1配置于发电机机端的阻抗保护在定子短路过程中的问题发电机短路瞬间，因为励磁绕组的磁链不能突变，且因为转子阻尼绕组的作用，电枢磁通将通过定子与转子之间的空气隙、转子阻尼绕组旁的漏磁路径和励磁绕组旁的漏磁路径，此时主磁路径所对应的电抗即为直轴次暂态电抗X d.

　　短路发生几个周波之后，既经过T d时间后，转子阻尼绕组作用消失，电枢磁通主要通过励磁绕组旁的漏磁磁通、空气隙，此时主磁路径所对应的电抗比次暂态要大，称为X d.

　　自短路开始经过T d之后各种电磁关系已达到稳态，稳态后的电枢磁通通过转子铁芯及其周围的漏磁路径，此时主磁路径所对应的电抗为X d，因为励磁电源的消失，此时的短路电流I< 1 /X d.

　　因为定子绕组短路过程中，电枢绕组反应电抗的变化，将使得以发电机做为保护对象的阻抗保护失去目标。因为后备保护一般动作时间稍长，一般均大于3 s，有的甚至大于7 s，经过此延时的定子绕组反应电抗已变为稳态值X d.因此若阻抗保护按X d整定显然是不对的，因为延时后的阻抗轨迹点已滑出阻抗圆，将导致阻抗拒动。而阻抗保护不可能按X d整定。

　　另外，对于电流回路取自发电机中性点侧CT，电压取自机端PT的情况，当定子绕组发生短路时，保护感受到的故障电流为发电机提供的故障电流，电压则为系统提供的故障电压。在这种情况下，电流与电压不是同一系统的故障量，因此没有相位方向上的比较关系，只有比值关系。因此此种情况的阻抗保护只能按正圆整定，整定半径取所有保护对象中的阻抗最小值，即取变压器短路阻抗X T整定。

　　如果阻抗保护的电流量取自发电机出线侧CT，则不存在计算阻抗用的电压、电流不是一个系统的问题，可以按抛圆整定，抛向发电机，但同样存在感受电抗变化的问题，而且应该注意与失磁保护、失步保护等反应异常运行工况的保护元件的配合。阻抗保护的电流取自机端CT时，保护在发电机并网前及并网于弱电网时将失去保护作用，因为此种情况下发电机发生相间短路故障时，系统无法提供故障电流。

　　根据清华大学电机系多回路分析法计算结果，取用机端CT、PT的阻抗在发电机发生短路故障时，测量数据大多数位于以原点为圆心、以X d为63第33卷第5期2005年3月根据以上分析，因为整定原则、保护区的不明确，本人认为不宜取以阻抗保护来做发电机相间短路故障的后备保护。

　　2形成保护逻辑。这种保护在用于自并励发电机后备保护时，相间故障情况下，复合电压条件会一直满足，而过电流元件却会因故障电流的衰减而无法一直满足，最终结果是无法起到后备保护的作用。通过下面（例解）的计算我们得知，3 s后故障电流已衰减至0. 25倍额定电流，因此按躲负荷电流整定的过电流元件是无法动作的。

　　3自并励发电机短路故障电流计算算例以河北南网一200 MW发电机变压器组分析：（注：以下计算未注明单位的量均为标么值，基准侧为发电机侧）　　因为我们计算的目的是分析发电机相间后备保护的动作行为，发电机后备保护的电流取自发电机中性点CT，因此在实际计算时，只考虑发电机提供的短路电流，不必考虑X s的作用。因此短路电流计算公式变为因此主变高压侧三相相间短路时，短路电流衰减。只有当X t + X s大于X s cr时，短路电流才不衰减。

　　因为三相短路发生机会较小，发电机相间短路后备保护一般与主变高压侧两相相间短路配合，需计算两相相间短路的临界外接电抗：计算公式：X s cr = X d C - 1 - X其中：X为额外电抗，两相不对称短路时X = X 2两相相间短路的临界外接电抗为：X s cr（2）= 0. 1　　机端发生三相短路时，发电机提供的故障电流计算方程如下，由机组参数代入式（1）得出：I d = 3. 556e - 30. 3t + 5. 056e - 1. 02t（2）因此可以计算出机端短路故障电流与时间的衰减关系：t= 1. 19 s时，I d = 1. 5；t= 3. 0 s时，I d = 0. 252常规发电机后备保护所配置的复合电压过流保护中，通常取值为3 4. 5 s（有时调度要求此时间可能更大）。根据计算结果可以看出，当t> 1. 19 s，内故障量已低于整定值，保护根本无法动作。

