发电机纵联差动保护基本原理及动作电流设置

发电机纵联差动保护的基本原理是比较发电机两侧电流的大小和相位，以反映发电机及其引出线的相间短路故障。发电机纵联差动保护的构成如图6.1所示，将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来，差动继电器KD接于其差回路中，当正常运行或外部故障时，与反向流入，KD的电流为：≈0，故KD不会动作。当在保护区内K2点故障瞬时，与同向流入，KD的电流为：

图6.1　纵差保护原理示意图

当大于KD的整定值时，即，KD动作。这里需要指出的是：上面的讨论是在理想情况下进行的，实际上两侧的电流互感器的特性（励磁特性、饱和特性）不可能完全一致，误差也不一样，即nTA1≠nTA2，正常运行及外部故障时，I′1-I′2≠0，总有一定量值的电流流入KD，此电流称为不平衡电流，用Iunb表示。通常，在发电机正常运行时，此电流很小，当外部故障时，由于短路电流的作用，TA的误差增大，再加上短路电流中非周期分量的影响，Iunb增大，一般外部短路电流越大，Iunb就可能越大，其最大值可达：

式中　Kss——同型系数，取0.5；

Kaper——非周期性分量影响系数，取为1～1.5；(www.xing528.com)

fi——TA的最大数值误差，取0.1。

为使KD在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作，KD的动作值必须大于最大平衡电流Iunb.max，即Iop=KrelIunb.max（Krel为可靠系数，取1.3）。Iunb.max越大，动作值Iop就越大，这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。此时，若出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg短路时，保护不能动作。对于大、中型发电机，即使轻微故障也会造成严重后果。为了提高保护的灵敏系数，有必要将差动保护的动作电流减小，要求最小动作电流Iop.min=（0.1-0.3）IN（IN为发电机额定电流），而在任何外部故障时不误动作。显然，图6.1所示的差动保护整定的动作电流已大于额定电流，无法满足这种要求。

目前广泛采用的具有折线比率制动特性的纵联差动保护，可以大大提高内部故障的灵敏系数，而在外部故障利用其保护的制动特性，使保护制动而不误动作。

图6.2　折线比率制动特性