7.4.1　負(fù)序過電流保護(hù)的作用

當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路或正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡時，在發(fā)電機(jī)定子繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流，此電流在發(fā)電機(jī)空氣隙中建立的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子為兩倍的同步轉(zhuǎn)速，因此將在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子鐵心等部件上感應(yīng)于100Hz的倍頻電流，該電流使得轉(zhuǎn)子上電流密度很大的某些部位（如轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等），可能出現(xiàn)局部灼傷，甚至可能使護(hù)環(huán)受熱松脫，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的重大事故。此外，負(fù)序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流之間以及正序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的100Hz交變電磁轉(zhuǎn)矩，將同時作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機(jī)座上，從而引起100Hz的振動。

負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中所引起的發(fā)熱量，正比于負(fù)序電流的平方及所持續(xù)的時間的乘積。在最嚴(yán)重的情況下，假設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為絕熱體（即不向周圍散熱），則不使轉(zhuǎn)子過熱所允許的負(fù)序電流和時間的關(guān)系，可用下式表示：

式中：i₂——流經(jīng)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流值；

　t——所持續(xù)的時間；

　——在時間t內(nèi)的平均值，應(yīng)采用以發(fā)電機(jī)額定電流為基準(zhǔn)的標(biāo)么值；

　A——與發(fā)電機(jī)型式和冷卻方式有關(guān)的常數(shù)。

關(guān)于A的數(shù)值，應(yīng)采用制造廠所提供的數(shù)據(jù)。其參考值為：對于凸極式發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)可取A＝40；對于空氣或氫氣表面冷卻的隱極式發(fā)電機(jī)可取A＝30；對于導(dǎo)線直接冷卻的100～300mW汽輪發(fā)電機(jī)可取A＝6～15等。

隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，它所允許的承受負(fù)序過負(fù)荷的能力也隨之下降（A值減?。?。例如取600mW汽輪發(fā)電機(jī)A的設(shè)計值為4，其允許負(fù)序電流與持續(xù)時間的關(guān)系如圖7.13中的曲線（abcde）所示。這就對負(fù)序電流保護(hù)的性能提出了更高的要求。

針對上述情況而裝設(shè)的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)實際上是對定子繞組電流不平衡而引起轉(zhuǎn)子過熱的一種保護(hù)，因此應(yīng)作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)方式之一。

圖7.13　兩段負(fù)序定時限過電流保護(hù)動作特性與發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流曲線的配合情況

此外，由于大容量機(jī)組的額定電流很大，而在相鄰元件末端發(fā)生兩相短路時的短路電流可能較小，此時采用復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)往往不能滿足作為相鄰元件后備保護(hù)時對靈敏系數(shù)的要求。在這種情況下，采用負(fù)序電流作為后備保護(hù)，就可以提高不對稱短路時的靈敏性。由于負(fù)序過電流保護(hù)不能反應(yīng)于三相短路，因此，當(dāng)用它作為后備保護(hù)時，還需要附加裝設(shè)一個單相式的低電壓啟動過電流保護(hù)，以專門反應(yīng)三相短路（參見圖7.14）。

圖7.14　發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流及單相式低電壓啟動的過電流保護(hù)的原理接線圖