4. 发电机保护用互感器配置

发电机保护能否正确动作，首先取决于互感器能否把一次侧的真实工况“如实”传变到保护装置。电流互感器（TA）和电压互感器（TV）是保护系统的测量源头，其选型、安装位置和二次回路质量，直接决定了差动保护、定子接地保护、失磁保护、过励磁保护等能否可靠判别。本节围绕“选什么、装在哪、二次回路怎么接”三个问题展开。

一、电流互感器选型：准确级与暂态特性是核心

发电机保护用TA的选型不能只看额定电流比，必须同时满足三个条件：稳态误差要求、暂态误差要求和动热稳定要求。

准确级选择。用于发电机差动保护的TA，应选用5P或10P级，且准确限值系数（ALF）必须与差动保护的最大穿越电流匹配。以一台额定电流为5000A、额定电压20kV的发电机为例，若差动保护启动值按0.1倍额定电流整定，外部故障时最大穿越电流可达8倍额定电流，则TA的ALF应不小于10，才能保证在外部故障穿越时TA不饱和、差动保护不误动。对于定子接地保护用的零序TA，应选用0.5级或1级，因为接地故障电流通常较小，需要较高的测量精度。

暂态特性。大型发电机出口短路时，短路电流中含有较大的非周期分量，普通TA铁芯容易饱和，导致二次电流波形畸变，差动保护可能误动或拒动。因此，300MW及以上机组的差动保护TA应选用TPY级或TPZ级暂态TA。TPY级铁芯带气隙，剩磁小，适合有非周期分量的暂态过程；TPZ级铁芯无气隙但剩磁也小，适合对剩磁要求不严的场合。选型时需向厂家提供系统时间常数、短路电流倍数和暂态面积系数等参数。

动热稳定。TA的动稳定电流峰值应不小于发电机出口三相短路冲击电流的1.1倍，热稳定电流的平方与持续时间乘积应不小于短路电流热效应值。例如，若出口短路电流有效值为40kA，冲击系数取1.9，则动稳定电流峰值应不小于40×1.9×1.1≈83.6kA。

二、电压互感器选型：绕组数量与准确级匹配

发电机保护用TV通常需要多组二次绕组，分别供保护、测量和励磁调节使用。选型时需注意以下几点：

• 绕组配置：一般配置2～3组二次绕组。第一组为保护绕组，准确级0.5或1级，供差动、失磁、过励磁等保护使用；第二组为测量绕组，准确级0.2或0.5级，供电量测量和励磁调节；第三组为开口三角绕组，供定子接地保护使用。
• 额定电压比：一次侧额定电压应与发电机额定电压一致，二次侧标准值为100V或100/√3V。开口三角绕组的额定电压通常为100/3V。
• 准确级与容量：保护绕组的额定容量应不小于实际二次负荷的1.5倍，且准确级在额定容量范围内保持不变。若二次回路电缆较长，需核算电缆电阻和接触电阻，确保TV实际负荷不超过额定容量。

三、安装位置：差动保护两侧的TA布置原则

发电机差动保护的TA安装位置决定了保护范围。以发电机—变压器组单元接线为例，差动保护通常采用“发电机中性点侧TA + 发电机出口侧TA”的配置方式，两侧TA之间即为差动保护范围。中性点侧TA应尽量靠近发电机中性点，出口侧TA应尽量靠近发电机出口断路器，以减小死区。

对于定子接地保护，零序TA应安装在发电机中性点与接地变压器之间，或直接套装在发电机中性点引线上。若采用机端零序TV，则应安装在发电机出口母线处，且开口三角绕组必须正确接线。

TV的安装位置通常选择在发电机出口母线或机端断路器外侧，确保在发电机并网前就能检测到机端电压。对于失磁保护，TV应接在发电机出口侧，以反映发电机实际机端电压。

四、二次回路要求：接地、电缆与抗干扰

TA二次回路必须一点接地，且接地点应设在保护屏柜内的专用接地铜排上，不得在TA本体或开关场接地。若两点接地，地电位差会在二次回路中产生环流，导致保护误动。对于差动保护，两侧TA的二次回路应分别一点接地，且接地点应靠近保护装置。

TA二次回路严禁开路。运行中若TA二次开路，会在开路点产生危险高电压，危及人身和设备安全。因此，TA二次回路中不得装设熔断器或自动开关，且端子排应使用可短接的专用端子。

TV二次回路应装设快速熔断器或自动开关，防止二次短路时烧毁TV。TV二次回路同样要求一点接地，接地点应设在保护屏柜内。对于开口三角绕组，其二次回路不得装设熔断器，且应直接引至保护装置。

二次电缆的选择需考虑截面和屏蔽。电流回路电缆截面应不小于2.5mm²，电压回路电缆截面应不小于1.5mm²。电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层应在保护屏柜侧一点接地，以抑制电磁干扰。对于差动保护，两侧TA的二次电缆应尽量采用同一型号、同一长度，以减小不平衡电流。

五、配置检查要点

互感器配置是发电机保护系统的基础环节。选型时需兼顾稳态精度和暂态特性，安装位置需确保保护范围无死区，二次回路需满足一点接地、禁止开路、屏蔽抗干扰等要求。只有这三方面同时到位，保护装置才能获得真实、可靠的输入信号，后续的整定计算和逻辑判断才有意义。