　　4几种常见的用于自并励发电机的后备保护的原理简介及相关定值整定4. 1电压限制过流保护（见于BECKW ITH的M 3425、GE的G60、ABB的REG216等）保护原理。

　　Beckw ithM 3425电压限制过流保护的动作特性Fig. 1 Characteristic of voltage restraint overcurrent protection of Beckw ithM 3425电压U（均指线电压）> 100% U n时，电流元件定值= 100% I setting；25% U n <电压U < 100% U n时，电流元件定值= 100% I setting（U /U n）；电压U < 25% U n时，电流元件定值= 25% I setting.

　　一般保护装置提供的动作时间为一组反时限特性，包括反时限、非常反时限、极端反时限以及IAC、IEC等标准的反时限等。

　　电流定值一般按躲负荷电流整定，取1. 5I n.

　　时间特性曲线的选取可按主变高压侧相间短路动作时间与系统保护备用段动作时间来配合整定曲线的长延时段，机端三相短路的动作时间与发电机主保护配合整定曲线的短延时段。

　　分析看出，电压限制过流反时限保护可以很好地起到后备保护的作用，既可与系统保护正常配合，又可作为发变组后备保护。

　　4. 2电流记忆型复合电压过流保护（见于国产保护）保护原理。如图所示，保护启动后，电流元件保持，延时出口动作；若期间故障消失，则电压元件返回，保护返回。

　　保护的整定与常规复合电压过流保护整定相电流记忆型复合电压过流保护动作电流记忆型复合电压过流保护原理简单，整定计算简单。与电压制动过流保护相比，无论是发电机相间故障还是变压器高压侧相间故障，动作时间相同；而电压限制过流保护在反应发电机相间故障时，动作延时比反应变压器高压侧相间故障时短，更利于发电机严重故障的尽快切除。

　　4. 3电压保持型阻抗保护（见于SIEMENS的7UM 516）保护原理。保护由过流元件做为启动元件（Fault detection），也可选为低压闭锁过流元件。

　　启动元件动作后启动阻抗判别元件、开放出口跳闸矩阵。S iemens推荐保护取用发电机中性点CT、机端PT.阻抗元件为三段对称四边形动作特性。Z 1 <元件按保护发电机内部及主变低压侧绕组考虑，动作时间T 1与发电机差动、变压器差动配合，可以取尽量短。Z 1B <为Z 1 <的延伸，由发变组主开关辅助接点闭锁，主开关跳开后，Z 1B <元件开放，动作时间T 1B与T 1原则相同。因为受保护原理的限制，Z 1 <、Z 1B <元件只能按变压器短路阻抗整定。Z 2 <元件按保护至主变高压侧引线及开关站母线考虑，时间T 2应与系统保护配合。T 3元件为保护启动元件的出口跳闸延时，过流元件动作后由低压过流元件保持，因为过流元件动作值整定较低（一般按躲正常负荷电流考虑），因此动作延时T 3应取稍长的延时。

　　启动元件的判别逻辑（图中仅示出L 3相动作原理，其余两相与此相同）。

　　S iemens7UM 516的阻抗保护逻辑虽然复杂，但使用时应根据现场具体情况进行整定配置。这种阻抗保护是记忆型复合电压过流保护与阻抗保护的一种延伸，因为原理的限制，仍然不能反应大多数发电机内部故障。

　　因为发电机定子绕组一般均为多分支并联组成，汽轮发电机一般为两个分支构成，发生内部相间短路时短路相的所有分支不可能都发生短路，因此阻抗保护计算轨迹大多位于以发电机X d为半径的正圆之外，使保护无法反应。另因为暂态过程中发电机定子铁磁关系的变化，发电机阻抗也是变化的。因此说，发电机阻抗保护整定原则不明，保护区域不明。因此，发电机相间短路后备保护不宜配置阻抗保护。

　　2）复合电压过流类后备保护可选择电压限制型，也可以选择电流记忆型。

　　3）应将主保护双重化，根据系统工况，宜尽量缩短后备保护动作时间。