RCS-985微機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)

RCS-985微機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)

一保護(hù)功能配置RCS985型號(hào)及功能配置RCS-985裝置分四個(gè)程序版本，分別適用于不同的主接線：

RCS-985A適用于標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)變組單元主接線方式：兩圈主變（220KV或500KV出線）、發(fā)電機(jī)容量100MW及以上、一臺(tái)高廠變（三圈變或分裂變）、勵(lì)磁變或勵(lì)磁機(jī)；

RCS-985B適用于兩臺(tái)高廠變的發(fā)變組主接線方式：兩圈主變（220KV或500KV出線）、發(fā)電機(jī)容量100MW及以上、兩臺(tái)高廠變、勵(lì)磁變或勵(lì)磁機(jī)；

RCS-985C適用于多種發(fā)變組主接線方式：兩圈或三圈主變、發(fā)電機(jī)容量小于300MW、一臺(tái)高廠變（三圈變或分裂變）、分支電纜、勵(lì)磁變或勵(lì)磁機(jī)；

RCS-985G適用于大型發(fā)電機(jī)保護(hù)，可以滿足汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)、抽水蓄能機(jī)組的保護(hù)要求。1.1發(fā)變組保護(hù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)定條文摘錄1.1.1電壓在3kV及以上，容量在600MW及以下的發(fā)電機(jī)，應(yīng)按本條的規(guī)定，對(duì)下列故障及異常運(yùn)行方式，裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)。容量在600MW以上的發(fā)電機(jī)可參照?qǐng)?zhí)行：(a)定子繞組相間短路；(b)定子繞組接地；(c)定子繞組匝間短路；(e)發(fā)電機(jī)外部相間短路；(f)定子繞組過電壓；(g)定子繞組過負(fù)荷；(h)轉(zhuǎn)子表層（負(fù)序）過負(fù)荷；(i)勵(lì)磁繞組過負(fù)荷；(j)勵(lì)磁回路接地；(k)勵(lì)磁電流異常下降或消失；(l)定子鐵芯過勵(lì)磁；(m)發(fā)電機(jī)逆功率；(n)低頻；(o)失步；(p)發(fā)電機(jī)突然加電壓；(q)發(fā)電機(jī)起停機(jī)；(r)其他故障和異常運(yùn)行。1.1.2對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路故障，應(yīng)按下列規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)：(a)1MW以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(b)對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，發(fā)電機(jī)與主要變壓器宜分別裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí)，100MW及以下發(fā)電機(jī)，可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，100MW以上發(fā)電機(jī)，除發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(c)對(duì)200MW及以上發(fā)電機(jī)變壓器組，應(yīng)裝設(shè)雙重快速保護(hù)，即裝設(shè)發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，宜分別裝設(shè)雙重發(fā)電機(jī)縱聯(lián)和差動(dòng)保護(hù)、雙重變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，不再裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(d)應(yīng)對(duì)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)采取措施，在穿越性短路及自同步或非同步合閘過程中，減輕不平衡電流所產(chǎn)生的影響，以盡量降低動(dòng)作電流整定值。(e)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)裝設(shè)電流回路斷線監(jiān)視裝置，斷線后動(dòng)作于信號(hào)。電流回路斷線允許差動(dòng)保護(hù)跳閘。(f)本條中規(guī)定裝設(shè)的過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)、低壓過流和差動(dòng)保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于停機(jī)。1.1.3各項(xiàng)保護(hù)裝置，宜根據(jù)故障和異常運(yùn)行方式的性質(zhì)及熱力系統(tǒng)具體條件，按各條的規(guī)定分別動(dòng)作于：

a．停機(jī):斷開發(fā)電機(jī)斷路器、滅磁，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)，還要關(guān)閉主汽門；對(duì)水輪發(fā)電機(jī)還要關(guān)閉導(dǎo)水翼；

b.解列滅磁:斷開發(fā)電機(jī)斷路器，滅磁，汽輪機(jī)甩負(fù)荷；

c.解列:斷開發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷；

d．減出力:將原動(dòng)機(jī)出力減到給定值；

e．縮小故障影響范圍:例如雙母線系統(tǒng)斷開母線聯(lián)絡(luò)斷路器等；

f.程序跳閘:對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動(dòng)作后，再跳發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁；

g．減勵(lì)磁:

將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流減至給定值；

h．勵(lì)磁切換:

將勵(lì)磁電源由工作勵(lì)磁電源系統(tǒng)切換到備用勵(lì)磁電源系統(tǒng)；

i．廠用電源切換:

由廠用工作電源供電切換到備用電源供電；

j．分出口:

動(dòng)作于單獨(dú)回路；

k．信號(hào):

發(fā)出聲光信號(hào)。二硬件平臺(tái)裝置面板和背面布置圖

2.1機(jī)箱結(jié)構(gòu)2.2先進(jìn)的硬件核心一高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP大規(guī)模邏輯門陣列FPGA可編程邏輯門陣列CPLD并行高精度A/D32位微處理器CPU獨(dú)立的CPU處理顯示、鍵盤等人機(jī)對(duì)話大屏幕漢字液晶顯示高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP＋32位微處理器CPU雙CPU系統(tǒng)：低通、AD采樣、保護(hù)計(jì)算、邏輯輸出

1、CPU2作用于啟動(dòng)繼電器，CPU1作用于跳閘矩陣

2、啟動(dòng)一致性，CPU1和CPU2的啟動(dòng)元件相同，保護(hù)才出口

3、兩個(gè)CPU系統(tǒng)之間均進(jìn)行完善的自檢和互檢，任一CPU板故障，閉鎖裝置并發(fā)報(bào)警信號(hào)2.3先進(jìn)的硬件核心二2.4RCS-985硬件配置示意圖

靈活的跳閘矩陣：每一種保護(hù)均可經(jīng)跳閘矩陣整定出口方式2.5跳閘矩陣的功能特點(diǎn)2.6保護(hù)功能壓板三差動(dòng)保護(hù)3.1發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)完全縱差方程：電流參考方向：規(guī)定由發(fā)電機(jī)機(jī)端流向中性點(diǎn)為正，如圖所示保護(hù)范圍假設(shè)定值單中：

差動(dòng)方程變換為：由上式可以看出，差動(dòng)方程分兩段，第一段為拋物線，第二段為直線，在平面圖上如下圖所示：發(fā)電機(jī)變斜率比率差動(dòng)方程分析比率差動(dòng)的動(dòng)作特性保護(hù)動(dòng)作分析

區(qū)內(nèi)故障時(shí)：如圖所示，機(jī)端側(cè)短路電流I1由機(jī)端流向中性點(diǎn)，為正值。中性點(diǎn)側(cè)電流I2由中性點(diǎn)流向機(jī)端，為負(fù)值，由差動(dòng)電流和制動(dòng)電流公式可以看出：此時(shí)差流很大而制動(dòng)電流很小，差動(dòng)方程很容易滿足，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作分析

區(qū)外故障時(shí)：如圖所示，機(jī)端側(cè)短路電流I1由機(jī)端流向中性點(diǎn)，為正值。中性點(diǎn)側(cè)電流I2也是由機(jī)端流向中性點(diǎn)，為正值，并且兩電流大小相等，由差動(dòng)電流和制動(dòng)電流公式可以看出：此時(shí)差流為0而制動(dòng)電流很大，差動(dòng)方程不滿足，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。發(fā)電機(jī)差動(dòng)各側(cè)電流的折算發(fā)電機(jī)差動(dòng)所用電流為發(fā)電機(jī)機(jī)端電流、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流，兩側(cè)電流TA變比可能不一至，所以在差動(dòng)運(yùn)算前，要對(duì)各側(cè)電流進(jìn)行折算，折算到同一變比。在RCS985中，電流的折算方法是采用標(biāo)么值。標(biāo)么值定義：電流的實(shí)際值和基準(zhǔn)值的比值，一般選取各側(cè)的額定電流做為基準(zhǔn)電流。對(duì)于發(fā)電機(jī)兩側(cè)額定電流的計(jì)算公式如下：1）發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)：2）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)：各參數(shù)定義如下：

