得。</p><p>　?。?）、拐點(diǎn)電流的整定。拐點(diǎn)電流的大小，決定保護(hù)開(kāi)始產(chǎn)生制動(dòng)作用的電流的大小。拐

23、點(diǎn)電流越小，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)越小，而制動(dòng)區(qū)越大；反之亦然。因此，拐點(diǎn)電流的大小直接影響差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度。通常拐點(diǎn)電流的整定計(jì)算式為</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　(3)、比率制動(dòng)特性的制動(dòng)系數(shù)和制動(dòng)線斜率K的整定。發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)特性的制動(dòng)線斜率K，決定于夾角（圖1.2中AC延長(zhǎng)線與CD的夾角）?？梢钥闯觯?dāng)拐點(diǎn)電流確

24、定后，夾角決定于D點(diǎn)。而特性曲線上的D點(diǎn)又可近似由發(fā)電機(jī)外部故障時(shí)最大短路電流與差動(dòng)回路中的最大不平衡電流確定。由此制動(dòng)系數(shù)可以表示為</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　而制動(dòng)線斜率K，則可表示為</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　

25、差動(dòng)回路中的最大不平衡電流，除與縱差動(dòng)保護(hù)用兩側(cè)TA的10%誤差、二次回路參數(shù)差異及差動(dòng)保護(hù)測(cè)量誤差（即前述二次誤差）有關(guān)外，尚與縱差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)TA暫態(tài)特性有關(guān)?？紤]到上述情況，外部故障時(shí)，為躲過(guò)差動(dòng)回路中的最大不平衡電流，D點(diǎn)的縱坐標(biāo)電流應(yīng)取為</p><p><b>　　（1.10）</b></p><p>　　式中 ——可靠系數(shù)，取1.3~1.5；</p&

26、gt;<p>　　——暫態(tài)特性系數(shù)，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號(hào)完全相同且二次回路參數(shù)相同時(shí)，，當(dāng)兩側(cè)TA變比、型號(hào)不同時(shí)，可取0.05~0.1；</p><p><b>　　——最大動(dòng)作電流。</b></p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入式1.10得。令=，代入式（1.7）可得</p><p>　　。

27、 （1.11）</p><p>　　因此，對(duì)于發(fā)電機(jī)完全縱差動(dòng)保護(hù)，可取0.3；而對(duì)于不完全縱差動(dòng)保護(hù)，可取0.3~0.4。而制動(dòng)線斜率K則可以根據(jù)與推導(dǎo)得出。</p><p>　　對(duì)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)上長(zhǎng)期存在許多值得探討的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析。包括發(fā)電機(jī)定子可能發(fā)生哪些短路故障；比率制動(dòng)原理的制動(dòng)系數(shù)和斜率的概念有什么差別；如何理解標(biāo)積制動(dòng)原理的高靈敏性；故障分量原理實(shí)現(xiàn)

28、的關(guān)鍵在哪；不完全差動(dòng)保護(hù)需要解決的根本問(wèn)題是什么；如何合理分析差動(dòng)保護(hù)的靈敏度；如何評(píng)價(jià)保護(hù)的性能更合理等，并盡可能在詳細(xì)的分析基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的結(jié)論。</p><p>　　4、發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　橫差動(dòng)保護(hù)，可以反應(yīng)定子繞組的相間短路和匝間短路。</p><p>　　圖1.3 發(fā)電機(jī)橫差動(dòng)保護(hù)原理圖</p><p>　　A

29、相橫差動(dòng)電流：，如果，認(rèn)為故障；</p><p>　　B相橫差動(dòng)電流：，如果，認(rèn)為故障；</p><p>　　C相橫差動(dòng)電流：，如果，認(rèn)為故障；</p><p>　　第三節(jié) 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)</p><p>　　我國(guó)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式主要有以下三種：不接地(含經(jīng)單相電壓互感器接地)；經(jīng)消弧線圈(欠補(bǔ)償)接地；經(jīng)配電變壓

30、器高阻接地。</p><p>　　在發(fā)電機(jī)單相接地故障時(shí)，不同的中性點(diǎn)接地方式，將有不同的接地電流和動(dòng)態(tài)過(guò)電壓以及不同的保護(hù)出口方式。</p><p>　　當(dāng)機(jī)端單相金屬性接地電容電流IC小于允許值時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)應(yīng)不接地，單相接地保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)；若IC大于允許值，宜以消弧線圈(欠補(bǔ)償)接地，補(bǔ)償后的殘余電流(容性)小于允許值時(shí)，保護(hù)仍帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)；但當(dāng)消弧線圈退出運(yùn)行或由于其他

31、原因使殘余電流大于允許值時(shí)，保護(hù)應(yīng)切換為動(dòng)作于停機(jī)。</p><p>　　發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器高阻接地時(shí)，接地故障電流大于 IC，一般情況下均將大于允許值，所以單相接地保護(hù)應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于停機(jī)，其時(shí)限應(yīng)與系統(tǒng)接地保護(hù)相配合。</p><p>　　1、基于暫態(tài)分量的定子單相接地保護(hù)原理</p><p>　　由于發(fā)電機(jī)定子繞組的漏抗和電阻較小，若忽略它們的影響，定子繞

32、組單相接地后，零序基波及3次諧波電壓的故障分量簡(jiǎn)化電路都可以等效為圖1.4的形式。其中Zt、Zn 分別為機(jī)端和中性點(diǎn)等效阻抗，Rg 為接地過(guò)渡電阻，為故障前故障點(diǎn)的電壓。從圖中可以看出，故障后機(jī)端和中性點(diǎn)的零序基波及3次諧波電壓的故障分量()近似相同(包括幅值與相位)。</p><p>　　圖1.4定子繞組單相接地時(shí)零序基波及</p><p>　　3次諧波的故障分量等效電路</p&g

