发电机差动保护分析张辉

发电机差动保护分析张辉

张辉

（上海上电电力工程有限公司上海201400）

摘要：在当下的社会生活之中，方方面面都不能缺少电力供应，而发电机则是电力供应之中的核心组成部分，但是由于发电机内部的构造相对复杂，任何一个小环节出现问题，都将会造成整个发电机的停摆，在这种情况下，必须要深入的掌握发电机中的各个组成部分，从而避免发电机各类问题的出现。在发电机之中，经常会因为不平衡电流等原因的出现，造成故障发生，对此必须要发挥差动保护的作用，从而更好的保护发电机稳定运转。本文从发电机差动保护的原理以及不平衡电流出现的原因入手，对其进行了简要的分析和介绍，并且展现出自己的看法，指出需要注意的事项，旨在为相关从业人员提供理论指导与帮助。

关键词：发电机；差动保护；不平衡电流；整定计算

1差动保护的原理介绍

想要掌握差动保护的原理，就必须要了解差动保护的概念，所谓差动保护就是比较不同电流的大小以及相位，从而对避免出现电流短路的情况。当下国内的绝大多数发电机都是采用的比率制动特性的差动保护来作为主保护。

2在差动保护之中的不平衡电流出现原因

2.1差动保护外短路时的最大不平衡电流

当在发动机的差动保护范围之外发生短路事故时，将会导致发电机内部的两侧电流对称一致，经过互感器的转换之后，两侧电流的TA特性以及饱和程度差异将会造成二次电流不同，进而出现短路情况加剧，TA饱和程度更加严重的情况，在这种循环之下，会导致不平衡电流的不断加大。在此类的短路情况中，两侧的电流互感器将会产生各自不同的负误差，当一侧的TA误差为0%时，而另外一侧的TA误差为10%，那么此时两侧电流的TA误差将会达到10%，注意此处的10%是误差的最大值，而不是电流互感器的误差。

在差动保护范围之外所出现的短路，进而造成的短路电流在暂停状态之下，仍然会含有非周期分量，也就是带有衰减的直流分量，它们会导致电流互感器饱和程度上升，进而产生误差，所以在计算差动保护范围之外的不平衡电流最大值时，需要加入非周期分量系数的计算。

经过上述的分析可以了解到，在差动保护范围外出现的短路之中，将会含有比较大的不平衡电流，进而造成较大的误差，在传统的差动保护技术方案之中，就是按照此来进行调节的，由此可见传统技术方案的灵敏度比较低，而当下主流的比率制动特性下的差动保护则灵敏度较高。

2.2正常运行时的不平衡电流

根据国际标准以及国家有关规定，当发电机在正常运行的过程之中，电流互感器的误差值不得超过11%，而达到10P级别的电流互感器误差值更是不得超过3%，如果超过这一限定范围，则代表着电流互感器存在一定的问题，不能投入到正常使用之中，由此可见，对于正常的电流互感器，两侧电流的TA误差值一般不会大于6%，这个误差的产生是由于TA两侧的匝数在制造时存在一定误差所导致的。除此之外，还需要考虑到保护装置上一般还存在一定的误差，因此理论上在差动回路之上的不平衡电流误差值最大为8%，超过则代表存在设计与质量问题。

3关于整定计算的问题

很多从事与继电保护工作的技术人员认为，只要保护整定值符合国家所规定的发电器整定值有关规定即可，这种想法是一种片面的想法，更是一种不负责任的表现。国家关于发电机的整定值规定，是指发电机在整定值方面的最低要求，而在日常工作之中，不能以此为标准，而是要有所提高，才能够保证发电机在多种情况下都能够正常运行。

3.1门槛值(最小动作电流)

