朱松林1，张劲2，池伟3，章惠娟4
（1．浙江省电力公司，浙江杭州310007；2．浙江省电力中心调度所，
浙江杭州310007；3．浙江省电力试验研究所，浙江杭州310014；
4．浙江省北仑第一发电有限公司，浙江宁波315800）
某大型发电厂，在一起发电机主变高压侧单相故障，继电保护正确动作并切除故障的过程中，引起另一台发电机的失步保护异常动作。经过专业人员的检查分析，发现该发电机失步保护存在着原理性缺陷，现分析如下。
1失步保护的接线和动作特性
某大型发电机和主变压器的一次接线为发电机变压器组。主变压器的绕组接线方式为ynd11，发电机中性点为不接地方式。
该发电机失步保护为微机型单功能继电器，采用测量发电机端感受阻抗变化轨迹的原理，具有如图1所示的阻抗特性。发电机正常运行时，失步保护感受到的阻抗落在第一象限的动作区外。当系统发生故障并造成发电机失步时，失步保护的感受阻抗将从1、4（或2、3）象限进入动作区并穿过2、3（或1、4）象限的动作区。图1中的①－④阻抗轨迹均符合失步保护的动作条件，⑤－⑧阻抗轨迹不符合失步保护的动作条件。
该发电机的失步保护在设计时只配置了一个失步保护继电器。其输入电压和输入电流回路分别接入发电机机端电压互感器和中性点侧电流互感器二次侧的同名相电压和电流，如ua和ia。
2对高压侧故障的反映
2 ．1高压侧故障时该失步保护的感受阻抗分析
当高压侧发生不同的短路故障时，该失步保护的感受阻抗有很大的差别。
为简化分析，假设系统接线如图2所示。图中：ug、ig分别为发电机侧电压和电流；uf、if分别为主变高压侧电压和电流。
当主变高压侧发生单相短路故障时，其等效序网图见图3。
图中 e-发电机电势；
根据短路电流计算可知：
从公式（11）～（13），代入公式（2）～（4），得发电机各相电压为：
根据公式（8）－（10）以及公式（14）－（16），得发电机失步保护感受到的阻抗为：
因主变为ynd11接线，其正序、负序和零序阻抗近似相等，即zt1＝zt2＝zt0＝zt，所以可取ztσ＝zt1＋zt2＋zt0＝3zt。
为了分析方便，结果更直观，可假设接地电阻或过渡电阻为零。即rg＝0。
2．2主变高压侧区外故障时失步保护误动作分析
假设在某发变组高压侧线路出口发生a相单相接地故障，该发电机的失步保护采用ua／ia接线。从式（17）可见，该失步保护的感受阻抗将从第一象限（负荷阻抗）变化到第二象限（故障感受阻抗）。当故障被线路断路器切除后，该失步保护的感受阻抗将经过过渡过程返回到第一象限。如果发生区外a相短路故障时，失步保护的感受阻抗落在整定区内，而在故障切除后又从整定区的第一象限退出，则这个过程符合该失步保护的动作原理，失步保护可能误动，将误跳发变组高压断路器。发电机故障录波器的录波图显示了这个过程。录波图测量波形的部分数据经整理后如表1所示，其阻抗轨迹如图4所示。
从录波图的数据也可发现，区外故障切除后，阻抗轨迹在整定区的过渡时间很短暂（其过渡过程时间的长短将与发电机当时的运行工况、系统一、二次设备或回路的参数以及失步保护本身的动态特性等均有关）。所以针对具体的每一次故障而言，失步保护是否误动作将与过渡过程时间的长短以及失步保护的动作速度有关。
3失步保护不同接线时对外部故障的反映