SGN：發(fā)電機(jī)視在功率

PGN：發(fā)電機(jī)額定有功功率

COSθ：發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)

UGN：發(fā)電機(jī)機(jī)端額定線電壓

N1：發(fā)電機(jī)機(jī)端側(cè)TA變比

N2：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)TA變比

發(fā)電機(jī)差動(dòng)定值序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1比率差動(dòng)起動(dòng)定值0.10-1.50(Ie)0.01(Ie)2差動(dòng)速斷定值2.00–14.00(Ie)0.01(Ie)3比率差動(dòng)起始斜率0.00-0.100.014比率差動(dòng)最大斜率0.40–0.600.015差動(dòng)保護(hù)跳閘控制字0000-FFFF1以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1差動(dòng)速斷投入0，12比率差動(dòng)投入0，13工頻變化量差動(dòng)投入0，14TA斷線閉鎖比率差動(dòng)0，1發(fā)電機(jī)差動(dòng)邏輯框圖差動(dòng)試驗(yàn)序號(hào)

一側(cè)電流(機(jī)端)二側(cè)電流(中性點(diǎn))制動(dòng)電流(Ir)(I1+I2)/2實(shí)測(cè)差電流(Id)

Ie計(jì)算差電流值(Id)

IeA

IeA

Ie12345673.2

TA飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響Ф

1）由磁化曲線，知道一次電流的波形，可以畫出磁通的波形。2）由電磁感應(yīng)定理：可由磁通φ畫出e2波形。3）由于電流互感器二次側(cè)相當(dāng)于一個(gè)純電阻回路，由：e2=R2i2

可得二次電流i2波形。發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)所用的TA飽和問題以往認(rèn)為：－發(fā)電機(jī)差動(dòng)采用保護(hù)級(jí)TA，并且TA同型；－區(qū)外故障電流倍數(shù)小，一次電流完全相同，二次不平衡差流??；因此，發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不存在TA飽和問題，為提高內(nèi)部故障靈敏度，可降低差動(dòng)起始定值和比率制動(dòng)系數(shù)。實(shí)際情況：－發(fā)電機(jī)差動(dòng)TA盡管同型，但兩側(cè)電纜長(zhǎng)度可能不一致，TA二次負(fù)載不同。部分機(jī)組TA不是真正同型TA；－區(qū)外故障電流倍數(shù)盡管小，但非周期分量衰減慢；結(jié)果，導(dǎo)致TA飽和，不平衡差流增大，差動(dòng)保護(hù)屢有誤動(dòng)發(fā)生；TA飽和判據(jù)的特點(diǎn)全新的“異步法”

TA飽和判據(jù)抗TA飽和算法：利用變壓器、發(fā)電機(jī)差電流中諧波含量和波形特征來(lái)識(shí)別電流互感器是否飽和。關(guān)鍵判據(jù)：根據(jù)TA飽和也是在短路過了一段時(shí)間后才飽和的理論先初步判出是區(qū)外故障時(shí)，再投入抗TA飽和算法。初步判出區(qū)外故障的判據(jù)為：制動(dòng)電流工頻變化量差動(dòng)電流工頻變化量滿足上兩判據(jù)時(shí)間大于一定值初步判為區(qū)外故障。TA保護(hù)判據(jù)的特點(diǎn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，無(wú)論TA是否飽和，制動(dòng)電流和差電流的工頻變化量電流同步出現(xiàn)。TA保護(hù)判據(jù)的特點(diǎn)區(qū)外故障時(shí)，如果TA飽和，制動(dòng)電流與差電流的工頻變化量電流先后異步出現(xiàn)TA飽和時(shí)波形TA嚴(yán)重飽和時(shí)的主要特征1）二次電流波形有嚴(yán)重缺損，顯著非正弦。2）在短路后TA很快進(jìn)入深飽和，以致二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)降為零。在相應(yīng)的一段時(shí)間內(nèi)二次電流為零，此時(shí)一次電流全部成為勵(lì)磁電流。3）當(dāng)一次電流全部成為勵(lì)磁電流后其瞬時(shí)值下降時(shí)TA逐漸退出飽和，當(dāng)它下降到零繼而改變極性時(shí)鐵心安全退出飽和，二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，二次電流又幾乎與一次電流相等，但這時(shí)鐵心中有相當(dāng)大的剩磁存在。4）當(dāng)一次電流恢復(fù)初始的極性又上升時(shí)，由于有剩磁存在鐵心又很快飽和，二次電流又降為零。5）在短路開始時(shí)鐵心要維持磁通不變，或者說(shuō)勵(lì)磁回路的電感不允許其電流突變，一次電流全部變換為二次電流，TA無(wú)誤差。這段時(shí)間雖短，一般為3－8ms,但可以被差動(dòng)保護(hù)所利用。TA飽和處理方法(1)為防止在區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和時(shí)可能引起的穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，裝置采用各相差電流的綜合諧波作為TA飽和的判據(jù)，其表達(dá)式如下：

In>Knxb*I1

其中In為某相差電流中的綜合諧波，I1為對(duì)應(yīng)相差電流的基波，Knxb為某一比例常數(shù)。 故障發(fā)生時(shí)，保護(hù)裝置利用差電流工頻變化量和制動(dòng)電流工頻變化量是否同步出現(xiàn)，先判出是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，如區(qū)外故障，投入TA飽和閉鎖判據(jù)，可靠防止TA飽和引起的比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。TA飽和處理方法(2)：高值比率差動(dòng)為避免區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)TA飽和等因素引起的比率差動(dòng)延時(shí)動(dòng)作，裝置設(shè)有一高比率和高起動(dòng)值的比率差動(dòng)保護(hù)，利用其比率制動(dòng)特性抗區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA飽和時(shí)能可靠正確動(dòng)作。高值比率差動(dòng)不判TA飽和。穩(wěn)態(tài)高值比率差動(dòng)的動(dòng)作方程如下：高值和低值差動(dòng)的配合1）區(qū)內(nèi)輕微故障，短路電流小，TA不飽和：低值比率差動(dòng)靈敏動(dòng)作2）區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障，短路電流大，TA飽和：低值閉鎖，高值動(dòng)作3）區(qū)外輕微故障，短路電流小，TA不飽和：差流為0，低值和高值都不動(dòng)作4）區(qū)外嚴(yán)重故障，短路電流大，TA飽和：低值閉鎖，高值差動(dòng)由于定值比較高，差流進(jìn)入不到動(dòng)作區(qū)，也不會(huì)動(dòng)作。3.3差動(dòng)保護(hù)TA斷線報(bào)警或閉鎖

內(nèi)部故障時(shí)，至少滿足以下條件中一個(gè)：（1）任一側(cè)負(fù)序相電壓大于2V（2）起動(dòng)后任一側(cè)任一相電流比起動(dòng)前增加（3）起動(dòng)后最大相電流大于1.2

Ie（4）同時(shí)有三路電流比啟動(dòng)前減小因此，差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后40ms內(nèi)，以上條件均不滿足，判為TA斷線。如此時(shí)“TA斷線閉鎖比率差動(dòng)投入”置1，則閉鎖差動(dòng)保護(hù)，并發(fā)差動(dòng)TA斷線報(bào)警信號(hào)，如控制字置0，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于出口，同時(shí)發(fā)差動(dòng)TA斷線報(bào)警信號(hào)。

