發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障主要是指定子繞組的相間和匝間短路故障，短路故障發(fā)生時將會形成很大的沖擊電流，所產(chǎn)生的的強(qiáng)大電弧將會燒毀定子繞組絕緣，還有可能引發(fā)大型火災(zāi)甚至使發(fā)電機(jī)報(bào)廢，后果非常嚴(yán)重。故要求安裝發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)作為發(fā)電機(jī)定子繞組相間、匝間短路故障的主保護(hù)，動作于解列發(fā)電機(jī)。

1．縱差動保護(hù)的作用

反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路，是發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)。

2．縱差動保護(hù)的基本原理圖

比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)的電流的大小和相位，它是反映發(fā)電機(jī)及其引出線的相間故障。發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)構(gòu)成的兩側(cè)電流互感器同變比、同型號。

圖1縱差動基本原理圖

圖2正常運(yùn)行及外部故障時原理及電流公式

圖3內(nèi)部故障時原理及電流公式

比率制動式縱差保護(hù)工作原理

比率制動式縱差保護(hù)的動作電流是在變化的，它隨短路電流的變化而自動變化，保證外部短路故障不誤動的同時又對內(nèi)部短路故障有很高的靈敏度。

以發(fā)電機(jī)一相為例，規(guī)定一次電流流入發(fā)電機(jī)為正方向。當(dāng)正常運(yùn)行以及發(fā)

生保護(hù)區(qū)外的故障時，流入差動繼電器的差動電流為零，差動繼電器將不動作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時，流入差動繼電器的差動電流將會出現(xiàn)較大的數(shù)值，當(dāng)差動電流超過整定值時，差動繼電器判為發(fā)生了發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障而動作于解列發(fā)電機(jī)。

1、比較發(fā)電機(jī)機(jī)端與中性點(diǎn)電流的相位和幅值來判斷故障點(diǎn)。

（1）當(dāng)正常運(yùn)行或外部故障時，I1和I2方向相同，大小相等，差動電流Id=I1-I2=0;制動電流Iz=（11+I2）/2-I。

（2）當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時，I1和I2反方向，差動電流Id=11-I2=0故障電流，與I1和I2的絕對值的和成正比;制動電流IZ與I1和I2的絕對值的差成正比。

2、為了保證外部故障時裝置不誤動，故采用比率制動式差動元件，使動作電流跟著制動電流而變，外部短路電流越大，繼電器的動作電流也越大，確保外部故障時，繼電器能夠可靠制動。

整定恰當(dāng)?shù)闹苿酉禂?shù)能保證區(qū)外故障可不誤動，區(qū)內(nèi)故障可靠動作。如圖1中，采用雙斜率的動作特性曲線，斜率1小些，是考慮到內(nèi)部短路時有良好的靈敏度，斜率2大些，考慮到區(qū)外故障形成的巨大穿越電流會使兩側(cè)TA飽和程度不同，同時產(chǎn)生很大差流，提高斜率來提升制動能力，防止外部短路誤動。

二、發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)原理

1.發(fā)電機(jī)縱差動保護(hù)動作邏輯關(guān)系

由于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)為非直接接地、當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生相間短路故障時。會有兩相或三相的差動繼電器同時動作。根據(jù)這一特點(diǎn)。在保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)時可作相應(yīng)的考慮。當(dāng)兩相或三相差動繼電器動作時?？膳袛酁榘l(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障：而僅有一相差動繼電器動作時。則判斷為TA斷線。為了對付發(fā)生一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)接地而另外一點(diǎn)在區(qū)外接地引起的短路故障。當(dāng)有一相差動繼電器動作且同時有負(fù)序電壓時也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障。這種動作邏輯的特點(diǎn)是單相TA斷線不會動作。因此可省去專用的TA斷線閉鎖環(huán)節(jié)且保護(hù)安全可靠。

2.發(fā)電機(jī)不完全縱差動保護(hù)原理

常規(guī)縱差動保護(hù)引入發(fā)電機(jī)定子機(jī)端和中性點(diǎn)的全部相電流i和i.在定子繞組同相相間短路時兩相電流仍然相等。保護(hù)將不能動作。而通常大型發(fā)電機(jī)每相定子繞組均為兩個或多個并聯(lián)分支若僅引入發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)部分分支電流i來構(gòu)成縱差動保護(hù)選擇合適的TA變比、就能保證正常運(yùn)行及區(qū)外故障時沒有差流、而發(fā)生發(fā)電機(jī)相間與匝間短路時都會形成差流、當(dāng)大于整定值時。可切除故障。這種縱差動保護(hù)被稱為不完全縱差動保護(hù)。

不完全縱差動保護(hù)可按下列原則選擇配置中性點(diǎn)TA的個數(shù)

a/2《N《（a/2）+1

式中

N---中性點(diǎn)側(cè)每相接入縱差動保護(hù)的分支數(shù)：

a----發(fā)電機(jī)每相的并聯(lián)的分支總數(shù)。

由于發(fā)電機(jī)不完全縱差動保護(hù)僅引人了中性點(diǎn)的部分分支電流因此在應(yīng)用時要主意以下問題：

（1）TA的誤差發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)TA的變比不再相等，不可能使用同一型號的TA.因此TA引起的不平衡電流將會增加。

（2）誤差源增加。除了通常的誤差以外。不完全縱差動保護(hù)還會存在一些特別的誤差源。如各分支參數(shù)的一些微小差異（氣隙不對稱、電機(jī)振動等）引起的不平衡。

（3）整定值。相對發(fā)電機(jī)完全縱差動保護(hù)而言。由于不完全縱差動保護(hù)的誤差增加。在整定時應(yīng)該考慮適當(dāng)提高縱差動保護(hù)的動作門檻和比率制動系數(shù)。

（4）靈敏度。不完全縱差動保護(hù)的靈敏度與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支上TA的布置位置及TA的個數(shù)有密切關(guān)系。在應(yīng)用不完全縱差動前應(yīng)考慮進(jìn)行必要的發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障靈敏度分析與計(jì)算。