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(shí)將會(huì)形成很大的沖擊電流，所產(chǎn)生的的強(qiáng)大電弧將會(huì)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(dòng)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(dòng)作于解列發(fā)電機(jī)。

1．縱差動(dòng)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(dòng)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(dòng)保護(hù)構(gòu)成的兩側(cè)電流互感器同變比、同型號(hào)。

圖1縱差動(dòng)基本原理圖

圖2正常運(yùn)行及外部故障時(shí)原理及電流公式

圖3內(nèi)部故障時(shí)原理及電流公式

比率制動(dòng)式縱差保護(hù)工作原理

比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的動(dòng)作電流是在變化的，它隨短路電流的變化而自動(dòng)變化，保證外部短路故障不誤動(dòng)的同時(shí)又對(duì)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(shí)，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為零，差動(dòng)繼電器將不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流將會(huì)出現(xiàn)較大的數(shù)值，當(dāng)差動(dòng)電流超過整定值時(shí)，差動(dòng)繼電器判為發(fā)生了發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障而動(dòng)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(shí)，I1和I2方向相同，大小相等，差動(dòng)電流Id=I1-I2=0;制動(dòng)電流Iz=（11+I2）/2-I。

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

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

整定恰當(dāng)?shù)闹苿?dòng)系數(shù)能保證區(qū)外故障可不誤動(dòng)，區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作。如圖1中，采用雙斜率的動(dòng)作特性曲線，斜率1小些，是考慮到內(nèi)部短路時(shí)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(huì)使兩側(cè)TA飽和程度不同，同時(shí)產(chǎn)生很大差流，提高斜率來提升制動(dòng)能力，防止外部短路誤動(dòng)。

二、發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)原理

1.發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)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(shí)。會(huì)有兩相或三相的差動(dòng)繼電器同時(shí)動(dòng)作。根據(jù)這一特點(diǎn)。在保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)時(shí)可作相應(yīng)的考慮。當(dāng)兩相或三相差動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)?？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(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)。則判斷為TA斷線。為了對(duì)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(dòng)繼電器動(dòng)作且同時(shí)有負(fù)序電壓時(shí)也判定為發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障。這種動(dòng)作邏輯的特點(diǎn)是單相TA斷線不會(huì)動(dòng)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(dòng)保護(hù)原理

常規(guī)縱差動(dòng)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(shí)兩相電流仍然相等。保護(hù)將不能動(dòng)作。而通常大型發(fā)電機(jī)每相定子繞組均為兩個(gè)或多個(gè)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(dòng)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(shí)沒有差流、而發(fā)生發(fā)電機(jī)相間與匝間短路時(shí)都會(huì)形成差流、當(dāng)大于整定值時(shí)?？汕谐收稀＿@種縱差動(dòng)保護(hù)被稱為不完全縱差動(dòng)保護(hù)。

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

a/2《N《（a/2）+1

式中

N---中性點(diǎn)側(cè)每相接入縱差動(dòng)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(dòng)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(shí)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(hào)的TA.因此TA引起的不平衡電流將會(huì)增加。

（2）誤差源增加。除了通常的誤差以外。不完全縱差動(dòng)保護(hù)還會(huì)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(duì)稱、電機(jī)振動(dòng)等）引起的不平衡。

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

（4）靈敏度。不完全縱差動(dòng)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(gè)數(shù)有密切關(guān)系。在應(yīng)用不完全縱差動(dòng)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。