摘要：近些年，我国针对电能的需求持续在增加，发电机的运用亦是越发广泛起来。大型发电机所占据的地位颇为紧要，其一旦出现故障，将会对机组以及电力系统的安全平稳运行造成严重影响，故而研究具备有效性的发电机主保护配置方案有着重要的意义。文章针对零序电流型横差保护，对其开展了相关研究，研究其工作原理，研究其构成形式，又针对裂相横差保护，同样进行了研究，研究其工作原理，研究其构成形式，还针对不完全纵差保护，展开了研究，研究其工作原理，研究其构成形式，以及针对完全纵差保护，也进行了研究，研究其工作原理，研究其构成形式，在此基础之上，进一步提出了主保护的方案优化设计步骤，提出了最终方案的确定方法，这对于大型发电机实施有效的保护有着一定的现实指导意义句号。

关键词：发电机；主保护；短路；优化

发电机每个阶段，主保护程序部件类型增加的分支数会迅速增加，且会达到最终主要保护配置，像主要保护方案等，还会涉及到主保护方案等实践，比如引线、分支电流互感器中性点即 TA 等设备上，这会给电路正常运转和工作带来一定影响。保护装置数量和位置若涉及不合理时，即便有丰富操作经验也罢，然而完成设计任务并要求时间成本则是两个主要保护配置程序设计的基本要求，也必须考虑在内。因此，发电机主要保护配置的设计是多目标工程优化设计问题。

1概述

电力系统的心脏是发电机 ，随着发电机单机容量持续增大 ，一方面 ，发电机故障对电力系统会产生更严重影响 ，进而破坏电力系统稳定性 ，甚至会引起系统瘫痪 ；另一方面 ，大型发电机组造价昂贵 ，结构繁杂 ，一旦受损 ，所需检修期长 ，会造成很大经济损失 ，所以对发电机主保护的安全性 、快速性 、灵敏性提出了更高要求 。而且呢，发电机内部要是出故障，那破坏程度可不小，然而当下发电机的主保护动作率比较低下，就连匝间短路这方面还存在着保护的空白区域，所以呀，务必要针对各种发电机主保护配置的方案展开研究，进而提出最为优化的主保护配置方案。

2发电机内部故障主保护方案

目前，存在着多种发电机内部故障主保护，其中包括，零序电流型横差保护，裂相横差保护，不完全纵差保护以及完全纵差保护，这些保护装置能够有效保护发电机相间短路，同时，还可以精准保护匝间短路现象由此得到改进，使得相关性能增强完善了发电机定子绕组内部故障主保护方案。

一种被称为零序电流型横差保护的装置，它适用于那种具有多分支这样特点的定子绕组，正因如此，在大型发电机内部短路主保护配置这个范畴当中应用相当广泛，从对匝间短路状况来看有着较高的灵敏度。还是列举个例子吧，就拿SF600 - 42/1308水轮发电机来说，针对并联支路数是六的这种发电机，能够把每相里面的、从一到三这几个分支引出然后连接在一起，从而形成中性点o1；接着又能把每相里面四、五、六这几个分支引出并连到一起，进而形成中性点o2；之后呢，于o1以及和o2之间安装一个电流互感器TA0由此形成一套零序电流型横差保护。还能够把每相之中的1、2分支给引出来，且连接到一块儿，进而形成中性点ol；接着把每相里边的3、4分支给牵出并连接在一起，这就形成了中性点02；随后又把每相当中的5、6分支给引出并连在一起，如此便形成了中性点03；之后在ol与02之间、02与03之间安装两个电流互感器TA01、TA02，借此形成两套零序电流型横差保护。

在发电机内部短路主保护设计当中，裂相横差保护是其中一种，因为最少要有一横一纵，而对于零序电流型横差保护而言，它却不适用于机外只引出一个中性点的那种发电机。裂相横差保护会把发电机中性点侧的并联分支方式分成两类，完全裂相横差保护是直接分为2组，不完全裂相保护是舍弃其中某部分分支后将剩余绕组分为两组。它主要用于反应发电机内部故障的匝间短路，所起到比较作用的是发电机同相间两部分电流的不平衡度。

对于并联支路数是6的SF600 - 42 / 1308水轮发电机来讲，以B相作为例子，能够把1、2、3分支连接到一起引出，接着把4、5、6分支连接到一起引出，分别安装电流互感器TA3、TA4，在两个电流互感器TA3、TA4之间形成完全裂相横差保护。还能够把1、2分支连接到一起引出，然后把5、6分支连接到一起引出，分别安装电流互感器TA3、TA4，在两个电流互感器TA3、TA4之间形成不完全裂相横差保护。

有研究显示，零序横差保护、裂相横差保护针对匝间保护的灵敏度，相较于不完全纵差保护要强，它们是匝间短路的主保护。然而，在保护方案方面，究竟是选择零序横差，还是裂相横差，亦或是两者均选，这必须要通过详细的主保护灵敏度分析才能够决定。

(3)不完全纵差保护。有一种在使用上相对比较常用的不完全纵差保护，它属于“两纵”范畴内，这种保护会把电流互感器连接在中性点侧某相中的部分并联分支绕组里，进而与机端侧的电流互感器共同构成不完全纵差保护，对于并联支路数是6的发电机，就拿A、C相来说，在机端侧要分别安装电流互感器TA7、TA9，在N、C两相的中性点侧，要把1、2、3分支以及4、5、6分支分别引出来，并且安装电流互感器TA1、TA6，在TA1与TA7之间、TA6与TA9之间，分别构建引起分支数为3的两套不完全纵差保护。在应用不完全纵差保护以前，一定要开展发电机内部故障灵敏度的分析计算，全面顾及不完全纵差保护针对匝间短路以及相间短路的灵敏度，考量不完全纵差是不是展现了反应匝间短路的优势，从而判定是不是选用不完全纵差保护。

(4)全然纵差保护。全然纵差保护是一种传统的纵差保护，对比发电机定子绕组始端(机端侧)和末端(中性点侧)的电流是否均衡，对于定子绕组相间短路颇为灵敏，并且只能够反映相间短路。全然纵差保护由在中性点侧某相全部并联分支绕组接入的电流互感器，与相应机端侧的电流互感器一并构成，TA5、TA6与TA9一道构成C相的全然纵差保护。完全纵差保护能够完全体现发电机定子绕组相间短路的情况，然而就定子绕组同相同分支短路故障而言，它完全无法起到作用，对于定子绕组同相异分支短路故障，它同样完全不起作用，而且定子绕组分支开焊故障，它也是完全没有作用的。

结束语

近些年来，发电机组的装机容量，还有年发电量，也都处于持续增长的状况。内部短路可是大型发电机典型存在的故障之一，当发电机发生内部短路的时候，便会产生带有极大危害性质的短路电流，这将会直接或者间接地给电力系统以及人民生活造成巨大规模的经济损害，所以，针对大型发电机内部短路去配以适当的主保护极为必要。文章针对大型发电机在内部短路时有可能产生的问题，提出了发电机主保护配置方案的优化设计方法，为大型发电机配置高性能的主保护方案奠定了理论基础。