发电机定子绕组对称过负荷保护优化方法

发电机对称过负荷通常是由系统中切除电源，生产过程出现短时冲击性负荷，大型电动机自启动，发电机强行大励磁、失磁运行，同期操作，以及振荡等原因引起的。对于大型机组，由于其线负荷大、材料利用率高、绕组热容量与铜损比值减小，因而发热时间常数较低。为了避免绕组温升过高，必须装设较完善的定子绕组对称过负荷保护。

定子绕组对称过负荷保护原理如下所述。

定子过负荷保护的设计取决于发电机在一定过负荷倍数下允许过负荷时间，而这一点是与具体发电机的结构及冷却方式有关的。汽轮发电机的允许过负荷倍数与允许时间关系见表6.1，其中过负荷倍数用过电流倍数表示。

表6.1　发电机过电流倍数与允许时间

由表6.1可见，允许时间随过电流倍数呈反时限特性。当发生过负荷时，应根据表中值让发电机运行一段时间，以便在系统中进行按频率减负荷，投入备用容量，以及对发电机进行减出力等操作，若仍不能消除发电机过负荷，并超过了允许时间，才能将发电机切除。

定时限元件通常按较小的过电流倍数整定，动作于减出力，如按在允许的长期持续电流下可靠返回整定。

反时限元件在启动后即报警，然后按反时特性动作于跳闸。

分析表明，若不考虑散热过程，定子对称过负荷反时限动作特性为：(www.xing528.com)

式中，I∗=I/IN为用标么值表示的过电流倍数，K对于具体发电机为一常数。

见表6.1，当=1.5时，允许持续时间为t=30 s，按此计算K值得：

在实际计算时，应考虑过负荷过程绕组散热效应，尤其对于长延时更应加以考虑。为此，在保证发电机安全的前提下，对式（6.82）进行适当修改为：

式中　α——修正系数，可近似取为1.02。

当电流I∗较大时，α的影响很小；I∗较小时，α的修正使允许过负荷时间显著增大，这正符合散热影响的实际情况。

在反时限动作特性中，保护动作时限的上限（即最大跳闸时间）一般按过负荷10%考虑，即I∗=1.1，将前述K值及I∗代入式（6.83），最大动作时限：

另外，在反时限元件中，通常还包括一个报警信号门槛，在过负荷5%时经短延时（10 s）动作于报警信号，以便动作人员采取措施。