【行业标准】 大型发电机变压器继电保护整定计算导则

ICS29.240.30
备案号：36392-2012
中华人民共和国电力行业标准
DL/T6842012
代替DLI684—1999
大型发电机变压器继电保护整定计算导则Guidc of calculating settings of relay protcction forlarge generator and transformer2012-04-06发布
国家能源局
2012-07-01实施
1范围
2规范性引文件
3总则
4发电机保护的整定计算
5变压器保护的整定计兑
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（规范性附录）
附录D（资料性附录）
附录E（规范性附录）
附录F（资料性附录）
附录G（资料性附录）
本标准用语说明：
定计童用
目塑次
大型发电机变压器继电保扩整定计算导则有关文字符号DL/T6842012
发电机定子绕组对地电容、机端单相接地电容电流及谨商单相接地电流允许值
变压器中容数估算值…
发电机若工异常运行状态的要求系统联系电抗X的计算
大型汽轮发电机组对频率异常运行的要求...陶录H（资料性附录）
发电机变压器组保护的整定计算5
DL/T684—2012
本标准出中国电力企业联合会提出。前言
本标推自实施之H起代替DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。本标准与DLT684—1999的主要差别如下：增加了发电机变斜率比率差动保护原理介绍及整定计算方法，差动保扩相关原理图改为微机保护原理图（见4.1.1.1和4.1.2）：删除了标积制动式纵差保护、叠加直流式一点接地保护，测量励磁绕组对地导纳的一点接地保护：
增加了外加交流电源式100%定子绕组单相接地保护原理介绍及整定计算方法（见4.3.4）：增加了双诞挡器原理的失步保护整定计算方法（见4.7.3）：增加了误1电保护、闪络保护、机端断路器（GCB）失灵保护介绍及整定计算方法（见4.8.6、4.8.7和4.8.8)：
增加了启停机低频过流保护整定计算方法（见4.8.5）：将发电机变压器组保护的整定计算内容简化，从正文移至附录，参见附录H。本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：肉京南瑞继保电气有限公司，国电南京自动化股份有限公司、许继电气股份有限公司、北京四方继保白动化股份有限公司、华北电力科学研究院有限任公司，清华大学、中国南方电网电力调度控制中心、国电常州发电有限公司、华北电力调度通信中心、广西电网电力调度控制中心
本标准主要起草人：沈全荣、陈俊、刘万斌、工慧敏、郭宝甫、屠黎明、梁玉枝、柱林、文继锋、苏毅、李莉、陈朝晖、宋玲妹、刘蔚、何溪。本标准在执行过程中的意见或建议反锁至中国电力企业联合会标准化管理中心《北京市白广路一条号，100761。
超通量量
串范围
大型发电机变压器继电保护整定计算导则DL/T684—2012
本标准规定了大型发电机变压器继电保护的整定计算原则和方法，它是设计、科研开、运行，调试和制造部门整定计算的依据。
本标准适用于GB/T14285—2006所规定的发电机，变压器容量范围，重点规定了300MW及以上发电机与220kV及以上变压器的继电保护的整定计算原则和方法。小容量发电机，低电压等级变压器的整定计算参考热行2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注口期的版本适用于本文件。凡是不注口期的号用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB1208—2006电流互感器（TEC60044-1：2003，MOD）GB/T7064—2008隐极同步发电机技术要求（1EC60034-3：2007，MOD）GB/T14285-2006缔电保护和安全自动装置技术规程DL/T5592007220kV-~750kV电网继电保护装置运行整定规程DL/T671-2010°发电机变压器组保护装置通用技术条件商