3.3TA斷線報(bào)警功能

3.3.1各側(cè)三相電流回路TA斷線報(bào)警動(dòng)作判據(jù)：I2>0.04Ie+0.25×Imax式中，Ie：二次額定電流（1A或5A），I2：負(fù)序電流，Imax：最大相電流；滿足條件，延時(shí)10s后發(fā)相應(yīng)TA異常報(bào)警信號(hào)，異常消失，延時(shí)10S自動(dòng)返回。3.3.2差動(dòng)保護(hù)差流報(bào)警只有在相關(guān)差動(dòng)保護(hù)控制字投入時(shí)（與壓板投入無(wú)關(guān)），差流報(bào)警功能投入，滿足判據(jù)，延時(shí)10S報(bào)相應(yīng)差動(dòng)保護(hù)差流報(bào)警，不閉鎖差動(dòng)保護(hù)，差流消失，延時(shí)10S返回。為提高差流報(bào)警的靈敏度，采用比率制動(dòng)差流報(bào)警判據(jù)：

dI>di_bjzd

及dI>kbj×Ires

式中dI為差電流，di_bjzd為差流報(bào)警門檻，kbj為差流報(bào)警比率制動(dòng)系數(shù)，Ires為制動(dòng)電流。3.3.3差動(dòng)保護(hù)TA斷線報(bào)警或閉鎖對(duì)于正常運(yùn)行中TA瞬時(shí)斷線，差動(dòng)保護(hù)設(shè)有瞬時(shí)TA斷線判別功能。只有在相關(guān)差動(dòng)保護(hù)控制字及壓板均投入時(shí)，差動(dòng)保護(hù)TA斷線報(bào)警或閉鎖功能投入。內(nèi)部故障時(shí)，至少滿足以下條件中一個(gè)：（1）任一側(cè)負(fù)序相電壓大于2V（2）起動(dòng)后任一側(cè)任一相電流比起動(dòng)前增加（3）起動(dòng)后最大相電流大于1.2Ie（4）同時(shí)有三路電流比啟動(dòng)前減小而TA斷線時(shí)，以上條件均不符合。因此，差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后40ms內(nèi)，以上條件均不滿足，判為TA斷線。如此時(shí)“TA斷線閉鎖比率差動(dòng)投入”置1，則閉鎖差動(dòng)保護(hù)，并發(fā)差動(dòng)TA斷線報(bào)警信號(hào)，如控制字置0，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于出口，同時(shí)發(fā)差動(dòng)TA斷線報(bào)警信號(hào)。在發(fā)出差動(dòng)保護(hù)TA斷線信號(hào)后，消除TA斷線情況，復(fù)位裝置才能消除信號(hào)。在發(fā)電機(jī)變壓器組未并網(wǎng)前，TA斷線報(bào)警或閉鎖功能自動(dòng)退出。3.4TV斷線報(bào)警功能

3.4.1各側(cè)三相電壓回路TV斷線報(bào)警動(dòng)作判據(jù)：（1）正序電壓小于18V，且任一相電流大0.04In；（2）負(fù)序電壓3U2大于8V。發(fā)電機(jī)機(jī)端、主變高壓側(cè)TV滿足以上任一條件延時(shí)10S發(fā)相應(yīng)TV斷線報(bào)警信號(hào)，異常消失，延時(shí)10s后信號(hào)自動(dòng)返回。廠變低壓側(cè)TV滿足以上任一條件延時(shí)10S發(fā)相應(yīng)TV斷線報(bào)警信號(hào)，異常消失，手動(dòng)復(fù)歸。3.4.2發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓平衡功能發(fā)電機(jī)機(jī)端接入兩組電壓互感器，比較兩組電壓互感器的相間電壓、正序電壓是否一致來(lái)判斷TV斷線。動(dòng)作判據(jù)：

|UAB-Uab|>5V

|UBC-Ubc|>5V

|UCA-Uca|>5V

|U1-U1’|>3V滿足以上任一條件延時(shí)0.2S發(fā)TV斷線報(bào)警信號(hào)、并啟動(dòng)TV切換某一組TV斷線時(shí)，失磁、失步、過電壓、過勵(lì)磁、逆功率、頻率等相關(guān)保護(hù)不受影響如機(jī)端只有一組TV輸入，本功能可以選擇退出。3.5發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)

如右圖所示，差同方程同完全差動(dòng)保護(hù)一樣，電流參考方向規(guī)定由機(jī)端流向中性點(diǎn)為正方向大于50MW的發(fā)電機(jī)，每相定子繞組有二分支或二分支以上。可用機(jī)端TA和機(jī)尾某一分支上的TA組成發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)，如上圖所示。用TA和TA’電流互感器的二次電流構(gòu)成A相的不完全縱差保護(hù)。以此類推可構(gòu)成B相和C相的不完全縱差保護(hù)。以上圖中每相兩分支為例，當(dāng)外部短路和正常運(yùn)行時(shí)兩分支電流相等，TA的電流是TA’電流的兩倍。如果TA的變比是TA’變比的兩倍，那么外部短路和正常運(yùn)行時(shí)TA和TA’的二次電流相等，其相量差是零。當(dāng)然和也可取同一變比，在微機(jī)保護(hù)軟件中進(jìn)行變比的補(bǔ)償。而在定子繞組上發(fā)生相間短路時(shí)，無(wú)論是同一中性點(diǎn)的兩相間的短路還是不同中性點(diǎn)的兩相間的短路，該兩TA二次電流的相量差不再是零。所以不完全縱差保護(hù)可以保護(hù)相間短路。當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)，無(wú)論匝間短路發(fā)生的分支是電流互感器所在分支還是不是電流互感器所在分支，由于定子各分支繞組間互感的影響該兩TA二次電流的相量差也不再是零。所以發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)也可保護(hù)匝間短路。此外不完全縱差保護(hù)對(duì)分支的開焊故障也能起到保護(hù)作用。3.6發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)

如右圖所示，差同方程同完全差動(dòng)保護(hù)一樣，電流參考方向規(guī)定由機(jī)端流向中性點(diǎn)為正方向在一些大型機(jī)組上，每相兩路分支在中性點(diǎn)的端子全部引出，所以可以裝設(shè)裂相橫差保護(hù)，作為內(nèi)部故障時(shí)的另一重要主保護(hù)。裂相橫差原理接線圖如圖所示，當(dāng)定子繞組發(fā)生一分支的匝間短路(K1)、同相不同分支間的匝間短路(K3)和不同相兩分支相間短路(K2)時(shí)，裂相橫差保護(hù)均能動(dòng)作；對(duì)于大負(fù)荷時(shí)一分支開焊(K4)時(shí)，裂相橫差保護(hù)也有反應(yīng)。因此裂相橫差保護(hù)也是發(fā)電機(jī)定子繞組所有內(nèi)部故障的主保護(hù)。RCS-985中，裂相橫差保護(hù)采用比率制動(dòng)原理，動(dòng)作判據(jù)和縱差保護(hù)一樣，具有很高的靈敏度。發(fā)電機(jī)裂相差動(dòng)保護(hù)定值序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1裂相比率差動(dòng)起動(dòng)定值0.10-1.50(Ie)0.01(Ie)2裂相差動(dòng)速斷定值2.00–14.00(Ie)0.01(Ie)3裂相比率差動(dòng)起始斜率0.00-0.100.014裂相比率差動(dòng)最大斜率0.40–0.600.015差動(dòng)保護(hù)跳閘控制字0000-FFFF1以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1差動(dòng)速斷投入0，12比率差動(dòng)投入0，13TA斷線閉鎖比率差動(dòng)0，13.7工頻變化量電流差動(dòng)保護(hù)?I=IK-IN工頻變化量的物理解釋線性系統(tǒng)疊加原理的應(yīng)用工頻變化量差動(dòng)動(dòng)作方程

工頻變化量動(dòng)作特性工頻變化量比例差動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

1.只反映故障分量，不受發(fā)電機(jī)、變壓器正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流的影響過渡電阻影響很小2.采用高比率制動(dòng)系數(shù)抗TA飽和

