摘要：继电保护是保障电力系统安全、稳定运行不可或缺的重要设备。确定电力网结构、厂站主接线和运行方式时，必须与继电保护的配置统筹考虑，合理安排；发电机作为电力系统中重要的设备无疑他的保护是重要的
关键词：国标GB，美标IEEE，发电机保护
发电机作为电力系统中重要的电源设备，其价格昂贵，保护配置复杂，一直是现代继电保护系统的重点，本篇结合美标IEEE Std C 37.101/102-2006对美标与国标在发电机保护配置区别上进行综合阐述
1 保护配置区别
GB中对发电机电压等级及发电机容量进行了细化，适用于3kV及以上和容量在660MW及以下的发电机；而美标中并未对发电机的容量及其电压进行规定，而是对发电机保护配置的主保护和后备保护进行了描述与分类，并未强制要求每一种保护，其中美标中增加了LOCKOUT输出继电器；
2 发电机保护动作方式
GB中定义了11中保护出口方式（包含停机、解列灭磁、解列、减出力、缩小故障影响范围、程序跳闸、减励磁、励磁切换、厂用电源切换、分出口及信号）；而美标中只定义了6种跳闸模式（跳发电机出口断路器、灭磁、跳原动机、打开发电机CO2灭火系统、报警、切换厂用电）；从保护模式中，GB 定义的更细化，对于不同的保护来进行不同的跳闸，而美标只是定义了一个框架，有不同的几种跳闸的方向，对不同方向下的具体的跳闸矩阵并没有进行罗列，对于各个发电厂可以根据自己的不同运行模式进行细化更换；
3 发电机相间短路故障
GB中只说明了必须要配置相应的相间短路故障作为主保护，并没有具体的说明保护的配置及方法，包含差动和过流两种；美标中主要讨论的是差动保护的使用情况；
4 发电机定子单相接地
GB中对于母线直接连接的发电机，当单相保护接地故障电流（不考虑消弧线圈的补偿作用）大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置，对于100MW以下发电机，应设置保护区不小于90%的定子接地保护，对100MW以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护；美标中分为高阻接地和低阻接地，接地电阻被选择用来控制发电机在单相接地故障下在机端的短路电流处于200A到150%额定电流之间。其中美标中允许的接地电流要大很多，且在保护的配置中主要是以零序电流选择为依据，部分的保护配置方案还包括中性点零序电流，而中国标准是以过电压为保护基础，配合发电机机端零序电压来对发电机100%的接地保护；
5 发电机定子匝间保护
包括横差保护和定子专用匝间短路，对于匝间横差保护的回路定子绕组为星型接线，每相有并联分支且中性点侧有分支引出端的发电机，应装设零序电流型横差保护或裂相横差保护、不完全纵差保护，在横差保护中国标与美标的定义完全一样；对于专用匝间短路中，国标中明确50MW及以上发电机，当定子绕组为星型接线，中性点只有3个引出端，根据设备厂及用户的需要，可以设置专用的匝间短路保护，美标中对于专用匝间定义比较宽泛，对于不适用于裂相横差时，可采用中性点电压来检测定子匝间故障，并且也规定了VT中性点的与发电机的中性点的连接电缆绝缘于系统电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于两种不同的匝间保护类型，两种标准的定义基本相同；
6 发电机相间短路故障后备保护保护范围
GB中对后备保护的范围定义，对不同容量进行了不同的后备保护的保护界定，美标中对于后备保护的界定更宽泛，后备保护发电机外部相间短路的后备保护和接地故障的后备保护，范围不同；中国标准将该保护同时规定为发电机主保护的后备，美国标准则将其作为系统保护的后备，是主保护的后备保护，作为相同点保护定值可能有差异，而对于美国标准，发变组的大差也可以作为后备保护；
7 发电机逆功率保护
GB中对发电机变电动机运行的异常运行方式，200MW及以上的汽轮发电机，宜装设逆功率保护，对燃汽轮发电机，应装设逆功率保护。保护装置由灵敏的功率继电器构成，延时动作于解列；美国标准中不仅介绍了逆功率继电器，并且还有凝汽器温度和汽轮机蒸汽流另两种保护手段，对于逆功率的保护出口，国标为解列，对不能解列的汽轮机需要全停出口，而美标中一般定义为出口全停（发电机断路器、灭磁开关、切换厂用电并跳开驱动端）
8 发电机频率保护
国标中对于额定频率带负载运行的300MW及以上汽轮发电机，应装设低频率保护，并累计时间显示，对于额定带负载运行的100MW及以上汽轮发电机或水轮发电机，应装设高频保护，保护动作于解列灭磁或程序跳闸；而美标中认为过频不会造成严重问题，运行人员会迅速降低速度没必要跳闸，推荐为汽轮发电机和燃机安装低频保护。对于高频保护，中国标准要求动作于解列灭磁或程序跳闸，美标不做要求；对于低频保护，美标要求跳闸高压侧断路器，而中国标准没有具体要求。
9 发电机失步保护
国标中对于300MW及以上发电机宜装设失步保护。短路故障、系统同步振荡、电压回路断线等情况下不应动作，当振荡中心在发电机变压器组内部，失步运行时间超过整定值或振荡运行次数超过规定值，保护动作于解列，并保证断路器开断电流不超过断路器允许开断电流。美标中定义此种保护一般接到超高压系统的大机组上装设，如果发电机有FCB功能，本保护只跳开发电机断路器，将发电机和高厂变隔离，如果没有FCB，则需要全停并停驱动机。
10 发电机启停机保护
对于发电机起停过程中发生的故障，断路器断口闪络及发电机轴电流过大等故障和异常运行方式，可根据机组特点和电力系统运行需要，采取措施或增设相应保护，对于300MW以上宜装设突加电压保护；美标针对燃机的启停机保护，做了详细的说明，针对不同故障有不同的保护方案，对于突加电压：操作失误、断路器闪络、操作回路故障均导致误上电，对于大机组的环形接线和一个半接线这种情况容易发生。
11 发电机出口线路重合闸
中国标准与美标都提到电厂出口线路或电厂附近线路重合闸对发电机寿命等会有影响，美标中给出了几种减小影响的方式：重合闸时间延长，先重合对侧重合闸，选择高速重合闸，单相重合闸，而国标中并未具体罗列。
参考文献
[1]GB 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程.
[2]GB 50062-2008 电力装置的继电保护和自动装置设计规范.
[3]DL 684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则.
[4]DL 5153-2014 火力发电厂厂用电设计技术规程.
[5]DL 970-2005 大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则.
[6]IEEE Std C37.102-2006 IEEE Guide for AC generator protection.
[7]IEEE Std C37.101-2006 IEEE Guide for generator ground protection.
[8]IEEE Std C37.91-2008 IEEE Guide for protection power transformers.
[9][IEEE Std C37.96-2012 IEEE Guide for AC motor protection.
[10]IEEE Std C37.106-2003 IEEE Guide for abnormal frequency protection for power generating plants.
论文作者:孟涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
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