縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理

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1、一、發(fā)電機(jī)相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)將發(fā)電機(jī)兩側(cè)變比和型號(hào)相同的電流互感器二次側(cè)圖示極性端縱向連接起來，差動(dòng)繼電器KD接于其差回路中，當(dāng)正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，I1與I2反向流入，KD的電流為-=-≈0，故KD不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)在保護(hù)區(qū)內(nèi)K2點(diǎn)故障時(shí)，I1與I2同向流入，KD的電流為：+=+=當(dāng)大于KD的整定值時(shí)，即-≠0,KD動(dòng)作。這里需要指出的是：上面的討論是在理想情況下進(jìn)行的，實(shí)際上兩側(cè)的電流互感器的特性（勵(lì)磁特性、飽和特性）不可能完全一致，誤差也不一樣，即nTA1≠nTA2，正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，≥Iset

2、，總有一定量值的電流流入KD,此電流稱為不平衡電流，用Iunb表示。通常，在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，此電流很小，當(dāng)外部故障時(shí)，由于短路電流的作用，TA的誤差增大，再加上短路電流中非周期分量的影響，Iunb增大，一般外部短路電流越大，Iunb就可能越大，其最大值可達(dá)：式中：Kst——同型系數(shù)，取0.5；Kunp——非周期性分量影響系數(shù)，取為1～1.5；fi——TA的最大數(shù)值誤差，取0.1。為使KD在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及外部故障時(shí)不發(fā)生誤動(dòng)作，KD的動(dòng)作值必須大于最大平衡電流Iunb.max，即Iop=KrelIun

3、b.max(Krel為可靠系數(shù)，取1.3）。Iunb.max越大，動(dòng)作值Iop就越大，這樣就會(huì)使保護(hù)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的靈敏度降低。此時(shí)，若出現(xiàn)較輕微的內(nèi)部故障，或內(nèi)部經(jīng)比較大的過渡電阻Rg短路時(shí)，保護(hù)不能動(dòng)作。對(duì)于大、中型發(fā)電機(jī)，即使輕微故障也會(huì)造成嚴(yán)重后果。為了提高保護(hù)的靈敏系數(shù)，有必要將差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流減小，要求最小動(dòng)作電流Iop.min=(0.1-0.3)IN（IN為發(fā)電機(jī)額定電流），而在任何外部故障時(shí)不誤動(dòng)作。顯然，圖7.1所示的差動(dòng)保護(hù)整定的動(dòng)作電流已大于額定電流，無法滿足這種要求。具有比率

4、制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)保護(hù)的動(dòng)作電流Iop隨著外部故障的短路電流而產(chǎn)生的Iunb的增大而按比例的線性增大，且比Iunb增大的更快，使在任何情況下的外部故障時(shí)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。這是把外部故障的短路電流作為制動(dòng)電流Ibrk,而把流入差動(dòng)回路的電流作為動(dòng)作電流Iop。比較這兩個(gè)量的大小，只要IOP≥Ibrk，保護(hù)動(dòng)作；反之，保護(hù)不動(dòng)作。其比率制動(dòng)特性折線如圖7.2所示。動(dòng)作條件：分兩段式中，K為制動(dòng)特性曲線的斜率（也稱為制動(dòng)系數(shù)）。在圖7.3(a）中，選取W1=W2=0.5W3,DKB1、DKB2二次繞組匝數(shù)相同

5、a。制動(dòng)電流：差動(dòng)回路電流：當(dāng)外部短路時(shí)，，制動(dòng)電流為動(dòng)作電流為，，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，則當(dāng)Ibrk≤Ibrk.min，可以認(rèn)為無制動(dòng)作用，在此范圍內(nèi)有最小動(dòng)作電流為Iop.min，而此時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，反向且，則為兩側(cè)短路電流之差，數(shù)值小，而大，保護(hù)能動(dòng)作。特別是當(dāng)時(shí)，Ibrk=0，此時(shí)，只需Iop.min(Iop.min取0.2～0.3）保護(hù)就能動(dòng)作，保護(hù)靈敏度大大提高了。當(dāng)，，保護(hù)也能動(dòng)作。二、發(fā)電機(jī)定子繞組的橫聯(lián)差動(dòng)電流保護(hù)當(dāng)發(fā)生任何一種定子繞組的匝間短路時(shí)，有一短路電流流進(jìn)兩

6、中性點(diǎn)連線00′上，這是由于A、B、C三相對(duì)中性點(diǎn)之間的電勢(shì)平衡被破壞，則兩中性點(diǎn)的電位不等之緣故。利用流入兩中性點(diǎn)連線的零序電流，構(gòu)成單繼電器式橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。即在兩分支繞組的中性點(diǎn)的連線上裝一只電流互感器，保護(hù)就裝在此電流互感器的二次側(cè)。當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)并聯(lián)分支的電勢(shì)是相等的，三相電勢(shì)是平衡的，則兩中性點(diǎn)無電壓差，連線上無電流流過（或只有數(shù)值較小的不平衡電流），保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生任何一種類型的匝間短路時(shí)，兩中性點(diǎn)的連線有零序電流通過，保護(hù)反應(yīng)于這一電流而動(dòng)作。這就是發(fā)電機(jī)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理。由于發(fā)

7、電機(jī)電流波形即使是在正常運(yùn)行時(shí)也不是純粹的正弦波，尤其是當(dāng)外部故障時(shí)，波形畸變較嚴(yán)重，從而在中性點(diǎn)的連線上出現(xiàn)以三次諧波為主的高次諧波分量，給保護(hù)的正常工作造成影響，為此，保護(hù)裝設(shè)了三次諧波濾過器，消除其影響，從而提高保護(hù)的靈敏度。橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理圖轉(zhuǎn)子回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的磁勢(shì)平衡被破壞，則在定子繞組并聯(lián)分支中所感應(yīng)的電勢(shì)不同，三相電勢(shì)平衡被破壞，從而使并聯(lián)分支中性點(diǎn)連線上通過較大的電流，造成橫差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。若此兩點(diǎn)接地故障是永久性的，則這種動(dòng)作是允許的（最好是由轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)切除故障

8、，這有利于查找故障），但若兩點(diǎn)接地故障是瞬時(shí)性的，則這種動(dòng)作瞬時(shí)切除發(fā)電機(jī)是不允許的。因此，需增設(shè)0.5～1s的延時(shí)，以躲過瞬時(shí)兩點(diǎn)接地故障。也就是當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地時(shí)，即將切換至延時(shí)回路，為轉(zhuǎn)子永久性兩點(diǎn)接地故障做好動(dòng)作準(zhǔn)備。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)的動(dòng)作電流為：式中：IN——發(fā)電機(jī)的額定電流。這種保護(hù)的靈敏度是較高的。在切除故障時(shí)有一定的死區(qū)，即：①單相分支匝間短路的α較小時(shí)，即短接的匝數(shù)較少時(shí)；②同相兩分支間匝間短路，且α1=α2，或αl與