本文介绍发电机低压闭锁反时限电流保护及其应用。发电机低压闭锁反时限电流保护作为故障电流小于发电机额定电流工况下短路故障的后备保护在我国应用甚少，有关的文献资料也很少。但是发电机低压闭锁反时限电流保护在国外却有不少应用。

　　它完全不同于低压闭锁过电流保护，原理和整定计算都不相同，两者不能混为一谈。本文将介绍发电机低压闭锁反时限电流保护的一般原理、应用和整定计算，目的在于在国外电力工程中遇到发电机低压闭锁反时限电流保护时不至于出现错误。

　　1发电机机端短路故障电流的特性当发电机机端发生短路故障时，短路电流可根据等值电路进行分析计算。

　　微分方程为e= L di dt + iR（ 1）解这个微分方程，得i= E m Z < sin（ t+ +） - sin（ a-） e R L T > （ 2）其中， E= E m sin（ t+ ）Z= R 2 + （ L）2 = tg - 1 L R =短路瞬时电势的相角故障电流的波形如所示。

　　从式2可见，由于指数项的存在，短路电流呈正弦衰减特性。在短路瞬间，故障电流很大，可达几倍发电机额定电流，随着故障的持续，故障电流逐渐衰减，并稳定在某一个值。

　　为了描述发电机的这个短路电流特性，通常把故障电流包络线线性化，分别用I、I、I代表次发电机机端短路的次暂态电流、暂态电流和稳态电流。与之相对应的发电机阻抗x d、x d、x d则分别称为发电机次暂态电抗、暂态电抗和同步电抗。一般说来，次暂态电流（次暂态电抗）、暂态电流（暂态电抗）、稳态电流（同步电抗）持续的时间分别约为2个波（ 40m s）、30个波（ 0. 6s）左右。发电机容量越大，持续的时间则越长。下面是一台300MW发电机各阻抗的典型值（标幺值）。

　　x d = 0. 167 x d = 0. 269 x d = 2. 64与之相对应的短路电流分别为I = 6I N I = 3. 72I N I = 0. 38I N这些数据说明，当发电机机端发生短路故障时，如果不能在0. 5s左右的时间内将故障切除，故障电流已经衰减到发电机(发电构件轴烧气轮材的摹拟扼制 )的额定电流以下，则故障有可能将永远持续下去。以上结论也完全适用于发电机6 10 kV电压母线的短路故障。

　　2发电机外部发生短路故障时发电机提供的故障电流的特性

　　2 1发电机端发生短路故障时根据发电机的次暂态电抗、暂态电抗和同步电抗值x d " = 0. 167 x d '= 0.269 x d = 2. 64与之相对应的次暂态电流、暂态电流和稳定电流分别为I G " = 6I N I G ' = 3. 72 I N I G = 0. 38 I N 2. 2主变高压侧发生短路故障时根据发电机的各电抗值，并考虑到变压器的电抗x T = 0. 14则主变高压侧发生短路故障时，发电机提供的短路电流分别为I T= 3. 26I N I T ' = 2. 44I N I T = 0. 36I N 2. 3主变高压侧母线或线路发生短路故障时与2. 2基本相同2. 4厂用变低压侧发生短路故障时由于厂用变的阻抗很大，所以在厂用变低压侧发生短路故障时，发电机提供的的稳态故障电流将更小。该故障电流为I = 3 2

　　I N X d + 0 08

　　312 5 25 = 0 741I N I = 3 2

　　I N X d + 0 08

　　312 5 25 = 0 68I N I= 3 2

　　I N X d + 0 08

　　312 5 25 = 0 24 I N这些故障电流都小于发电机的额定电流，而且稳态故障电流则远小于发电机的额定电流。所以厂用变低压侧的短路故障很难依靠发电机的后备保护切除。

　　3发变组（包括厂用变）发生短路故障时发电机机端电压特性3 1发电机机端发生短路故障时

　　发电机机端发生短路故障时，发电机机端电压可以认为等于零。

　　3. 2主变压器高压侧发生短路故障时发电机机端电压可以认为是按着发电机和变压器的阻抗分配的，分别为U = U N X T X d + X T = U N 0 14 0 167+ 0 14 = 0 46U N U = U N X T X d + X T = U N 0 14 0 269+ 0 14 = 0 29U N U = U N X T X d + X T = U N 0 14 2 64+ 0 14 = 0 05U N 3. 3主变高压侧母线或线路发生短路故障时与3. 2基本相同。

　　3. 4厂用变低压侧发生短路故障时归算到发电机端的等值阻抗图如所示。可能的最小机端电压为U = U N X UT X d X T + X UT = 0 8

　　312 5 25 2 64 ？ 0 14 2 64+ 0 14 + 0 8

　　312 5 25 = 0 79U N一般说来，对于发电机-变压器这种单元接线，由于厂用变阻抗高，所以厂用变低压侧发生短路故障时，在发电机机端感受到的电压一般都比较高。只有在某种特殊运行方式下，例如主变不带负荷，此时在发电机机端感受到的电压才比较低：U = U N X UT X d + X UT = U N 0 8

