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发布日期：2018-09-25
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大机组内部故障主保护的改进方案

    2.1 改进方案
     对于大机组继电保护的配置原则是：加强主保护，简化后备保护。因此针对传统继电保护出现的问题，提出一种由不完全纵差保护和高灵敏单元件横差保护组成的双重主保护配置方案。

    改变发电机中性点侧的引出方式，将三相六个分支绕组分成两组，其中一组仅将其中性点N1引出，另一组三相端子分别引出，并在发电机外接成第二中性点N2，N1与N2连接以便装设单元件横差保护，互感器TA1与TA2构成发电机不完全纵差保护。许多理论研究和实践经验已证明：高灵敏单元件横差保护具有发电机相间短路、匝间短路和定子绕组开焊的保护功能，特别简单、灵敏度高，可作为各类发电机的第一主保护。不完全纵差保护克服了传统纵差保护不反映定子绕组匝间短路和开焊故障的缺陷，成为发电机内部各种故障的第二主保护，方便地实现了大机组主保护的双重化要求。采用这种方案的必要前提是发电机中性点侧应有四个引出端子。

    2.2 改进措施
    a)对300MW及以上的汽轮发电机，只要中性点引出方式在发电机制造时稍作改变就可使用高灵敏单元件横差保护，其功能超过纵差保护。
    b)采用更换互感器，减少电流互感器变比，提高三次谐波滤过比，通过常规发电机短路试验、实测横差保护不平衡基波和三次谐波电流来正确整定动作电流等措施，把传统横差保护改造成高灵敏横差保护。
    c)不完全纵差保护是针对每相两并联分支的发电机提出的，采用比率制动式继电器，机端互感器选变比为In/5A，分支互感器选变比为0.5 In/5A，这种方式能反应发电机内部各种相间短路、匝间短路和分支绕组的开焊故障，如图2所示。这种保护方式对发电机引出线短路有保护作用。但应注意在每分支数很多(大于2)时，若某个不装设互感器的分支发生故障，在装设互感器的那些非故障分支中的电流可能很小，不完全纵差保护有可能拒绝动作，因而在分支数较多时要慎用。
    d)一般来说，当发电机变压器本身配置了双重主保护时，不需要再设置发电机、变压器自身的短路后备保护，这时可以在机端装设全阻抗或偏移阻抗保护，兼顾机端和高压母线相间短路故障，在升压变压器高压侧通常还装设零序电流、零序电压作为高压侧接地短路的后备保护。

    2.3　双重主保护的作用
    这种主保护方案可使发电机内部各种相间短路、匝间短路和定子绕组开焊故障均得到双重快速保护，同时还能使发电机独立运行时机端引线的相间短路也有快速保护。当每相分支数大于2时，在每相中性点侧装设互感器的分支数应大于或等于n/2(n为每相分支数)。

    采用这种主保护配置方案时，可完全舍弃纵向零序电压保护和二次谐波转子电流保护。

    3 对继电保护的发展展望

    继电保护方式的发展经历了方向比较式、相位比较式、电流差动式等阶段，所使用的继电器从电磁式到模拟静止式，进而发展到数字静止式，随着数字技术的发展、微型计算机和微处理器的出现，为继电保护数字化开辟了广阔前景，出现了以微机和光传输技术为基础的全数字控制保护系统。

    微机保护具有下列特点：

    a)保护功能由软件实现；
    b)采用数字信号处理技术；
    c)具有数字储存功能，如过程记忆、录波等；
    d)容易实现远方通信，接口简单；
    e)具有自动测试和监视功能；
    f)软硬件标准化；
    g)公共数据可重复使用实现不同功能。

        我国已成功研制了多套大机组微机保护装置，并先后投入试运行或正式运行。不少35kV和 110 kV变电所采用了多种微机监控和保护装置，但在300MW及以上大型发电机组上应用微机保护装置的例子还不多。由于微机保护具有灵活、高性能、运行维护方便、可靠性好、硬件尺寸小、硬件负担轻等优点，可以预见未来继电保护发展的方向将是主保护采用微型处理机或小型计算机分散地装设在被保护元件处，后备保护采用系统控制中心计算机构成变电所中心计算机以实现集中化控制。相信大机组的微机保护将有广阔的发展前景，并将以其优越的性能在继电保护领域独领风骚。

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