3.提高了發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)保護(hù)的靈敏度，區(qū)外故障不會(huì)誤動(dòng)四發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)4.1發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)每相繞組為兩分支或多分支時(shí)，在中心點(diǎn)處如果三相最后構(gòu)成兩個(gè)中性點(diǎn)，在這兩個(gè)中心點(diǎn)的連線上裝有一個(gè)TA，反應(yīng)該TA二次電流的保護(hù)就稱作單元件的橫差保護(hù)當(dāng)正常運(yùn)行和繞組的外部發(fā)生短路時(shí)，各個(gè)分支電勢(shì)相同。兩個(gè)中性點(diǎn)等電位，兩中性點(diǎn)連線上的電流為零，或者說(shuō)僅為不平衡電流，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)某相上的某一分支發(fā)生匝間短路時(shí)、當(dāng)繞組間發(fā)生相間短路時(shí)、當(dāng)某一分支繞組開焊時(shí)，兩中性點(diǎn)出現(xiàn)電位差。在兩中性點(diǎn)連線上出現(xiàn)電流。所以該橫差保護(hù)可以保護(hù)繞組的匝間短路、繞組的相間短路和分支開焊的故障。當(dāng)然對(duì)于小匝數(shù)的匝間短路保護(hù)靈敏度可能不夠。1.高定值段橫差保護(hù)：動(dòng)作方程：其定值按躲過外部三相短路時(shí)的最大不平衡電流整定，建議取為為發(fā)電機(jī)一次額定電流，為橫差TA變比

2.靈敏段橫差保護(hù)本保護(hù)采用相電流比率制動(dòng)原理的橫差保護(hù)。其動(dòng)作方程為：式中為橫差保護(hù)TA二次電流。為靈敏段橫差保護(hù)的電流定值，按躲發(fā)電機(jī)額定電流下的不平衡電流整定，建議取為。為三相電流中的最大相電流。為發(fā)電機(jī)的額定電流。為單元件橫差保護(hù)電流制動(dòng)系數(shù)，推薦值為1.5。和在定值單中需要整定。靈敏段橫差保護(hù)的特點(diǎn)：①由于采用了最大相電流比率制動(dòng)原理，有效地防止了在外部短路時(shí)保護(hù)的誤動(dòng)，因此靈敏段橫差保護(hù)的定值可不像高定值段橫差保護(hù)那樣按躲外部三相短路時(shí)的最大不平衡電流整定，而只需按躲發(fā)電機(jī)額定電流下的不平衡電流整定。②在上述動(dòng)作方程中引入了浮動(dòng)門檻，所以在正常運(yùn)行中不平衡電流緩慢增大時(shí)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。③當(dāng)勵(lì)磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)由于氣隙磁通發(fā)生畸變，由于同一相的兩個(gè)分支并不一定位于同一定子槽中而產(chǎn)生不同的感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生的環(huán)流會(huì)使靈敏段與高定值段的橫差保護(hù)都可能會(huì)動(dòng)作。所以它們可以兼作水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)沒有專門的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)出信號(hào)后，運(yùn)行人員應(yīng)設(shè)法停機(jī)。如果在這期間又發(fā)生了轉(zhuǎn)子另外一點(diǎn)短路形成兩點(diǎn)接地，本保護(hù)可瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。對(duì)于裝設(shè)有專門的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)的中、小型汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)發(fā)出信號(hào)后應(yīng)投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。此時(shí)為避免發(fā)生瞬間兩點(diǎn)接地時(shí)本橫差保護(hù)誤動(dòng)，本橫差保護(hù)可切換為帶(0.5~1)秒延時(shí)動(dòng)作于跳閘。4.2縱向零序電壓保護(hù)縱向零序過電壓保護(hù)需從裝于機(jī)端的專用的電壓互感器的開口三角處取得零序電壓，該TV一次繞組的中性點(diǎn)不是接地而是與發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)相連，如圖所示。所以該TV開口三角處取得的電壓實(shí)際上反應(yīng)的是機(jī)端T點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)N點(diǎn)的零序電壓在正常運(yùn)行、外部短路時(shí)故開口三角輸出電壓為：故縱向零序過電壓保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地短路時(shí)，例如圖中C相繞組發(fā)生單相接地短路時(shí)，由于C相機(jī)端對(duì)N點(diǎn)的電壓不變，，所以縱向零序電壓仍為零。因此該保護(hù)不能保護(hù)定子接地短路。需要指出，此時(shí)機(jī)端對(duì)地是會(huì)出現(xiàn)零序電壓的。但本保護(hù)不反應(yīng)機(jī)端對(duì)地的零序電壓。如果發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路。例如A相某一分支繞組發(fā)生匝間短路，如圖所示。短路匝數(shù)占總匝數(shù)的百分?jǐn)?shù)a。此時(shí)A相機(jī)端對(duì)N點(diǎn)電壓由于部分匝數(shù)被短接故：

而B、C相機(jī)端對(duì)N點(diǎn)電壓不變，電壓為：故開口三角輸出電壓為：縱向零序過電壓保護(hù)可以動(dòng)作，所以該保護(hù)可保護(hù)同分支的匝間短路。同理在同相不同分支繞組間短路時(shí)和在繞組內(nèi)的相間短路時(shí)都會(huì)造成各相機(jī)端對(duì)中性點(diǎn)的電壓幅值發(fā)生變化，從而會(huì)出現(xiàn)縱向（機(jī)端對(duì)中性點(diǎn)）零序電壓。所以縱向零序過電壓保護(hù)也可以保護(hù)這些故障類型。1.高定值段縱向零序過電壓匝間短路保護(hù)

：其動(dòng)作電壓按躲各種情況下的最大不平衡電壓整定。建議取為（8~12）V。2.靈敏段縱向零序過電壓匝間短路保護(hù)：

Uzo＞［１＋Ｋzo×Im/Ie］×Uzozd

Im=3×I2

Imax<Ie

Im=(Imax–Ie)＋3×I2

Imax≥Ie

式中Uzozd為零序電壓定值,Imax為發(fā)電機(jī)機(jī)端最大相電流,I2為發(fā)電機(jī)機(jī)端負(fù)序電流，Ie為發(fā)電機(jī)額定電流,Kzo為制動(dòng)系數(shù)。電流比率制動(dòng)原理匝間保護(hù)能保證外部故障時(shí)不誤動(dòng),內(nèi)部故障時(shí)靈敏動(dòng)作,由于采用了電流比率制動(dòng)的判據(jù)，零序電壓定值只需按躲過正常運(yùn)行時(shí)最大不平衡電壓整定，因此提高了發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間短路時(shí)保護(hù)的靈敏度。匝間保護(hù)一般經(jīng)短延時(shí)（0.10S～0.20S）出口。發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)定值序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1橫差電流定值0.10–50.00A0.01A2橫差電流高定值0.10–50.00A0.01A3橫差保護(hù)相電流制動(dòng)系數(shù)0.10–10.000.014橫差延時(shí)（轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后）0.00–10.00S0.01S5縱向零序電壓定值1–10.00V0.01V6縱向零序電壓高定值2–20.00V0.01V7電流制動(dòng)系數(shù)0.10–10.000.018縱向零序電壓保護(hù)延時(shí)0.10–10.00S0.01S9跳閘控制字0000-FFFF1以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1橫差保護(hù)投入0，12橫差保護(hù)高定值段投入0，13零序電壓投入0，14零序電壓經(jīng)相電流制動(dòng)0，15零序電壓經(jīng)工頻變化量方向閉鎖0，16零序電壓高定值段投入0，17工頻變化量方向匝間保護(hù)投入0，1發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)邏輯框圖發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)邏輯框圖縱向零序電壓保護(hù)邏輯框圖五發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組與鐵芯間的絕緣損壞將引起定子繞組的單相接地短路。如果發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)是絕緣不接地的，此時(shí)接地點(diǎn)的接地電流是發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)的電容電流。該電流較大時(shí)非但燒傷定子繞組的絕緣還會(huì)燒損鐵芯，還會(huì)將多層鐵芯疊片燒接在一起在故障點(diǎn)形成渦流，使鐵芯進(jìn)一步加速熔化導(dǎo)致鐵芯嚴(yán)重?fù)p傷。為了確保發(fā)電機(jī)的安全應(yīng)不使發(fā)電機(jī)的單相接地短路發(fā)展成相間短路或匝間短路因此應(yīng)該使單相接地故障處不產(chǎn)生電弧或者使接地電弧瞬間熄滅。這個(gè)不產(chǎn)生電弧的最大接地電流被定義為發(fā)電機(jī)單相接地的安全電流。該電流與發(fā)電機(jī)的額定電壓有關(guān)。目前發(fā)電機(jī)單相接地的安全電流如無(wú)制造廠提供的規(guī)定值可以下表所列數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)單相接地電流小于表上的安全電流時(shí)，定子接地保護(hù)動(dòng)作后只發(fā)信號(hào)而不跳閘。調(diào)度人員應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷、平穩(wěn)停機(jī)，以免再發(fā)生一點(diǎn)接地形成很大的短路電流而燒壞發(fā)電機(jī)。當(dāng)單相接地電流大于表上的安全電流時(shí)，定子接地保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。