　　312 5 25 2 64+ 0 8

　　312 5 25 = 0 27U N 3 5发电机机端6 10kV母线上的厂用变或馈线发生短路故障时发电机机端6 10kV母线上的元件，例如厂用变或馈线发生短路故障时，母线电压很有可能降得比较低，可根据具体系统进行故障分析和故障计算。

　　通过上述分析，发电机的低压闭锁反时限电流保护可以作为发电机、主变压器当短路电流小于发电机额定电流时的后备保护。特殊情况下，也可作发电机-变压器单元接线的厂用变短路电流小于发电机额定电流的后备保护。对于发电机机端610kV系统，有可能进一步兼作母线上厂用变或馈线短路电流小于发电机额定电流的后备保护。亦可作变压器高压侧母线或线路故障电流小于发电机额定电流的后备保护。

　　4发电机低压闭锁反时限电流保护的配置原则上，发电机低压闭锁反时限电流保护可以保护发电机端或外部的任何短路故障。但是由于发电机中性点一般或者是消弧线圈接地、或者是电阻接地、或者是不接地，单相接地电流非常小，所以不用发电机低压闭锁反时限电流保护保护发电机外部的单相接地故障。

　　发电机低压闭锁反时限电流保护主要用于保护发电机外部的相间短路故障。为了提高保护的可靠性，宜取三相电压和三相电流。其中，只有两相电压同时满足低电压条件时才允许启动电流反时限元件。而三相电流中则取数值最大者。保护取发电机端电压和发电机中性点侧电流。

　　5发电机低压闭锁反时限电流保护的整定计算原则5. 1低电压整定低电压整定值取（ 0. 6 0. 8）额定电压，灵敏系数不小于1. 2.

　　5. 2低电压加延时发电机低压闭锁反时限电流保护的核心判据是发电机机端的电压下降，除了短路以外，发电机失磁和失步都可能引起发电机机端电压下降。为了避免由于发电机失磁或失步造成的发电机低压闭锁反时限电流保护误动作，发电机机端低电压必须加延时，该延时应不小于1s.

　　5. 3与其他保护的配合发电机低压闭锁反时限电流保护应与相邻元件的后备保护相配合，相邻元件主要是指主变高压侧母线或线路。配合不是靠电压或电流的定值，而是靠低电压元件的延时。

　　5. 4反时限电流判据及整定计算继电器反时限电流判据为t= K I 2 + - 1（ 3）其中K发电机定子绕组热容量常数，此值应与发电机反时限过电流保护的相应值一致I继电器额定电流标幺值t时延这里重点介绍一下继电器额定电流的确定。表示发电机定子绕组承受的过电流倍数与允许持续时间的关系曲线和继电器的反时限电流曲线。

　　a发电机定子绕组耐受电流与时间的反时限特性b继电器的电流与时间的反时限特性

　　根据发电机机端短路故障的稳态电流值或厂用变低压侧短路故障时发电机提供的稳态短路电流值和允许的持续时间，根据公式3就可以计算出继电器的额定电流值。例如，当t = 3 s （假定低电压元件延时为1s，计算时应取2s）I = 2 A K = 40根据公式3，经计算得继电器满足公式3的额定电流I N T = 0. 1 A应该注意以下两点：1.因为低电压元件具有延时，所以计算时应予以考虑。

　　2因为继电器是长期在发电机的额定电流下运行，所以继电器承受电流的能力应按发电机的额定电流选择。

　　6发电机低压闭锁反时限电流保护的优缺点发电机低压闭锁反时限电流保护可以在低压元件限定的范围内按反时限特性切除发电机或故障。当故障电流比较大时，只要低电压条件满足，切除发电机或故障的时间可缩短。而当故障电流比较小时，只要低电压条件满足，保护不会拒动，只不过动作时间加长。发电机低压闭锁反时限电流保护具有失灵保护的功能，整定计算和跳闸逻辑都比较复杂，而且要求继电器必须有非常高的可靠性。一般不按失灵保护处理，仅切除被保护的发电机或发变组。

　　7结论发电机低压闭锁反时限电流保护不同于一般的低压闭锁反时限过电流保护，它作为发电机、发变组或发电机端6 10 kV系统、或主变高压侧母线或线路当短路电流小于发电机额定电流时的后备保护。即当上述系统发生短路故障而相应的主保护、后备保护拒动或断路器失灵时，短路电流已经衰减到短路电流的稳态值时，切除发电机或发生的短路故障。所以发电机低压闭锁反时限电流保护具有失灵保护的作用，因而要求保护必须具有非常高的可靠性，并且进行精心的整定计算。