33、t;<p>　　發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，零序基波()和3次諧波電壓（）等效電路如圖1.5所示。其中，Cg 為每相定子繞組對(duì)地電容，Ct 為機(jī)端外接元件等效的每相對(duì)地電容，機(jī)端和中性點(diǎn)的電壓相位差在90°~180°范圍內(nèi)。</p><p>　　圖1.5 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)基波及3 次諧波電壓的等效電路</p><p>　　當(dāng)運(yùn)行方式變化或由于其他原因引起零序基波3次

34、諧波電壓變化時(shí)，機(jī)端和中性點(diǎn)的零序基波3次諧波電壓變化量的比值近似不變，相位差近似于正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)律。因此可以選取機(jī)端和中性點(diǎn)的3次諧波電壓故障暫態(tài)分量之和作為動(dòng)作量，它們的差作為制動(dòng)量，結(jié)合零序基波電壓保護(hù)判據(jù)，構(gòu)成單相接地保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為</p><p><b>　　（1.12）</b></p><p>　　式中：為基波零序電壓的故障分量；為門(mén)檻電壓；分別為機(jī)端和

35、中性點(diǎn)的3次諧波電壓故障分量；β為制動(dòng)系數(shù)，取為1。</p><p>　　2 定子繞組單相接地自適應(yīng)保護(hù)判據(jù)</p><p>　　式(1.12)判據(jù)利用故障暫態(tài)分量有效提高了保護(hù)的靈敏度，但是存在以下問(wèn)題：1）根據(jù)故障時(shí)機(jī)端和中性點(diǎn)的3 次諧波故障分量的相位關(guān)系，以保證單相接地保護(hù)動(dòng)作為前提，判據(jù)中制動(dòng)系數(shù)β 取為1，這實(shí)際制約了保護(hù)的靈敏度；2）保護(hù)判據(jù)分為基波和3次諧2部分，增加了復(fù)雜

36、性。因此，可以考慮引入能反映零序基波3次諧波電壓故障分量綜合效應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)，并利用它們的譜能量比值自動(dòng)調(diào)整上述判據(jù)中的制動(dòng)系數(shù)。</p><p>　　信號(hào)f(t)的譜能量定義為在時(shí)間區(qū)間(0,T)內(nèi)信號(hào)的能量，即</p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　動(dòng)作信號(hào)取為，制動(dòng)信號(hào)取為。其Ug為考慮正常運(yùn)行情況

37、下零序基波電壓影響的一個(gè)浮動(dòng)門(mén)檻，可取正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)零序基波電壓的4%~ 20%，主要是躲過(guò)正常情況下基波增量的非零輸出。設(shè)N 為微機(jī)保護(hù)所用的數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)，本文取20 ms 所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)，Δt 為采樣間隔，則動(dòng)作信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)在(0,T)內(nèi)的譜能量表達(dá)式為</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p>　　發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)端和中性點(diǎn)的零

38、序基波及3 次諧波電壓的相位差在90°~180°之間，由它們合成的制動(dòng)量和動(dòng)作量的譜能量相差不大，其比值制動(dòng)系數(shù)λ=Eres/ Eop 接近1。而發(fā)生定子繞組單相接地時(shí)，由于機(jī)端和中性點(diǎn)的零序基波電壓及3 次諧波電壓的故障分量幅值近似相等，相位相同，所以動(dòng)作量的譜能量遠(yuǎn)大于制動(dòng)量的譜能量，λ遠(yuǎn)小于1?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，選取λ作為制動(dòng)系數(shù)，則發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)的自適應(yīng)判據(jù)為</p><p>&l

39、t;b>　　（1.15）</b></p><p>　　在微機(jī)保護(hù)的計(jì)算中，首先取故障后第1 周期和故障前最后1 周期的采樣數(shù)據(jù)求取ΔUt(k)和ΔUn(k)，然后按式(1.14)求取動(dòng)作信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)的譜能量，進(jìn)而求出λ。所以，隨著正常運(yùn)行工況、故障情況的變化而取不同的數(shù)值。特別是當(dāng)定子繞組經(jīng)過(guò)渡電阻Rg 單相接地時(shí)，根據(jù)圖（1.4）可知：故障分量ΔUt和ΔUn幅值及相位相等，不受過(guò)渡電阻的影響

40、。因此λ的值也不受過(guò)渡電阻的影響。實(shí)際中故障分量ΔUt 和ΔUn 的幅值相位非常接近但又不完全相等，它們的差比它們的和要小得多，以此計(jì)算的Ures 比Uop 也小得多，致使制動(dòng)系數(shù)不可能太大。由此可見(jiàn)，本文所提的判據(jù)可以提高保護(hù)對(duì)定子經(jīng)過(guò)渡電阻單相接地的響應(yīng)靈敏度。</p><p>　　第四節(jié) 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)</p><p>　　大容量的發(fā)電機(jī)，額定電流比較大，低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，

41、往往不能滿足遠(yuǎn)后備靈敏度的要求。此外當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路、斷線、或負(fù)載不平衡等情況，發(fā)電機(jī)定子繞組中將產(chǎn)生負(fù)序電流，并將在轉(zhuǎn)子鐵芯、勵(lì)磁繞組及阻尼繞組等部件上感應(yīng)出倍頻電壓、電流，引起轉(zhuǎn)子附加發(fā)熱，危害發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。所以，對(duì)于容量為5萬(wàn)kW以上的發(fā)電機(jī)，需配置負(fù)序電流保護(hù)。</p><p>　　1、負(fù)序電流危害產(chǎn)生的原因：</p><p>　?。?）定子繞組負(fù)序電流產(chǎn)生的定子合成磁

42、場(chǎng)與正序電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相反，即逆轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)。相對(duì)于轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)以2倍同步轉(zhuǎn)速相對(duì)旋轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）負(fù)序電流產(chǎn)生的定子合成磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子，會(huì)在轉(zhuǎn)子本體和各部件（如阻尼條）上感應(yīng)兩倍工頻的渦流。</p><p>　　（3）由于轉(zhuǎn)子本體和各部件的自阻抗很小，渦流很大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過(guò)熱，甚至燒壞轉(zhuǎn)子本體表面及阻尼條。</p><p>　?。?）使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