EC60044—1Edition1.2—2003仪表用变压器第1部分：中流五感器（Instrumenttrausfomcrs-Parl1：Current transformers)
1EC61869—1—2007仪表用变压器第1部分：—胶要求（Instrumcnttransformers-Part1：Generalreguirenncnt
3总则
3.1本标准是大型发电机变压器继电保护整定计算的基本依据，设计、科研、运行，调试和制造部门应共同遵守（参见附录A）。
3.2发电机变压器继电保护整定计算的主要任务是：在工程设计阶段保护装置选型时，通过整定计算，确定保护装置的技术规范：对现场实际应用的保护装置，通过验定计算，确定其运行参数（给出定值）。从而使继电保护装置正确地发挥作用，防止事故扩大，维持电力系统的稳定运行。3.3发电机变压器继电保护装置的技术性能必须与本标准中提出的具体规定和要求相衍合。3.4发电机变压器织电保护装置必须满足可靠性、选择性、速动性、灵敏性的基木要求，正确而个理的整定计算是实现上述要求的关键。3.5本标准不涉及发电机变压器继电保护的配置，不列举保护装置的具体型式，按不同原理的保护分类缩制，整定计算方法适用于国内通用的主要保护原理，木标准所列原想之外的保扩其整定计算方法可参考制造厂家技术说明书。
3.6部分发电机变压器继电保护装置的动作时限是根据GB/T14285一2006给出的：对于给出动作时限的保护装置，其动作时限应根据设备条件及中力系统的具休情况决定。3.7为简化计算工作，可按下列假设条件计算知路电流：3.7.1可不计发电机、调相机、变压器、架牢线路、电缆线路等阻抗参数中的电阻分量：可假设旋转发电机的负序阻抗与正序阻抗等。DL/T684-2012
3.7.2发电机及调相机的正序阻抗可采用次暂态电抗X的饱和信（参见附录B），3.7.3各发电机的等值电动势（标么值）可假设为1且相位一致。仅有对失磁、失步、非全相等保护装置进行计算分析时，才考虑电动势之间的相角差问题。3.7.4只计算短路暂态电流中的周期分量，但在纵联差动保扩装暨（简称织保护）的整定计算中以非周期分量系数K，考虑非周期分量的影响。3.7.5发电机电压应采用额定电压值，系统侧电压可采川额定电压值或平均额定电压值，不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。
3.7.6不计故障点的相间利对地过渡电阻。3.8与电力系统运行方式有关的继电保护的整定计算，应以常见运行方式为计算用运行方式。带见运行方式足指正常运行方式和被保护设备相邻回线或一个元件停运的正常检修方式。对于运行方式变化较大的系统，应由调度运行部门根据具体情况确定整定计算所依据的运行方式3.9根据GB/T14285—2006的规定，按照故障和异常运行方式性质的不同以及机组热力系统和调节系统的条件，本标准所列各项保护分别动作于a）停机：断开发电机或发电机变压器组（简称发一变组）断路器，灭磁，关闭原动机主汽门或导水叶，断开厂用分支断路器。
解列灭磁：断开发电机或发一变组断路器和厂用分支断路器，火磁，原动机甩负荷。主不或解列：断升发电机或发一变组断路器，原动机甩负荷降低励磁。
减出力：将原动机出力减至给定值。缩小故障范用（如断开母联或分段断路器）购
程序跳刷：一般应用于汽轮发电机先关主汽门，待逆功率继电器动作后手断开发电机或发变组断路器并灭磁。
切换厂用电源：由厂用工作电源供电切换到备用电源供电，h)
信号：发出声光信号。
除特殊说明外，本标准列出的计算公式，无论用有名值或标么值进行计算，其计党结果（如电流、3.10
电压、阻抗等）应以二次侧有名值的形式给出。3.11电流整定值应高丁微机保护的最小采样精度，不应低于0.05%（，为电流互感器一次额定电流、如1A或5A）。
发电机保护的整定计算
4.1定子绕组内部故障主保护
4.1.1发电机比率制动式完全纵差保护发电机的完全纵差保护反映发电机及其出线的相间知短路故障。4.1.1.1基本工作原理面
图1a）所示为发电机完全纵差保护接线，为流出发电机的机端电流（相应的TA二次侧三相电流为，主为从中性点N流入发电机的中性点电流（相应的TA二次侧二相电流为1。当TA的变比为n时，流入纵益保护差回路的动作电流I，级美保护的制动电流分别为：