發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)發(fā)電機(jī)接地電流允許值(A)發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)發(fā)電機(jī)接地電流允許值(A)6.3及以下413.8~15.752（氫冷發(fā)電機(jī)可取為2.5A）10.5318~2015.1零序電壓定子接地保護(hù)假設(shè)在右圖中F點(diǎn)的A相繞組發(fā)生接地短路。F點(diǎn)到中性點(diǎn)的匝數(shù)占該相繞組總匝數(shù)的百分比為a。此時(shí)機(jī)端T點(diǎn)各相的對(duì)地（對(duì)A相的F點(diǎn)）電壓為：所以機(jī)端T點(diǎn)對(duì)地的零序電壓為：零序電壓值隨短路點(diǎn)位置a的變化而變化的關(guān)系如圖所示。在機(jī)端單相接地時(shí)零序電壓最大，在中性點(diǎn)處接地時(shí)零序電壓為零?；阈螂妷罕Ｗo(hù)發(fā)電機(jī)85～95％的定子繞組單相接地,在中性點(diǎn)N附近發(fā)生接地故障，保護(hù)有死區(qū)。基波零序電壓保護(hù)設(shè)兩段定值，一段為靈敏段，另一段為高定值段。1.靈敏段基波零序電壓保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)時(shí),其動(dòng)作方程為:

Un0＞U0zd式中Un0為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓，U0zd為零序電壓定值。靈敏段動(dòng)作于跳閘時(shí)，還需主變高、中壓側(cè)零序電壓閉鎖，以防止區(qū)外故障時(shí)定子接地基波零序電壓靈敏段誤動(dòng)。對(duì)于RCS-985A、RCS-985B、RCS-985G裝置，零序電壓取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處，靈敏段動(dòng)作于跳閘時(shí)，需經(jīng)機(jī)端開口三角零序電壓閉鎖，這主要是為了防止在高、中壓側(cè)發(fā)生接地短路時(shí)，高、中壓側(cè)的零序電壓經(jīng)過變壓器繞組間的耦合電容傳遞到低壓側(cè)，造成靈敏段的零序過電壓保護(hù)誤動(dòng)。因此當(dāng)高、中壓側(cè)的零序電壓大于40V時(shí)將靈敏段的零序過電壓保護(hù)閉鎖

2.高定值段基波零序電壓保護(hù)，取中性點(diǎn)零序電壓為動(dòng)作量，動(dòng)作方程為：

Un0＞U0hzd

高定值段可單獨(dú)整定動(dòng)作于跳閘。5.2三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)上述基波零序過電壓保護(hù)對(duì)于中性點(diǎn)附近的單相接地短路是存在死區(qū)的。雖然正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)的電壓很低，發(fā)電機(jī)的定子繞組又是全絕緣的，中性點(diǎn)附近發(fā)生接地短路的幾率較少。但是不能完全排除中性點(diǎn)附近發(fā)生接地短路的可能性。因此規(guī)程規(guī)定對(duì)容量小于100MW的發(fā)電機(jī)變壓器組中的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)中可只裝設(shè)保護(hù)范圍不小于90%的基波零序過電壓保護(hù)。但對(duì)容量大于等于100MW的發(fā)電機(jī)變壓器組中的發(fā)電機(jī)一定要配置能對(duì)100%的定子繞組發(fā)生接地短路的保護(hù)。100%的定子繞組接地短路保護(hù)的一種方案是用三次諧波電壓和基波零序過電壓兩種保護(hù)聯(lián)合構(gòu)成。三次諧波電壓定子接地保護(hù)對(duì)于中性點(diǎn)附近的單相接地短路有很高的靈敏度，它與基波零序過電壓保護(hù)正好有互補(bǔ)性。所以可用這兩個(gè)保護(hù)聯(lián)合構(gòu)成100%的定子繞組接地短路保護(hù)。正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端與中性點(diǎn)處的三次諧波電壓的特征：發(fā)電機(jī)每相對(duì)地電容Cg各一半分接在機(jī)端和中性點(diǎn)處。發(fā)電機(jī)外接元件的每相對(duì)地電容Ct接于機(jī)端。發(fā)電機(jī)三次諧波的相電勢(shì)為E3。由于正常運(yùn)行時(shí)三相的三次諧波電壓的幅值和相位相同，所以在三次諧波等值電路圖中機(jī)端T處三相可連在一起，中性點(diǎn)N處三相本來(lái)就連在一起，構(gòu)成如圖所示三相三次諧波等值電路圖。各處的電容是單相電容的三倍。發(fā)電機(jī)的電阻、電抗、電導(dǎo)相對(duì)于電納來(lái)說(shuō)很小，可忽略不計(jì)。由上圖可以得到發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端和中性點(diǎn)三次諧波電壓之比：定子繞組單相接地短路時(shí)機(jī)端與中性點(diǎn)處的三次諧波電壓的特征：設(shè)短路點(diǎn)F到中性點(diǎn)N的匝數(shù)占總匝數(shù)的百分比為a，由等效電路得：據(jù)電壓公式可畫出UT3~a，UN3~a的關(guān)系曲線如圖所示。所以如果以UT3>UN3作為動(dòng)作方程的話，該繼電器在金屬性短路情況下可保護(hù)從中性點(diǎn)起50%的繞組上的單相接地短路。且短路點(diǎn)越近中性點(diǎn)保護(hù)越靈敏。1.三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)三次諧波電壓比率判據(jù)只保護(hù)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)25％左右的定子接地，機(jī)端三次諧波電壓取自機(jī)端開口三角零序電壓，中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV。三次諧波保護(hù)動(dòng)作方程:

U3T／U3N

＞K3WZD

式中:U3T、U3N為機(jī)端和中性點(diǎn)三次諧波電壓值,K3wzd為三次諧波電壓比值整定值。 機(jī)組并網(wǎng)前后，機(jī)端等值容抗有較大的變化，因此三次諧波電壓比率關(guān)系也隨之變化，本裝置在機(jī)組并網(wǎng)前后各設(shè)一段定值，隨機(jī)組出口斷路器位置接點(diǎn)變化自動(dòng)切換。三次諧波電壓比率判據(jù)可選擇動(dòng)作于跳閘或信號(hào)。2.三次諧波電壓差動(dòng)定子接地保護(hù)：三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)：式中U3T和U3N為機(jī)端、中性點(diǎn)三次諧波電壓向量，Kt為自動(dòng)跟蹤調(diào)整系數(shù)向量，Kre為三次諧波差動(dòng)比率定值。本判據(jù)在機(jī)組并網(wǎng)后且負(fù)荷電流大于0.2Ie(發(fā)電機(jī)額定電流)時(shí)自動(dòng)投入。三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)動(dòng)作于信號(hào)。5.3外加電源式發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)三相定子繞組對(duì)地是絕緣的，而在定子繞組發(fā)生接地短路時(shí)這種對(duì)地絕緣性能被破壞，所以如果在定子繞組與大地之間加入一個(gè)非50Hz的另一個(gè)頻率的電源，那么定子繞組接地時(shí)，該電源回路就經(jīng)過大地流過一個(gè)該頻率的故障電流。利用該電流增大后該頻率的電壓和電流的比值（該比值正比于接地電阻的大?。┑慕档偷奶卣骺梢詷?gòu)成相應(yīng)的保護(hù)，來(lái)檢測(cè)定子繞組的接地故障。這種保護(hù)稱作接地電阻定子接地保護(hù)，從原理上講在理想情況下其靈敏度與接地故障在定子繞組上的位置無(wú)關(guān)，所以可構(gòu)成100%的定子接地故障保護(hù)。而且在發(fā)電機(jī)開機(jī)之前本保護(hù)就可檢測(cè)出定子接地故障。

外加電源式發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)配置示意圖：圖中為從中性點(diǎn)接地變壓器l、n接入20Hz電源。1.接地電阻定子接地判據(jù)：接地電阻判據(jù)與定子繞組的接地點(diǎn)無(wú)關(guān)，可以反映發(fā)電機(jī)100%的定子繞組單相接地。 接地電阻判據(jù)反映發(fā)電機(jī)定子繞組接地電阻的大小，設(shè)有兩段接地電阻定值，高定值段作用于報(bào)警，低定值段作用于延時(shí)跳閘，延時(shí)可分別整定。其動(dòng)作方程為：

報(bào)警判據(jù)為：

式中為發(fā)電機(jī)定子繞組接地電阻，和分別為發(fā)電機(jī)定子繞組接地電阻的高、低定值。2.接地電流定子接地判據(jù)：考慮到當(dāng)接地點(diǎn)靠近發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，檢測(cè)量中的基波分量會(huì)明顯增加，導(dǎo)致檢測(cè)量中低頻故障分量的檢測(cè)靈敏度受到影響。為了提高此種情況下保護(hù)的靈敏度，增設(shè)接地電流輔助判據(jù)。接地電流判據(jù)能夠反映距發(fā)電機(jī)機(jī)端80～90％的定子繞組單相接地，而且接地點(diǎn)越靠近發(fā)電機(jī)機(jī)端其靈敏度越高，因此能夠很好的與接地電阻判據(jù)構(gòu)成高靈敏的100%定子接地保護(hù)方案。接地電流判據(jù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子接地電流的大小，其動(dòng)作方程為:

式中為發(fā)電機(jī)定子接地電流（不經(jīng)數(shù)字濾波），為接地電流定值。發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)定值序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1零序電壓定值1.00–20.00V0.01V2零序電壓高定值1.00–20.00V0.01V3零序電壓延時(shí)0.00–10.00S0.01S4并網(wǎng)前三次諧波比率定值0.50–10.000.015并網(wǎng)后三次諧波比率定值0.50–10.000.016三次諧波差動(dòng)比率定值0.10–2.000.017三次諧波保護(hù)延時(shí)0.00–10.00S0.01S8跳閘控制字0000–FFFF以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1零序電壓保護(hù)報(bào)警投入0，12零序電壓保護(hù)跳閘投入0，13三次諧波電壓比率判據(jù)投入0，14三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)投入0，15三次諧波電壓保護(hù)報(bào)警投入0，16三次諧波電壓比率跳閘投入0，17零序電壓高定值段跳閘投入0，1發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)邏輯框圖基波零序電壓定子接地保護(hù)邏輯框圖三次諧波電壓定子接地保護(hù)邏輯框圖六發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地當(dāng)勵(lì)磁繞組及其相連的直流回路發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒有形成短路回路，接地點(diǎn)并沒有故障電流，所以并不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。但是如果繼發(fā)第二點(diǎn)接地故障時(shí)，接地點(diǎn)流過的故障電流將燒傷轉(zhuǎn)子本體。部分轉(zhuǎn)子繞組被短接，勵(lì)磁繞組中電流增加將因過熱而燒傷。部分勵(lì)磁繞組被短接以后氣隙磁場(chǎng)發(fā)生的畸變會(huì)造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)的加?。ㄟ@一點(diǎn)對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)尤其嚴(yán)重）此外兩點(diǎn)接地后還可能發(fā)生軸系和汽輪機(jī)的磁化。這些都將嚴(yán)量威脅發(fā)電機(jī)的安全。所以水輪發(fā)電機(jī)和大型發(fā)電機(jī)只裝設(shè)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)，不再裝設(shè)專門的勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)。當(dāng)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)信號(hào)后為了它們的安全應(yīng)立即轉(zhuǎn)移負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的停機(jī)檢修。萬(wàn)一在此期間發(fā)生了兩點(diǎn)接地，可用高靈敏的單元件橫差保護(hù)兼顧轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)而瞬時(shí)跳閘。中、小型汽輪發(fā)電機(jī)除裝設(shè)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)外還需裝設(shè)專門的轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。在一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)信號(hào)后應(yīng)立即投入兩點(diǎn)接地保護(hù)，機(jī)組還允許繼續(xù)運(yùn)行。為避免發(fā)生瞬間的兩點(diǎn)接地時(shí)不必要地停機(jī)，兩點(diǎn)接地保護(hù)應(yīng)延時(shí)(0.5~1.0)秒動(dòng)作于停機(jī)。同時(shí)高靈敏的單元件橫差保護(hù)也加一(0.5~1.0)秒的延時(shí)。6.1切換采樣式（乒乓式）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)

設(shè)在轉(zhuǎn)子繞組的K處發(fā)生經(jīng)對(duì)地絕緣電阻為Rg的一點(diǎn)接地短路。K點(diǎn)到轉(zhuǎn)子正電壓端的繞組匝數(shù)占轉(zhuǎn)子總繞組匝數(shù)的百分比為a。S1和S2為兩個(gè)電子開關(guān)，由時(shí)鐘脈沖控制它們輪流導(dǎo)通（約每秒鐘一次）。轉(zhuǎn)子繞組上的電壓U和S1、S2兩端的電壓U1、U2為保護(hù)裝置的測(cè)量值。U1的電壓上端為正，下端為負(fù)。U2的電壓下端為正，上端為負(fù)。由于短路點(diǎn)位置a和對(duì)地絕緣電阻Rg是兩個(gè)未知數(shù)，因而需在下述兩種狀態(tài)下列出兩個(gè)方程進(jìn)行聯(lián)立求解。在立方程式時(shí)可把兩個(gè)接地點(diǎn)直接相連來(lái)分析。在保護(hù)裝置RCS985內(nèi)部狀態(tài)1：S1斷開、S2閉合，測(cè)得U1和U。據(jù)接點(diǎn)電流定理可得：

狀態(tài)2：S1閉合、S2斷開，測(cè)得U2和U。據(jù)接點(diǎn)電流定理可得：

聯(lián)立求解上兩式可以求得Rg和a。在這兩種狀態(tài)間隔的短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組兩端的電壓U認(rèn)為不變時(shí)，求得Rg和a為：