43、產(chǎn)生100HZ的交變振動(dòng)。</p><p>　　2、定時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù)的整定</p><p>　　負(fù)序過(guò)電流保護(hù)的整定值可按以下原則考慮：對(duì)過(guò)負(fù)荷的信號(hào)部分，其整定值應(yīng)按照躲開(kāi)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值和最大負(fù)荷下負(fù)序過(guò)濾器的不平衡電流（均應(yīng)考慮繼電器的返回系數(shù)）來(lái)確定。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期允許負(fù)序電流為6%~8%的額定電流，水輪發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期允許負(fù)序電流為12%的額定電流。因此

44、，一般情況下其整定值可取為</p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　式中 ——負(fù)序過(guò)電流保護(hù)整定值；</p><p>　　——長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流。</p><p>　　負(fù)序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限則應(yīng)保證在外部不對(duì)稱的選擇性，一般采用5~10s。</p><p>　　3、

45、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)</p><p>　　反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)反映發(fā)電機(jī)定子的負(fù)序電流大小，防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面過(guò)熱。該保護(hù)電流取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA三相電流。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)序電流大于上限整定值時(shí)，則按上限定時(shí)限動(dòng)作，如果負(fù)序電流低于下限整定值，但不足以使反時(shí)限部分動(dòng)作，或反時(shí)限部分動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，則按下限定時(shí)限動(dòng)作；負(fù)序電流在上、下限整定值之間，則按反時(shí)限動(dòng)作。</p>

46、<p>　　負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)地模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過(guò)程，并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱積累并不消失，而是慢慢地散熱消失，如此時(shí)負(fù)序電流再次增大，則上一次熱積累將成為該次的初值。</p><p>　　反時(shí)限部分的動(dòng)作方程為</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p>　　式中 ——發(fā)電機(jī)負(fù)序電流

47、標(biāo)么值；</p><p>　　——發(fā)電機(jī)發(fā)熱同時(shí)的散熱效應(yīng)系數(shù)；</p><p>　　A——發(fā)電機(jī)的A值。</p><p>　　第五節(jié) 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)</p><p>　　一、發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行</p><p>　　發(fā)電機(jī)失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部或部分地消失。引起失磁的原因有: 轉(zhuǎn)子繞組故障、自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘

48、、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí), 勵(lì)磁電流將逐漸衰減至零。由于發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ed 隨著勵(lì)磁電流的減小而減小, 因此, 其電磁轉(zhuǎn)矩也將小于原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩, 因而引起轉(zhuǎn)子加速, 使發(fā)電機(jī)的功角􀀁 增大。當(dāng)􀀁 超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限值時(shí), 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步。發(fā)電機(jī)失磁后將從并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)中吸取電感性無(wú)功功率供給

49、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流, 在定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在發(fā)電機(jī)超過(guò)同步轉(zhuǎn)速后, 轉(zhuǎn)子回路中將感應(yīng)出頻率為f G- f S( 此處f G 為對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率, f S 為系統(tǒng)的頻率) 的電流。此電流產(chǎn)生異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩, 當(dāng)異步轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡時(shí),即進(jìn)入穩(wěn)定的異步運(yùn)行。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后而異步運(yùn)行時(shí), 將對(duì)電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生以下影響:</p><p>　　1) 需要從電網(wǎng)中

50、吸收很大的無(wú)功功率以建立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng), 可能導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功功率的嚴(yán)重缺額。所需要無(wú)功功率的大小, 主要取決于發(fā)電機(jī)的參數(shù)( X1、X2、Xad) 以及實(shí)際運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率。由于從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率將引起電力系統(tǒng)電壓下降, 如果電力系統(tǒng)的容量較小或無(wú)功功率的儲(chǔ)備不足, 則可能使失磁發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、升壓變壓器高壓側(cè)的母線電壓、或其他鄰近點(diǎn)的電壓低于允許值, 從而破壞了負(fù)荷與各電源間的穩(wěn)定運(yùn)行, 甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。</p

51、><p>　　2) 失磁發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行后, 不僅要吸收大量的無(wú)功功率, 還要發(fā)出一定的有功功率, 這有可能導(dǎo)致定子繞組過(guò)電流。失磁前發(fā)電機(jī)所帶的有功功率愈大, 則異步運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率以及所吸收的無(wú)功功率也愈大。因此發(fā)電機(jī)在重負(fù)荷下失磁時(shí), 定子繞組將可能因過(guò)電流而過(guò)熱。</p><p>　　3) 失磁后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速, 因此, 在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率為fG - fS 的交流電

52、流, 因而形成附加的損耗, 使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁回路過(guò)熱。當(dāng)轉(zhuǎn)差率越大時(shí), 所引起的過(guò)熱也越嚴(yán)重。</p><p>　　4) 在上述轉(zhuǎn)子回路差頻電流脈動(dòng)磁場(chǎng)的作用下, 將引起發(fā)電機(jī)振動(dòng), 危機(jī)發(fā)電機(jī)的安全。據(jù)以上分析, 結(jié)合汽輪發(fā)電機(jī)來(lái)看, 由于其異步功率比較大, 調(diào)速器也比較靈敏, 因此當(dāng)超速運(yùn)行后, 調(diào)速器立即關(guān)小汽門(mén), 使汽輪機(jī)的輸出功率與發(fā)電機(jī)的異步功率很快達(dá)到平衡, 在轉(zhuǎn)差率小于0. 5%的情況下即可穩(wěn)定