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a）纵差保护接线
h）比率制动特业
发电机纵差保护接线及其比率制动特性自动作方程
4.1.1.2制动特性
DL/T 6842012
图16）所水男发
电机级差保护的比率制动特性，具中！内最小动作电流，为拐点电流S为比率制动特性斜率
差动速断动作电池
anα）。制动特性上方为动作区，下方为不动作区（也称制动区），图1b）中1为[动特性用动作方程来撞述时，动作区的表达式为：1时
比率制动特性装整定的参数是！4.1.1.3
整定计算
计算发电机
式中：
额定电流。
+Se-1)
发电相的
发电机的额定功率，MW
发电机的额定相间电压，kV：
发电机的额定功率因数。
领定电流
V3Uycosco
国夫量区
二次额定电流的表达式为：
确定最小动作电流1。。按躲过正常发电机额定负荷时的最大不平衡电流整定，即：=Ka(K+Am)/
Ka可靠系数，取1.5~2.0；
TA综合误差，取0.1；
装置通道调整误差引起的不乎衡电流系数，可取0.02120.24hm
当取 K=2时，得
KANKAa
DL/T6842012
在1程上，一般可取1多（0.2~0.3)，。对于正常下作时同路不平衡电流较大的情况，应明原因。
确定捞点电流工。拐点电流取：I =(0,7-1.0)/gn
）确定制动特性斜率S。按区外短路故障鼓人穿越性短路电流作月下可靠不误动条件整定，计算步骤刻下：
1）计算机端保护区外三相短路时通过发电机的最大三相短路电流1，表达式为：1s
XAV3UN
武中：
一折算到容量的发电机直轴饱和次暂态同步电抗，标幺值兼准容量，通常取S=100MVA或1000MVA2）计算差动回路最大不平衡电流1nbma，其表达式为：-(KKK+Am)
非周期分量系数，取1.5~-2.0，TP级TA取1-TA同型系数，取0.5.
因最人制动电流Ieuk=1/n，所以制动特性斜率S应满足：Krel ant, max 1
Iea rux -7
式中：
可靠系数，可取K，=2
-股取S-0.3--0.5。
灵敏度计算，按上还原则整定的比率制动特性，当发电机机端两柜金属性短路时，差动保护的e
灵敏系数一定满足K=2.0的要求，不必进行灵敏度校验。差动速断动作电流1，。按躲过机组非同期合产生的最大不平衡电流整定，对大型机组，段f
取,=(3~~5)m，建议取41m
发电机并网后，当系统处于最小运行方式时，机端保护区内两相短路时的灵敏度应不低于12。4.1.1.4出口方式
动作于停机。
4.1.2发电机变斜率完全纵差保护4.1.2.1基本工作原理
发电机变斜率完全纵差保护的基本工作原理与比率制动式完全纵差保护相同，只是制动特性足变斜率的。
4.1.2.2制动特性与动作方程
图2所示为变斜率制动特性，动作电流1，制动电流I见式（1)；1为最小动作电流，当制动电流≤nl时，制动特性斜率随的增人而增人（称变斜率），其中S为起始斜率，当制动电流1>n时，制动特性斜率固定为最大斜率S，M为常数，只体值参见！家技术说明书，制动特性上方为动作区，下方为制动区，为差动速断动作电流，制动特性的动作区可用下式表示：4
式中：
图2变斜率制动特性
fI+(S +nsm+$,(-n)
S——比率制动系数增量
变斜率制动特性需要整定的参数是，、S、S24.1.2.3
整定计算
计算发电机二次额定电流。参见式（3）a)
Un时）
(les>ni时)
确定起始斜率S，。因不平衡电流由电流互感器相对误差确定，所以S应为：S=KKKe
DL/T684—2012
当Km=2，K=0.5、Kg=0.1时，S=0.1。工程可取S,=0.05~0.10。C）确定最小动作电流按躲过止常发电机额定负载时的最大不平衡电流整定，参见式（4）：因，
在工程上，可取工=（0.2～0.3）1。对于正常工作情沉下回路不平衡电流较人的情况，应查明原确定最人斜率S，。按区外短路故障最大穿越性短路电流作用下可靠不误动条件整定，计算步骤d)
如下：
1）机端保护区外二相短路时通过发电机的最大一相短路电流理：见式（6)。2）差动回路最大不平衡电流出，见式（7)。3）此时最人制动电流1amx=n，所以应满足关系式：I,+($ +ns)nig+S,(lresumxnlg)Kel mbx(I)
