发电机组差动保护技术解析

发电机组差动保护的构成原理是根据比较被保护发电机定子绕组两端电流的相位和大小的原理而构成的。为此，在发电机中性点侧与靠近发电机出口断路器各处安装一组型号、变比相同的电流互感器，其二次侧按环流法连接如图5-1所示。如同线路的差动保护一样，在正常运行及外部故障时，流入继电器的电流I_k=I_unb，若继电器的动作电流I_act.k＞I_unb.max，则保护不动作；而在内部（两侧电流互感器之间的定子绕组及其引出线）故障时，I_k=I_sc∕K_i，若I_k＞I_act.k，则保护动作。可见，差动保护并不反应外部故障，不需要与相邻元件保护进行时限配合，可以瞬时跳闸。

为了使发电机组差动保护在外部故障时不动作，其动作电流应大于发电机外部故障时的最大不平衡电流，这势必降低保护在内部故障时的灵敏性。因此，必须采取措施消除或减小不平衡电流的影响。目前，除采用D级铁心（差动保护专用）电流互感器构成纵差动保护外，对于容量不大的发电机，一般是采用具有中间速饱和变流器的BCH（DCD）型差动继电器。

图5-1 发电机组差动保护的构成原理

1.带断线监视的发电机组差动保护

带断线监视的发电机组差动保护采用三相式接线，为BCH-2型差动继电器。

在正常情况下，电流互感器二次回路断线时保护不应误动作。为此，保护的动作电流应大于发电机的额定电流，即

I_act=K_relI_rat.g

式中 K_rel——可靠系数，取1.3；

I_rat.g——发电机的额定电流。(www.xing528.com)

2.高灵敏性的发电机组差动保护

对于采用BCH-2型差动继电器构成的发电机组差动保护，只要在接线上做一些改进，就可以既降低发电机纵差动保护的动作电流，使其小于发电机的额定电流，又保证二次回路断线时保护不致误动作。

其保护的动作电流：

I_act.k=0.55I_rat.g.2

式中 I_rat.g.2——发电机额定负载下电流互感器的二次电流。

高灵敏性差动保护的动作电流小于发电机额定电流，但在电流互感器二次回路断线时，保护又不会误动作。对照以上两式可知，动作电流大约减小了一半，故内部故障时保护的灵敏性大大提高，死区也减小了。

3.比率制动式发电机组差动保护

目前，普遍采用性能更好的比率制动式差动保护。该保护的动作电流只需躲过发电机最大负载情况下的不平衡电流，可减小为0.2I_rat.g.2，而在外部故障时利用穿越性短路电流进行制动，能够可靠地躲过外部故障时的不平衡电流的影响。