53、運(yùn)行。故汽輪發(fā)電機(jī)在很效的轉(zhuǎn)差下異步運(yùn)行一段時(shí)間, 原則上使完全允許的。此時(shí), 是否需要并允許其異步運(yùn)行, 主要取決于電力系統(tǒng)的具體情況。例如, 當(dāng)電力系統(tǒng)的有功功率供應(yīng)比較緊張, 同時(shí)一臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁后, 系統(tǒng)能夠供給它所需要的無(wú)功功率, 并能保證電網(wǎng)的電壓水平時(shí), 則失磁后就應(yīng)該繼續(xù)運(yùn)行; 反之, 如果系統(tǒng)有功功率有足夠的儲(chǔ)備, 或者系統(tǒng)沒(méi)有能力供給它所需要的無(wú)功功率, 則失磁后就不應(yīng)該繼續(xù)運(yùn)行。</p><p&g

54、t;　　二、失磁保護(hù)的構(gòu)成方式</p><p>　　1、對(duì)失磁保護(hù)的要求</p><p>　　發(fā)電機(jī)失磁后, 對(duì)系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)本身的危害性,與發(fā)電機(jī)的構(gòu)造型式、容量大小及其在系統(tǒng)的情況有很大的關(guān)系。因此, 對(duì)失磁保護(hù)的要求可以歸納為兩點(diǎn):</p><p>　　1) 當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后, 對(duì)系統(tǒng)和機(jī)組本身并未構(gòu)成嚴(yán)重的威脅時(shí), 則失磁保護(hù)可以動(dòng)作于信號(hào), 并允許發(fā)電機(jī)在短時(shí)

55、間內(nèi)失磁運(yùn)行。</p><p>　　2) 當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后將危機(jī)系統(tǒng)或發(fā)電機(jī)本身的安全運(yùn)行時(shí), 失磁保護(hù)應(yīng)立即動(dòng)作將發(fā)電機(jī)切除。</p><p>　　2、失磁保護(hù)的構(gòu)成方式</p><p>　　失磁保護(hù)應(yīng)能正確反應(yīng)發(fā)電機(jī)的失磁故障, 而在發(fā)電機(jī)外部故障、電力系統(tǒng)振蕩、發(fā)電機(jī)自同步并列以及發(fā)電機(jī)低勵(lì)磁( 同步) 運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)作。根據(jù)發(fā)電機(jī)容量和勵(lì)磁方式的不同, 失磁保護(hù)

56、的方式有如下兩種:</p><p>　　1) 利用自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)連鎖跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器過(guò)去發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)都是采用這種方式。但實(shí)際上發(fā)電機(jī)失磁并不都時(shí)由于自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)跳開(kāi)而引起的, 特別是采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí), 由于半導(dǎo)體元件或回路的故障而引起發(fā)電機(jī)失磁時(shí)可能的, 而在這種情況下保護(hù)將不能動(dòng)作。因此這種保護(hù)方式一般用于容量在100MW 以下帶直流勵(lì)磁機(jī)的水輪發(fā)電機(jī)及不允許失磁運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)上。</p>

57、<p>　　2) 利用失磁后發(fā)電機(jī)定子各參數(shù)變化的特點(diǎn)構(gòu)成失磁保護(hù)這種方式的保護(hù)所反應(yīng)的發(fā)電機(jī)定子參數(shù)的變化如: 機(jī)端測(cè)量阻抗由第一象限進(jìn)入第四象限, 無(wú)功功率改變方向, 機(jī)端電壓下降, 功角􀀁增大, 勵(lì)磁電壓降低等。目前對(duì)容量在100MW 及以上的發(fā)電機(jī)和采用半導(dǎo)體勵(lì)磁的發(fā)電機(jī), 普遍增設(shè)了這種方式的保護(hù)。</p><p>　　圖1.6 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的邏輯圖</p>

58、<p>　　第六節(jié) 發(fā)電機(jī)的失步保護(hù)</p><p><b>　　1、失步危害性</b></p><p>　　系統(tǒng)在遭受干擾后, 若其不能再建立穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài), 則系統(tǒng)的功率、電流和電壓就會(huì)不斷振蕩, 將使整個(gè)系統(tǒng)崩潰, 導(dǎo)致大面積停電。對(duì)于大機(jī)組和超高壓電力系統(tǒng), 振蕩中心通常落在發(fā)電機(jī)機(jī)端或升壓變壓器的范圍內(nèi)。由于振蕩中心靠近機(jī)端, 使機(jī)端電壓周期性的嚴(yán)重

59、下降, 這對(duì)大型發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行造成危害。因?yàn)闄C(jī)爐的輔機(jī)都由接在機(jī)端的廠用變壓器供電,廠用電壓的周期性下降, 將使給煤或給油電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定, 導(dǎo)致?tīng)t膛爆炸。振蕩過(guò)程中, 在發(fā)生短路和切除故障后, 汽輪發(fā)電機(jī)將可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振蕩, 使大軸遭受機(jī)械損傷。短路故障伴隨振蕩的情況下, 發(fā)電機(jī)定子繞組先遭受短路電流產(chǎn)生的應(yīng)力, 然后承受幅值很大的振蕩電流產(chǎn)生的周期性的應(yīng)力, 使定子繞組端部出現(xiàn)機(jī)械損傷的可能性增加。由于振蕩電流相當(dāng)大,若振蕩時(shí)間較

60、長(zhǎng), 則定子繞組將因過(guò)熱而遭受損傷。</p><p>　　綜上原因, 大型發(fā)電機(jī)必須裝設(shè)失步保護(hù),用以及時(shí)檢出失步故障, 迅速采取措施, 以保證電力系統(tǒng)和機(jī)組本身的安全。</p><p>　　2、現(xiàn)有失步保護(hù)判據(jù)</p><p>　　當(dāng)前失步保護(hù)的判據(jù)主要有以下幾種：</p><p>　?。?）、利用阻抗元件檢測(cè)振蕩阻抗。這種方法能夠滿足鑒別