4）计及S=(S,-S)/2n，式（11）可简化为：+sg
Kel an a
Ires im
式中：
可靠系数，般较K，=2在工程上，般取S，=0.3～0.7K
灵缴度计算。接上述计算设定的整定值，天。总能满足要求，故不必进行灵缴度校验e
差动速断动作电流1见4.1.1.3f)。TYKAONIKAa
DL/T684—2012
4.1.2.4出口方式
动作于停机。
4.1.3故障分量比率制动式纵差保护该保护只与发生短路后的故障分量（或称增量）有关，与短路前的穿越性负何电流无关，故有提高纵差保护灵敏度的效果。本保护仅反应相间短略故障，具体整定方法以各厂家技术说明书为准。4.1.4不完全纵差保护
4.1.4.1基本工作原理
本保护既反应相间和匝间短路，又兼顾分支开焊故障。其基本原理是利用定子各分支绕组间的互感，使未装设万感器的分支知路时，不完全纵差保护仍可能动作。对于每相定子绕组为?分支的人型发电机，在构成不完全织差保扩时，中性点TA每相接入N个分支，以图3为例，每相定子绕组6分支，中性点每相接入3分支，机端TA取相电流（图3中的TA3），中性点TA每相接入的分支为2、4、6（图3中的TA1)。不完全解差保护
TA0零序电流型横差保护
图3每相6个并联分支的发电机不完全纵差保护4.1.4.2制动特性和动作方程
不完全纵差保护的制动特性、动作方程与相应的完全织纵差保护相同，但动作电流1、制动电流工有所区别。
对比率制动式不完个纵差保护、变斜率不完全纵差保扩，1，的表达式为：Ip-Ki-i
式中：
1。、—一不完全纵差保护巾性点TA、机端TA的一次电流：K
中性点侧电流平衡系数（也称分支系数），等于机端TA、中性点TA三次电流进入差动回路电流之比，即：
K.也可表示为：
式中：
nra nTA
4.1.4.3整定计算
全点中玩快费
清食王品限奥疗
Ku-anAl
中性点TAI、机端TA3的变比。
婴能了
不完全纵差保护的整定计算和出方式与完全纵差保护相同，当中性点TA1、机端TA3不同型时，互感器的同型系数K应取1，最小动作电流取1,=(0.3-~0.4) 1g
4.1.5零序电流型横差保护
本保护反映匝间短路：
支开焊以及机内绕组相间短路
为了减小动作电和阶上外部知路时误动，在额定频率a）零序电流型械差保护高定值段.图3中，接于发电机無终
下，该保护的一次潜波滤过比应大于80。性点连线的互感器TAO用于零序电流型电流7p按过发电机外部不对称
横差保护
尔短路放障或发电机转子信心产牛的最人不平真表达式为：
衡电流整
式中：
na—中性
降b）零序电流型惯差保扩低定值段需躲过正
常运行时最大不平衡
根据实测值进行校正
Iopt=Kl
10#-02-03-
以定值变具有防外部短路时误动的技术措施动作电流工，只工，可初
可靠系数般取1.5~2.0%
零序电流型技艺保护不设动作延时，但刷点接地后，为防止励磁回路发生瞬时性第二点接地故障使通保护误动，应切换为带0.581.0s延时动作于停机4.1.6裂相横差保护
裂相横差保护就是将
台发电机的每相并联分支分为两个分支组，各配以电流互感器。图3中，1、3、5分支的TA2与2、4、6支的TA1构成裂相横差保护。该保护采用比率制动特性，可接式（19）式(21）整定最小动作电流，、制动系数S和拐点电流即：
1,-0.20.4)1
S=0.3-0.6
1, =(0.7-1.0)m
其整定计兑与比率制动式纵差保护相似，但最小动作电流工利制动系数S均较人。工由负荷工况下最大不平衡电流决定，它由两部分组成：a）两组互感器在负荷「况下的比误差造成的不平衡电流；b）由于定子与转子间气隙不，使各分支定子绕纽电流也不相同，由此产生不平衡电流。因此，裂相横差保护的！比纵差保护大4.1.7纵向零序过电压保护
发电机定子绕组同分支压间，同相不同分支间或不同相间短路时，会出现纵向（机端对中性点）零7
KANiKAca
DL/T6842012
序电压，该电压由专用电压互感器（互感器一次中性点与发电机中性点相连，不接地）的刀口三负绕组取得。
a）动作电压Uo。按躲过发电机正带运行时基波最人不平衡电压Umm整定，表达式为：UapK hia
式中：
K——可靠系数，取2.5。