繼電器動(dòng)作方程為：

在RCS-985保護(hù)中Rset定值分兩段。靈敏段動(dòng)作于信號(hào)，定值一般可整定為20-80KΩ，普通段帶延時(shí)可動(dòng)作于信號(hào)或跳閘（可選擇）。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)和空冷或氫冷的汽輪發(fā)電機(jī)普通段定值可整定為20KΩ，對(duì)直接水冷的汽輪發(fā)電機(jī)普通段定值可整定為2.5KΩ。6.2轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)若轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作于報(bào)警方式，當(dāng)轉(zhuǎn)子接地電阻Rg小于普通段整定值，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)投入轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，當(dāng)接地位置α改變達(dá)一定值時(shí)(裝置內(nèi)固定為3%),判為轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地，動(dòng)作于跳閘。為提高轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)的可靠性，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)可經(jīng)控制字選擇“經(jīng)定子側(cè)二次諧波電壓閉鎖”。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地定值序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1一點(diǎn)接地靈敏段電阻定值0.10–100.00kΩ0.01kΩ2一點(diǎn)接地電阻定值0.10–100.00kΩ0.01kΩ3一點(diǎn)接地延時(shí)0.00–10.00S0.01S4兩點(diǎn)接地二次諧波電壓定值0.10–10.00V0.01V5兩點(diǎn)接地延時(shí)定值0.00-10.00S0.01S6跳閘控制字0000–FFFF1以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1一點(diǎn)接地靈敏段信號(hào)投入0，12一點(diǎn)接地信號(hào)投入0，13一點(diǎn)接地跳閘投入0，14兩點(diǎn)接地保護(hù)投入0，15兩點(diǎn)接地二次諧波電壓投入0，1轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地邏輯圖轉(zhuǎn)子二點(diǎn)接地邏輯圖七發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)

發(fā)電機(jī)的失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁全部消失或部分消失的故障。引起發(fā)電機(jī)失磁的原因是轉(zhuǎn)子繞組的故障、勵(lì)磁機(jī)的故障、自動(dòng)滅磁開關(guān)的誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件的損壞或回路故障以及誤操作。

發(fā)電機(jī)失磁對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響:⒈發(fā)電機(jī)從原先向系統(tǒng)輸出無(wú)功功率Q1到需從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率Q2，系統(tǒng)將出現(xiàn)的無(wú)功差額Q1+Q2。發(fā)電機(jī)的容量在系統(tǒng)中占的比重越大，對(duì)系統(tǒng)的影響也越大。如果系統(tǒng)沒有足夠的無(wú)功儲(chǔ)備，則無(wú)功嚴(yán)重的缺額將造成機(jī)端和電力系統(tǒng)中鄰近的某些點(diǎn)的電壓嚴(yán)重下降甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。⒉由于電壓下降，系統(tǒng)中其它發(fā)電機(jī)在自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置的作用下將增加其無(wú)功輸出，這可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的過電流。如果因此造成它們保護(hù)的誤動(dòng)將進(jìn)一步擴(kuò)大事故。失磁對(duì)失磁發(fā)電機(jī)的影響:⒈在轉(zhuǎn)子回路和轉(zhuǎn)子本體表層將產(chǎn)生頻率為fg-fs的差頻電流。造成轉(zhuǎn)子的局部過熱甚至灼傷。⒉定子電流的增大將造成定子過熱。⒊在異步力矩的作用下發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生振動(dòng)。水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)由于設(shè)計(jì)的異步平均轉(zhuǎn)矩的最大值較小，縱軸（d）和橫軸（q）的不對(duì)稱程度更大。因而如果在重負(fù)荷下失磁會(huì)造成機(jī)組的嚴(yán)重振動(dòng)而危及機(jī)組的安全。

發(fā)電機(jī)允許失磁運(yùn)行的條件:

如果系統(tǒng)有充足的無(wú)功儲(chǔ)備，失磁后系統(tǒng)電壓不致嚴(yán)重下降的話發(fā)電機(jī)可以不解列。但要將負(fù)荷減到40~50%的額定負(fù)荷，以減小轉(zhuǎn)差率s。這樣，允許失磁機(jī)組運(yùn)行15~30分鐘。t0:正常運(yùn)行t1:進(jìn)入靜穩(wěn)圓t2:進(jìn)入異步圓發(fā)電機(jī)機(jī)端正序測(cè)量阻抗失磁后的變化軌跡（1）定子側(cè)阻抗判據(jù)：阻抗圓：異步阻抗圓或靜穩(wěn)邊界圓，阻抗電壓量取發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電壓，電流量取發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)正序電流。動(dòng)作方程為：

XA：對(duì)于靜穩(wěn)邊界圓，可按系統(tǒng)阻抗整定，對(duì)于異步阻抗圓，XA=0.5X'd；

XB：隱極機(jī)一般取Xd＋0.5X'd，凸極機(jī)一般取0.5（Xd＋Xq）+0.5X'd。對(duì)于阻抗判據(jù)，可以選擇與無(wú)功反向判據(jù)結(jié)合：

Q<－Qzd對(duì)于靜穩(wěn)阻抗繼電器，特性如圖1，圖中陰影部分為動(dòng)作區(qū)，圖中虛線為無(wú)功反向動(dòng)作邊界。對(duì)于異步阻抗繼電器，特性如圖2。阻抗繼電器輔助判據(jù)：

a.正序電壓≥6Vb.負(fù)序電壓U2<0.1Un（發(fā)電機(jī)額定電壓）。

c.發(fā)電機(jī)電流≥0.1Ie（發(fā)電機(jī)額定電流）。圖1.靜穩(wěn)阻抗繼電器圖2.異步阻抗繼電器（2）低電壓判據(jù)：一般取母線三相電壓，也可選擇發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓。三相同時(shí)低電壓判據(jù)：

Upp<Ulezd對(duì)于取自母線電壓，TV斷線時(shí)閉鎖本判據(jù)。取自機(jī)端三相電壓，一組TV斷線時(shí)自動(dòng)切換至另一組正常TV。（3）轉(zhuǎn)子側(cè)判據(jù)：

a.轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)：

Ur<Ur1zd

b.發(fā)電機(jī)的變勵(lì)磁電壓判據(jù)

Ur<Krel*Xdz*(P–Pt)*Uf0

式中Xdz=Xd+Xs，Xd為發(fā)電機(jī)同步電抗標(biāo)幺值，Xs為系統(tǒng)聯(lián)系電抗標(biāo)幺值。

P為發(fā)電機(jī)輸出功率標(biāo)幺值

Pt為發(fā)電機(jī)凸極功率幅值標(biāo)幺值對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)Pt=0對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)Pt=0.5*(1/Xqz-1/Xdz)