61、短路和穩(wěn)定振蕩, 能夠在第一個(gè)振蕩周期內(nèi)檢出失步故障, 但不能在擾動(dòng)出現(xiàn)后未滑極時(shí)預(yù)測(cè)是否會(huì)發(fā)生失步。</p><p>　?。?）、用電力系統(tǒng)穩(wěn)定判據(jù)作為失步保護(hù)的判據(jù)。目前主要是利用李雅普諾夫函數(shù)來(lái)構(gòu)成失步保護(hù)主判據(jù)。這種方法同樣也能鑒別短路和穩(wěn)定振蕩, 并有較好的預(yù)測(cè)功能。但李雅普諾夫函數(shù)構(gòu)造困難, 而且它是穩(wěn)定判據(jù)的充分而非必要條件。因此不易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　（3）、通過(guò)測(cè)

62、振蕩中心電壓及其變化率來(lái)反應(yīng)功角及其變化率。這種方法能鑒別短路和穩(wěn)定振蕩, 能較早的檢出故障, 但振蕩中心隨故障點(diǎn)和故障類型而變, 因而不易測(cè)得。以上失步保護(hù)判據(jù)存在一定局限性。失步情況復(fù)雜, 與系統(tǒng)正常運(yùn)行情況, 重合閘運(yùn)作情況, 采用的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)以及勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)密切相關(guān)。以往的研究常常假設(shè)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)能保證發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢(shì)保持恒定, 且不計(jì)調(diào)速器的作用。隨著大機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不斷完善和快速關(guān)閉汽門(mén)的運(yùn)用, 上述假設(shè)已不適應(yīng)實(shí)

63、際情況, 因而需要尋找一個(gè)具有廣泛適應(yīng)性的失步保護(hù)判劇。</p><p>　　第七節(jié) 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)</p><p>　　通常發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是不接地運(yùn)行的, 當(dāng)勵(lì)磁回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí), 對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響和損害, 然而由于一點(diǎn)接地故障的存在增加了勵(lì)磁回路第二點(diǎn)接地的可能性。勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地將嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全, 因此大中型發(fā)電機(jī)需要裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)、兩點(diǎn)接地保護(hù)。</p

64、><p>　　目前, 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)主要有電橋式、疊加直流電壓式、疊加交流電壓式、利用導(dǎo)納繼電器的疊加交流電壓式和切換采樣式。通常的電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)在故障發(fā)生在勵(lì)磁繞組中點(diǎn)附近時(shí), 即使是金屬性接地, 保護(hù)也不能動(dòng)作, 因而保護(hù)存在一定的死區(qū)。疊加直流電壓式一點(diǎn)接地保護(hù)在勵(lì)磁繞組上不同點(diǎn)接地時(shí), 流過(guò)繼電器的電流相差很大, 因而不同點(diǎn)接地時(shí)靈敏度相差很大。疊加交流電壓式一點(diǎn)接地保護(hù)由于受勵(lì)磁繞組對(duì)地電容的影響

65、較大,靈敏度較低。用導(dǎo)納繼電器的疊加交流電壓式一點(diǎn)接地保護(hù)在實(shí)際運(yùn)行中, 動(dòng)作特性受很多因素影響,易發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng), 整定要求精確, 分析起來(lái)復(fù)雜。</p><p>　　轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)主要是基于實(shí)時(shí)求解兩個(gè)不同的接地回路方程, 計(jì)算轉(zhuǎn)子過(guò)渡電阻及接地點(diǎn)位置, 一點(diǎn)接地故障后, 啟動(dòng)兩點(diǎn)接地保護(hù), 當(dāng)測(cè)得的接地位置值發(fā)生變化, 并且變化值超過(guò)整定閾值時(shí),確認(rèn)為發(fā)生兩點(diǎn)接地故障。這種兩點(diǎn)接地保護(hù)的過(guò)渡電阻整定值越大

66、, 檢測(cè)故障位置偏差的整定值越大, 保護(hù)的靈敏度越低, 當(dāng)故障位置偏差很小時(shí)存在保護(hù)死區(qū)的問(wèn)題。</p><p><b>　　第二章 母線保護(hù)</b></p><p>　　第一節(jié) 母線故障和裝設(shè)母線保護(hù)的基本原則</p><p>　　與輸電線路相比，母線發(fā)生故障的次數(shù)較少，但母線故障的可能性還是有的，雖然母線總長(zhǎng)度不過(guò)幾十米至上百米，而母線連接

67、的設(shè)備多，電氣接線復(fù)雜，設(shè)備損壞老化或絕緣子老化，污穢以及雷擊等引起的短路故障，同時(shí)也存在著操作頻繁，由于值班人員的誤操作引起的人為三相故障（如帶地線合閘，帶負(fù)荷拉閘），因此，母線的短路故障在電力系統(tǒng)故障中仍存在著一定的比例，并且造成的后果十分嚴(yán)重。</p><p>　　母線上發(fā)生的短路故障，單相接地所占比例最高，大部分故障是由絕緣子對(duì)地放電引起，母線故障開(kāi)始階段大多數(shù)表現(xiàn)為單相接地故障，而隨著電弧的移動(dòng)，故障往

68、往發(fā)展為兩相</p><p>　　或三相接地短路；相間短路較少；因此，母線故障的性質(zhì)一般比較嚴(yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)的安全帶來(lái)的危害較大，裝設(shè)快速切除故障的母線保護(hù)是十分重要，決不可少的。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，不采用專門(mén)的母線保護(hù)，而利用供電元件的保護(hù)裝置就可以把母線故障切除。只有在下列情況下應(yīng)裝設(shè)專門(mén)的母線保護(hù)。</p><p>　?。?）、在110KV及以上的