当无实测值时，对应专用TV开口三角电压为100V，可取U%m=（1.5~3)V。湖6）为防止外部短路时误动作，可增设负序方向闭锁元件。次谐波电压滤过比应大于80。
该保护应有电压互感器断线闭锁元件。d）
动作时限按躲过专用TV一次侧断线的判定时间整定，可取0.2se）
f）\i口方式为停机，
4.1.8故障分量负序方向保护
故障分量负序方向保护反映发电机定子绕组相间短、压间短路以及分支开焊故障利用故障分量负序电压和电流（AU，和4，），构成故障分量负序方向保护，其动作判据为：AP,-Re(AUieRm2)2
式中：
A，的轭相量；
负序方向灵敏角，般取75
故障分量负序方向元件，阅值，很小，具体数值由保护制造厂家供给，一般不作整定计算。故障分量负序方向保护无需装设TV或TA的断线闭锁元件但TV断线应发信号保护较简单：当发电机未并网前，因，=0，保护失效，因此应增设辅助判据，其原理和定值整定随各制造厂家而异，详见厂家技术说明书。
4.2发电机复合电压过流保护
4.2.1过电流保护
a）动作电流按发电机额定负下可靠返回的条件整定，即Te
式中：
一可靠系数，取1.3~1.5s小品
返回系数，取0.9~0.95。
灵敏系数校验。灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验，即b）
式中：
主变压器高压侧母线金属性两相短路时，流过保护的最小短路电流。要求灵敏系数K1.3
c）动作时限及出口方式。与主变压器后备保护的动作时间配合，动作于停机。(24)
d）当发电机为白并励励磁方式时，电流元件应具有记忆功能，记忆时间稍长于动作时限。4.2.2复合电压元件动作值
a），低电压元件接线电压，按媒过发电机失磁时最低机端电压整定解期安公科照室8
对于汽轮发电机，取：
式中：
电压互感器变比。
对子水轮发电机，取：
DL/T684-—2012
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灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验，即：Un
式中：
主变压器高压侧出口二相知路时机端线电压经票
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折算到同一容量下的发电机次暂态电抗、主变压器电统值，XX
要求灵敏系数K12
b）负序电压元件接相电压或线电压，按躲过正常运行时的不平衡电压整定，一般取：0.060.08
座式中：
U-发电机的额定相电压或线电压，飞V灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验，即：U.min
式中：
（26)
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（30）
U，m——主变压器高尿侧母线两相短路时，保护安装处的最小负序电压。要求灵敏系数K≥1.5。
复合电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设复合电压元件，4.3定子绕组单相接地保护
4.3.1发电机中性点接地方式及对保护的要求我国发电机中性点接地方式主要有以下三种不接地（含经单相电压互感器接地）：经消弧线圈（欠补偿）接地：
经配电变压器高阻接地：
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在发电机单相接地故障时，不的中性点接地方式，将有不同的接地故障电流利动态过电压。发电机单相接地电流允许值见附录C。当机端单相金属性接地电容电流1，小于充许值时，发电机中性点可不接地，单相接地保护可带时限动作于信号：当1大丁允许值时，宜以消弧线圈（欠补偿）接地，补偿后的残余电流（客性）小丁允许值时，保护可带时限动作子信号，当消弘线圈退运行或由于其他原因使残余电流大于允许值时，保应带时限动作于停机
发电机中性点经配电变压器高阻接地时，接地故障电流大于电容电流。当故障电流大于允许值时，9
TYKAONIKACa-
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