Uf0為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁空載額定電壓有名值

Krel為可靠系數(shù)失磁故障時(shí)如Ur突然下降到零或負(fù)值，勵(lì)磁低電壓判據(jù)迅速動(dòng)作（在發(fā)電機(jī)實(shí)際抵達(dá)靜穩(wěn)極限之前），失磁或低勵(lì)故障時(shí)，Ur逐漸下降到零或減至某一值，變勵(lì)磁低電壓判據(jù)動(dòng)作。低勵(lì)、失磁故障將導(dǎo)致機(jī)組失步，失步后Ur和發(fā)電機(jī)輸出功率作大幅度波動(dòng)，通常會(huì)使勵(lì)磁電壓判據(jù)、變勵(lì)磁電壓判據(jù)周期性地動(dòng)作與返回，因此低勵(lì)、失磁故障的勵(lì)磁電壓元件在失步后（進(jìn)入靜穩(wěn)邊界圓）延時(shí)返回。（4）減出力判據(jù)： 減出力采用有功功率判據(jù)：P>Pzd失磁導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步后，發(fā)電機(jī)輸出功率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，P取一個(gè)振蕩周期內(nèi)的平均值。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值1序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1阻抗定值10.00-100.00Ω0.01Ω2阻抗定值20.00-100.00Ω0.01Ω3無(wú)功反向定值0.01–50.00%0.01%4轉(zhuǎn)子低電壓定值1.0–500.00V0.01V5轉(zhuǎn)子空載電壓定值1.0–500.00V0.01V6轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)系數(shù)定值0.10–10.00(pu)0.01(pu)7發(fā)電機(jī)凸極功率0.00–30.00%0.01%8低電壓定值10.00–100.00V0.01V9減出力有功定值10–100.00%0.01%10I段延時(shí)0.10–10.00S0.01S11II段延時(shí)0.10–10.00S0.01S12III段延時(shí)0.10–10.00S0.01S13IV段延時(shí)0.10–60.00分0.01分14I段跳閘控制字0000-FFFF115II段跳閘控制字0000-FFFF116III段跳閘控制字0000-FFFF117IV段跳閘控制字0000-FFFF1發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值2以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1I段阻抗判據(jù)投入0，12I段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入0，13I段減出力判據(jù)投入0，14II段母線電壓判據(jù)投入0，15II段阻抗判據(jù)投入0，16II段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入0，17III段阻抗判據(jù)投入0，18III段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入0，19IV段阻抗判據(jù)投入0，110IV段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入0，111III段投信號(hào)0，112阻抗圓特性選擇0，10：靜穩(wěn)圓1：異步圓13無(wú)功反向判據(jù)投入0，114低電壓判據(jù)電壓選擇0，10:母線電壓1:機(jī)端電壓失磁保護(hù)Ⅰ段裝置設(shè)由四段失磁保護(hù)功能，失磁保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作于減出力，Ⅱ段經(jīng)母線電壓低動(dòng)作于跳閘，Ⅲ段可動(dòng)作于信號(hào)或跳閘，Ⅳ段經(jīng)較長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。失磁保護(hù)Ⅰ段用于減出力。失磁保護(hù)Ⅰ段投入，發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，降低原動(dòng)機(jī)出力使發(fā)電機(jī)輸出功率減至整定值。失磁保護(hù)II段失磁保護(hù)Ⅱ段：發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，主變高壓側(cè)母線電壓低于整定值（根據(jù)選擇，可取機(jī)端電壓），保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。失磁Ⅱ段判據(jù)選擇時(shí)，除了母線低電壓判據(jù)外，定子阻抗判據(jù)建議投入。不推薦只投母線電壓判據(jù)和轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)的方式。失磁保護(hù)Ⅲ段

失磁保護(hù)Ⅲ段可動(dòng)作于報(bào)警，也可動(dòng)作于切換備用勵(lì)磁或跳閘。失磁保護(hù)Ⅳ段失磁保護(hù)Ⅳ段為長(zhǎng)延時(shí)段，只判定子阻抗元件，在減出力、切換備用勵(lì)磁等措施無(wú)效的情況下，動(dòng)作于跳閘。八發(fā)電機(jī)失步保護(hù)中、小型的發(fā)電機(jī)一般不裝設(shè)失步保護(hù)。當(dāng)機(jī)組與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩失步時(shí)，由運(yùn)行人員處理。但對(duì)于300MW及以上的大型發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專門的失步保護(hù)和失步預(yù)測(cè)保護(hù)。一、裝設(shè)失步保護(hù)的必要性：㈠大型的發(fā)電機(jī)--變壓器組的電抗較大，如果外接系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，在振蕩時(shí)振蕩中心往往在機(jī)端或變壓器內(nèi)。振蕩中機(jī)端電壓周期性地大幅度地上、下變化，將導(dǎo)致廠用輔機(jī)的工作遭到嚴(yán)重的破壞，甚至導(dǎo)致全廠停機(jī)、停爐、停電。㈡當(dāng)振蕩中心在機(jī)端附近時(shí)，流過發(fā)電機(jī)的最大振蕩電流接近于機(jī)端三相短路電流。如果此電流較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)出現(xiàn)將使發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)熱，電磁力使發(fā)電機(jī)的端部受機(jī)械損傷。㈢振蕩時(shí)軸系周期性的扭力將使大軸受到嚴(yán)重扭傷，縮短運(yùn)行壽命。㈣滑差周期性的變化使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生差頻的感應(yīng)電流，將造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。㈤大型機(jī)組與系統(tǒng)的振蕩可能導(dǎo)致系統(tǒng)解列甚至崩潰。第三部分特性是電抗線，圖中③，它把動(dòng)作區(qū)一分為二，電抗線以上為I段（U），電抗線以下為II段（D）。阻抗軌跡順序穿過四個(gè)區(qū)時(shí)位于電抗線以下，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)，位于電抗線以上，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組外，兩種情況下滑極次數(shù)可分別整定。保護(hù)可動(dòng)作于報(bào)警信號(hào),也可動(dòng)作于跳閘。失步保護(hù)可以識(shí)別的最小振蕩周期為120ms。失步保護(hù)阻抗元件計(jì)算采用發(fā)電機(jī)正序電壓、正序電流，阻抗軌跡在各種故障下均能正確反映。保護(hù)采用三元件失步繼電器動(dòng)作特性,如圖所示：第一部分是透鏡特性，圖中①，它把阻抗平面分成透鏡內(nèi)的部分I和透鏡外的部分O。第二部分是遮擋器特性，圖中②，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R。兩種特性的結(jié)合，把阻抗平面分成四個(gè)區(qū)OL、IL、IR、OR，阻抗軌跡順序穿過四個(gè)區(qū)（OL→IL→IR→OR或OR→IR→IL→OL），并在每個(gè)區(qū)停留時(shí)間大于一時(shí)限，則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩。每順序穿過一次，保護(hù)的滑極計(jì)數(shù)加1，到達(dá)整定次數(shù)，保護(hù)動(dòng)作。失步繼電器分析區(qū)外失步振蕩中心在區(qū)外且失步時(shí)測(cè)量阻抗軌跡示意圖振蕩中心在區(qū)內(nèi)且失步時(shí)失步繼電器分析區(qū)內(nèi)失步發(fā)電機(jī)失步保護(hù)定值序號(hào)定值名稱定值范圍整定步長(zhǎng)1阻抗定值ZA0.00–100.00Ω0.01Ω2阻抗定值ZB0.00–100.00Ω0.01Ω3阻抗定值ZC0.00–100.00Ω0.01Ω4靈敏角60.00–90.00°0.1°5透鏡內(nèi)角60.00–150.00°0.1°6區(qū)外滑極數(shù)整定1-100017區(qū)內(nèi)滑極數(shù)整定1-100018跳閘允許電流（按主變高壓開關(guān)側(cè)TA二次電流整定）1.00–100.00A0.01A9跳閘控制字0000-FFFF0.01以下是運(yùn)行方式控制字整定‘1’表示投入，‘0’表示退出1區(qū)外失步動(dòng)作于信號(hào)0，12區(qū)外失步動(dòng)作于跳閘0，13區(qū)內(nèi)失步動(dòng)作于信號(hào)0，14區(qū)內(nèi)失步動(dòng)作于跳閘0，1失步保護(hù)邏輯框圖九發(fā)電機(jī)功率保護(hù)9.1逆功率保護(hù)由于各種原因?qū)е率ピ瓌?dòng)力,發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行,此時(shí),為防汽輪機(jī)葉片、燃?xì)廨啓C(jī)齒輪損壞,需配置逆功率保護(hù)。發(fā)電機(jī)功率用機(jī)端三相電壓、發(fā)電機(jī)三相電流計(jì)算得到。逆功率保護(hù)動(dòng)作判據(jù):

P≤-RPzd逆功率保護(hù)設(shè)兩段時(shí)限,可通過控制字投退。Ⅰ段發(fā)信號(hào),固定延時(shí)為10S。Ⅱ段定值可整定,延時(shí)動(dòng)