69、雙母線和分段單母線上，為保證有選擇性地切除任一組（或段）母線上發(fā)生的故障，而另一組（或段）無(wú)故障的母線仍能繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)專門(mén)的母線保護(hù)。</p><p>　?。?）、110KV及以上的單母線，重要發(fā)電廠的35KV母線或高壓側(cè)為110KV及以上的重要降壓變電所的35KV母線，按照裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)的要求必須快速切除母線上的故障時(shí)，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)。</p><p>　　第二節(jié) 母線差動(dòng)保

70、護(hù)及基本原理</p><p>　　為了滿足速動(dòng)性和選擇性的要求，母線保護(hù)都是按差動(dòng)保護(hù)原理構(gòu)成的。實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)必須考慮在母線上一般連接著較多的電氣元件（如線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等），因此，就不能像發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)那樣，只用簡(jiǎn)單的接線加以實(shí)現(xiàn)。但不管母線上元件有多少，時(shí)限差動(dòng)保護(hù)的原則仍是實(shí)用的，即</p><p>　　（1）在正常運(yùn)行以及母線范圍以外故障時(shí)，在母線上所有連接元件中，流入的電

71、流和流出的電流相等，或表示為；</p><p>　?。?）當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，所有與母線連接的元件都像故障點(diǎn)供給短路電流或流出殘留的負(fù)荷電流，按基爾霍夫電流定律，；</p><p>　?。?）從每個(gè)連接元件中電流的相位來(lái)看，在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，至少有一個(gè)元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的。具體說(shuō)來(lái)，就是電流流入的元件和電流流出的元件中的電流相位相反。而當(dāng)母線故障時(shí)，除了電流

72、等于零的元件外，其他元件中的電流是接近同相位的。</p><p>　　根據(jù)原則（1）和原則（2）可構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)，根據(jù)原則（3）可構(gòu)成電流比相式差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　1、完全電流母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　?。?）單母線完全電流母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　圖2.1所示完全電流母線差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖中，在母線的所有連接元

73、件上裝設(shè)具有相同變比和特性的電流互感器，，，．．．，為一次側(cè)電流，，，．．．，為二次側(cè)電流。因?yàn)樵谝淮蝹?cè)電流總和為零時(shí)，母線保護(hù)用電流互感器TA必須具有相同的變比，才能保證二次側(cè)的電流總和也為零。所有TA的二次側(cè)同極性端連接在一起，接至差動(dòng)繼電器中，這樣，繼電器中的電流即為各個(gè)母線連接元件二次側(cè)電流的向量和。</p><p>　　實(shí)際上由于TA有誤差，因此在母線正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，繼電器中有不平衡電流出現(xiàn)出現(xiàn)；

74、而當(dāng)母線上（如圖2.1中k點(diǎn)所示）故障時(shí)，則所有與電源連接的元件都向k點(diǎn)供給短路電流，于是流入繼電器的電流為</p><p><b>　　（2.1）</b></p><p>　　圖2.1 完全電流母線差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖</p><p>　　即為故障點(diǎn)的全部短路電流，此電流足夠使差動(dòng)繼電器動(dòng)作而驅(qū)動(dòng)出口繼電器，從而使所有連接元件的斷路器跳閘。差

75、動(dòng)繼電器的啟動(dòng)電流應(yīng)按如下條件考慮，并選擇其中較大的一個(gè)：</p><p>　　（1）躲開(kāi)外部故障時(shí)所產(chǎn)生的最大不平衡電流，當(dāng)所有電流互感器均按10%誤差曲線選擇，且差動(dòng)繼電器采用具有速飽和鐵心的繼電器時(shí)，其動(dòng)作電流計(jì)算式為</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　式中 ——可靠系數(shù)，取為1.3；</p>

76、<p>　　——在母線范圍外任一連接元件上短路時(shí)，流過(guò)差動(dòng)保護(hù)TA一次側(cè)的最大短路電流；</p><p>　　——母線保護(hù)用TA的變比。</p><p>　?。?）由于母線差動(dòng)保護(hù)電流回路中連接的元件較多，接線復(fù)雜，因此，TA二次回路斷線的幾率比較大。為了防止在正常運(yùn)行情況下，任一TA二次回路斷線引起保護(hù)裝置誤動(dòng)作，動(dòng)作電流大于任一連接元件中最大的負(fù)荷電流，即</p&g

77、t;<p><b>　　（2.3）</b></p><p>　　當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)采用下式校驗(yàn)靈敏系數(shù)</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中 ——在母線上發(fā)生故障的最小短路電流門(mén)檻值，其值一般應(yīng)不低于2。</p><p>　　（2）雙母線完全電

78、流母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　雙母線同時(shí)運(yùn)行時(shí)，要求任一組母線故障時(shí)，有選擇性地只將故障母線切除。</p><p>　　保護(hù)原理：由3個(gè)電流差動(dòng)元件組成，如圖2.2</p><p>　　a、差動(dòng)元件1：由電流I1、I2、I3、I4、組成。</p><p><b>　　——差動(dòng)電流</b></p>&l

79、t;p>　　b、差動(dòng)元件2：由電流I1、I2、I5組成</p><p>　　c、差動(dòng)元件3：由電流I3、I4、I6組成</p><p>　　圖2.2 雙母線差動(dòng)保護(hù)原理圖</p><p>　　完全電流差動(dòng)保護(hù)方式原理比較簡(jiǎn)單，通常適用于單母線或雙母線經(jīng)常只有一組母線運(yùn)行的情況。</p><p>　　2、高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)</p&g

80、t;<p>　　電流差動(dòng)繼電器內(nèi)阻較小，外部故障TA飽和時(shí)，非故障元件TA二次電流將全部流過(guò)差動(dòng)繼電器，必然引起誤動(dòng)。為了避免上述情況母線保護(hù)的誤動(dòng)，用內(nèi)阻較高的電壓繼電器替換電流差動(dòng)繼電器(其阻抗值很大，一般約為2.5~7.5)，構(gòu)成了高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)。其原理接線圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)原理接線圖</p><p>　　假設(shè)母線上