在国家对于发电机的整定值规定之中，差动保护门槛值要多与发电机的最大不平衡电流，但是发电机的应用人员为了避免出现差动保护区外出现误动情况，因此会将门槛值稍微调高。在实际工作之中，目前绝大多数发电机正常运行是的不平衡电流不会超过0.05lge，在加上两倍的可靠系数，也就是不超过0.1lge。但是部门从业人员为了避免出现差动保护区外的短路问题，要求在发电机的差动保护区内发生两相短路时能够满足灵敏度，但是这种要求显然是错误的认识。笔者曾经遇到过一例情况，发电机在满负荷运行过程中，出现停机问题，在进行检查之后发现，是由于差动保护动作而停机，定子绕组以及铁芯出现了严重损坏的情况，既然差动保护及时应用了，为什么发电机内仍然出现了严重的损坏呢？经过笔者的研究和分析，发现这是由于相间短路匝数过少，从而导致故障发生初期，差动电流是比较小的，但是差动保护所设置的门槛较高，导致灵敏度较低，差动电流上升到足够大的情况下，才引发差动保护，此时定子绕组已经严重损坏了，导致发电机的故障出现。

经过上述的介绍和分析，我们不难看出，对于发电机的差动保护门槛值，要根据不同发电机的实际情况进行确定，具体而言就是要测量发电机在正常运行时的不平衡电流数据，在保证差动保护不会出现误动的情况下，尽量提高灵敏度，但是过高的设定门槛值一定是没有意义的。差动保护存在的意义是为了能够快速对故障进行反应，避免发动机损坏，而不是造成发电机的频繁误动，要充分认识到差动保护的设计原理与理念。

3.2拐点值(最小制动电流)

比率制动下的差动保护技术方案，能够在提高灵敏度的同时，最大程度上避免出现发电机在正常运行之中的误动情况。所谓拐点值，是指在差动保护区外的短路电流较大时，电流互感器的饱和程度会达到较高点，因此会产生出较大的不平衡电流，此时差动保护将会可能出现误动的情况，为了保证此状态下发电机的正常运行，则需要将差动电流动作值按照一定的比率提高。

深入到技术层面上看，最小制定电流是根据电流互感器之中的电流来进行确定的，为了避免出现差动保护误动的情况，因此需要把拐点提前，这一切都需要确定发电机的额定电流，一般情况下要求最小的制动电流要达到0.7-1.0lge的范围，此时才能够切实避免出现差动保护的误动情况，而拐点的不断降低，将会导致动作区的减少，灵敏度也会相应下降。

想要对最小制动电流进行科学、合理的确定，需要根据差动保护之中的TA进行确定。当下绝大多数发电机差动保护之中，TA有两种，一种为P级，另外一种为TP级，两者存在一定的区别和不同。在TP级之中的电流互感器铁芯有气隙，其暂停状态下的饱和程度更高，从而导致产生的不平衡电流比较小，采用TP级TA的发动机，应当将最小制动电流确定为更小的数字，而P级则相反，需要确定为更大的数字。

4调试检修中的主要事项

绝大多数的发电机差动保护误动是由工作人员的“三误”造成的。

4.1电流互感器极性问题

极性接反造成差动保护误动的事情时常发生，很多工作人员只是把二次侧接线对调，根本不去考虑是什么原因造成差动保护误动，这是我们继电保护人员的大忌，否则今后还要出问题。差动保护所用TA二次侧接线究竟是正引出还是反引出，必须要结合保护装置差动计算公式和TA一次设备的安装方向来确定，离开这两个条件来谈极性接线是否正确是没有用的，提高技能是解决问题的关键所在。

4.2电流互感器中性点重复接地问题

反事故措施要求差动保护所用TA二次只允许一点接地。对于微机保护，接地点可以在保护室，也可以在就地端子箱，经常会出现在两侧都接地的情况下。在正常情况下可能安然无事，一旦发生一次系统接地故障或者雷击产生地电流造成两接地点有电位差，将引起差动保护误动。因此，这类问题的检查在每次隐患排查时必须认真执行，采用对电流回路绝缘检查的方法能够很好发现是否有重复接地现象。

5结语

发电机差动保护是发电机保护的重中之重，想要保证发电机拥有良好的保护系统，就必须要重视差动保护，避免各类误动问题出现，同时还需要保证具有良好的差动灵敏度，这要求技术人员要深入的掌握差动保护原理，并且对发电机的各方面数据进行准确的计算，加强实际操作能力和理论理解能力，切实保证发电机组的正常运行。

参考文献

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