81、連接有n條支路（如圖2.3所示），第n條支路為故障支路，母線外部短路的等值回路如圖2.4所示。圖中虛線框內(nèi)為故障支路TA的等效回路，為勵(lì)磁阻抗，分別為T(mén)A一次和二次繞組漏抗，r為故障支路TA至電壓繼電器二次回路的阻抗值（二次回路連線阻抗值），為電壓差動(dòng)繼電器的內(nèi)阻。</p><p>　　圖2.4 母線外部短路時(shí)高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)等值電路</p><p>　　高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)的

82、接線簡(jiǎn)單、選擇性好、靈敏度高，在一定程度上可防止母線發(fā)生外部短路并且TA飽和時(shí)母線保護(hù)的誤動(dòng)作。但高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)要求各個(gè)支路TA的變比相同，TA二次側(cè)電阻和漏抗要小。TA的二次側(cè)要盡可能在配電裝置處地并聯(lián)，以減小二次回路阻抗較大，在區(qū)內(nèi)故障產(chǎn)生大故障電流情況下，TA二次側(cè)可能出現(xiàn)相當(dāng)高的電壓，因此，必須對(duì)二次側(cè)電流回路的電纜和其他部件采取加強(qiáng)絕緣水平的措施。</p><p>　　3、元件固定連接的雙母線電流差

83、動(dòng)保護(hù)</p><p>　　雙母線是發(fā)電廠和變電所中廣泛采用的一種母線方式。在發(fā)電廠以及重要變電所的高壓母線上，一般都采用雙母線同時(shí)運(yùn)行（母線聯(lián)絡(luò)斷路器經(jīng)常投入），而每組母線上連接一部分（大約1/2）供電和受電元件的方式。</p><p>　　一般情況下，雙母線同時(shí)運(yùn)行時(shí)，每組母線上連接的供電元件和受電元件的連接方式較為固定，因此有可能裝設(shè)元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)。其原理圖如圖2.

84、5所示。</p><p>　　圖2.5元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)原理接線圖</p><p>　　元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成，TA1,TA2主要由三組差動(dòng)保護(hù)TA1,TA2,TA5和KD1組成Ⅰ母分差； TA3,TA4,TA6和KD2組成Ⅱ母分差TA1,TA2,TA3 ,T和KD3組成完全電流差動(dòng)。當(dāng)任一組母線上發(fā)生故障時(shí)，它都會(huì)動(dòng)作；而當(dāng)母線外部故障時(shí)，它不會(huì)動(dòng)作；在正常運(yùn)

85、行方式下，它作為整個(gè)保護(hù)的啟動(dòng)元件；當(dāng)固定接線方式破壞并保護(hù)范圍外部故障時(shí)，可防止保護(hù)的非選擇性動(dòng)作。</p><p>　　4、母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù)是在具有固定連接元件的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，它基本上克服了后者缺乏靈活性的缺點(diǎn)，使之更適合做雙母線連接元件運(yùn)行方式常常改變的母線保護(hù)。母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖如圖2

86、.6所示。</p><p>　　圖2.6 母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖</p><p>　　此母線保護(hù)包括一個(gè)KST啟動(dòng)元件，接入除母聯(lián)斷路器外的所有連接元件的二次電 流和回路中，當(dāng)母線發(fā)生短路時(shí)，啟動(dòng)元件動(dòng)作。KD是電流相位比較繼電器，一組線圈串接KST的工作線圈，另一組接在母聯(lián)斷路器的TA的二次側(cè)，其動(dòng)作用于選擇故障母線。只有在母線發(fā)生短路時(shí)，啟動(dòng)元件動(dòng)作后整組母線保護(hù)才得以

87、啟動(dòng)。</p><p>　　5、母線差動(dòng)保護(hù)常見(jiàn)類型及其特點(diǎn)比較</p><p>　　按照母線差動(dòng)保護(hù)裝置差點(diǎn)流回路輸入阻抗大小，可將其分為低阻抗母線差動(dòng)保護(hù)（一般為幾歐）、中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)（一般為幾百歐）、高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)（一般為幾千歐）。</p><p>　　a、低阻抗母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　常規(guī)母線保護(hù)和數(shù)字式母線保護(hù)采用

88、，裝置實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。但在外部故障時(shí)易受TA飽和的影響。目前數(shù)字式低阻抗母線保護(hù)采用TA飽和識(shí)別判據(jù)，能有效的防止TA飽和引起的誤動(dòng)。</p><p>　　b、高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　母線區(qū)外故障TA飽和時(shí)能保證保護(hù)不誤動(dòng)，但在母線內(nèi)部故障時(shí)，TA的二次側(cè)可能出現(xiàn)過(guò)高電壓，對(duì)繼電器的可靠工作不利，且要求TA的傳變特性一致，變比相同。</p><p>　　c

89、、中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　采用電流瞬時(shí)值進(jìn)行測(cè)量比較，結(jié)合了高阻抗特性和比率制動(dòng)特性，在處理TA飽和方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　此外，按母線的接線方式還可分為單母線分段、雙母線、雙母線帶旁路、雙母線單分段、雙母線雙分段、1/2接線母線差動(dòng)保護(hù)等。</p><p>　　第三節(jié) 母線保護(hù)的特殊問(wèn)題及其對(duì)策</p><p&g

90、t;　　1、電流互感器的飽和問(wèn)題及其母線保護(hù)的常用對(duì)策</p><p>　　由于母線的連接元件眾多，在發(fā)生近端區(qū)外故障時(shí)，故障支路電流可能非常大，其TA易發(fā)生飽和，有時(shí)可達(dá)極度飽和。這種情況對(duì)于普遍以差動(dòng)保護(hù)作為住保護(hù)的母線而言極為不利，可能會(huì)導(dǎo)致母線差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。為此，母線保護(hù)必須考慮防止TA飽和誤動(dòng)作的措施，在母線區(qū)外故障TA飽和時(shí)能可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)在發(fā)生區(qū)外故障轉(zhuǎn)換為區(qū)內(nèi)故障時(shí)，能保證差動(dòng)保護(hù)快速

91、開(kāi)放、正確動(dòng)作。</p><p>　　采用中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)時(shí)，抗TA飽和的措施是利用TA飽和時(shí)勵(lì)磁阻抗降低的特點(diǎn)來(lái)防止差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。</p><p>　　采用數(shù)字式母線差動(dòng)保護(hù)時(shí)，抗TA飽和的措施主要基于以下幾種原理：</p><p>　?。?）具有制動(dòng)特性的母線差動(dòng)保護(hù)；（2）TA線性區(qū)母線差動(dòng)保護(hù)；（3）TA飽和的同步識(shí)別法；（4）通過(guò)比較差動(dòng)電流變化率鑒

92、別TA飽和；（5）波形對(duì)稱原理；（6）諧波制動(dòng)原理。</p><p>　　2、母線運(yùn)行方式的切換操作問(wèn)題</p><p>　　各種主接線方式中以雙母線接線運(yùn)行最為復(fù)雜。隨運(yùn)行方式的變化，母線上各種元件在運(yùn)行中需要經(jīng)常在兩條母線上切換，因此希望母線保護(hù)能自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，免去人工干預(yù)及由此引起的認(rèn)為誤動(dòng)作。</p><p>　　3、一臺(tái)半斷路器接線的母線及其

93、保護(hù)問(wèn)題</p><p>　　當(dāng)母線為一臺(tái)半斷路器接線，在母線內(nèi)部短路時(shí)可能有電流流出。這種情況會(huì)使比較母線連接元件電流相位原理的母線保護(hù)拒動(dòng)，也會(huì)使具有制動(dòng)特性原理的母線差動(dòng)保護(hù)的靈敏度降低。要考慮在內(nèi)部短路時(shí)有一定電流流出的影響，是母線保護(hù)需要注意的問(wèn)題之一。</p><p>　　第四節(jié) 斷路器失靈保護(hù)簡(jiǎn)介</p><p>　　在110KV及以上電壓等級(jí)的發(fā)電廠

94、和變電所中，當(dāng)輸電線路、變壓器或母線發(fā)生短路，在保護(hù)裝置動(dòng)作于切除故障時(shí)，可能伴隨故障元件的斷路器拒動(dòng)，也即發(fā)生了斷路器的失靈故障。產(chǎn)生斷路器失靈故障的原因是很多方面的，如斷路器跳閘線圈斷線，斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈等。</p><p>　　1、裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)的條件</p><p>　?。?）、相鄰元件保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度不夠時(shí)應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。對(duì)分相操作的斷路器，允許只按單相接地故

95、障來(lái)校驗(yàn)其靈敏度。</p><p>　?。?）、根據(jù)變電所的重要性和裝設(shè)失靈保護(hù)作用的大小來(lái)決定斷路器失靈保護(hù)。</p><p>　　2、對(duì)斷路器失靈保護(hù)的要求</p><p>　?。?）、失靈保護(hù)的誤動(dòng)和母線保護(hù)的誤動(dòng)一樣，影響范圍很廣，必須有較高的可靠性。</p><p>　　（2）、失靈保護(hù)首先動(dòng)作于母聯(lián)斷路器和分段斷路器，此后相鄰元件

96、保護(hù)已能以相繼動(dòng)作切除故障時(shí)，失靈保護(hù)僅動(dòng)作于母聯(lián)斷路器和分段斷路器。</p><p>　?。?）、在保證不誤動(dòng)的前提下，應(yīng)以較短延時(shí)、有選擇性地切除有關(guān)斷路器。</p><p>　?。?）、失靈保護(hù)的故障鑒別元件和跳閘閉鎖元件，應(yīng)對(duì)斷路器所在線路或設(shè)備末端故障有足夠靈敏度。</p><p>　　例如，實(shí)現(xiàn)圖2.7母線斷路器失靈保護(hù)的基本原理框圖可利用圖2.8說(shuō)明。

97、</p><p>　　圖2.7 母線接線形式</p><p>　　圖2.8 斷路器失靈保護(hù)原理框圖</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　通過(guò)本文的論述，可得出以下結(jié)論。發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是十分貴重的電氣設(shè)備，因此，應(yīng)該針對(duì)各種不

98、同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。這樣才能保證電力系統(tǒng)能夠有備無(wú)患的正常運(yùn)行。</p><p>　　母線保護(hù)是發(fā)電廠和變電所保護(hù)的重要元件。在母線上連接有發(fā)電機(jī)、變壓器、避雷器、壓變、輸電線路、配電線路以及調(diào)相設(shè)備等元件；母線工作的可靠性直接影響著發(fā)電廠和變電所工作的可靠性；同時(shí)，變電所或發(fā)電廠的高壓母線也是電力系統(tǒng)的中樞部分，擔(dān)負(fù)著連接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)移負(fù)荷的重要任務(wù)，若母線故障不能迅速切除，將會(huì)造

99、成或擴(kuò)大事故，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成電網(wǎng)的瓦解。所以，在必要的情況下，安裝專門(mén)的母線保護(hù)，對(duì)于保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行有著重大的意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　孫翔。談發(fā)電機(jī)保護(hù)方式[B]，2009年第一期</p><p>　　張艷霞，臧思田。發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)自適應(yīng)判據(jù)研究[A]，電網(wǎng)技術(shù)

100、，2008年10月第32卷第20期.</p><p>　　徐樂(lè)。發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)[J]，安慶科技，2008年第2期.</p><p>　　徐曉慧。發(fā)電機(jī)失步保護(hù)新判據(jù)的原理[D]，電力自動(dòng)化設(shè)備，1998年5月第2期</p><p>　　魏杜娟。淺析母線差動(dòng)保護(hù)[A]，科協(xié)論壇，2010年第三期（下）</p><p>　　《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》