負(fù)序電流保護(hù)是發(fā)電機(jī)、變壓器等旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要保護(hù)功能，用于檢測(cè)和防范因電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行（如單相接地、兩相短路、斷相等）導(dǎo)致的負(fù)序電流對(duì)設(shè)備的危害。以下從原理、危害、保護(hù)配置及動(dòng)作特性等方面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

一、負(fù)序電流的產(chǎn)生與危害

1. 負(fù)序電流的產(chǎn)生

• 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障（如單相接地、兩相短路）或負(fù)荷不對(duì)稱時(shí)，三相電流不再對(duì)稱，可分解為正序、負(fù)序和零序分量。

• 負(fù)序電流是三相電流中幅值相等、相位互差120°且相序與正序相反的分量。

2. 負(fù)序電流的危害

• 轉(zhuǎn)子過(guò)熱：負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出2倍工頻（100Hz）的電流，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子表面（如阻尼繞組、護(hù)環(huán)）局部過(guò)熱，可能引發(fā)轉(zhuǎn)子燒損或絕緣損壞。

• 機(jī)械振動(dòng)：負(fù)序磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生100Hz的脈振轉(zhuǎn)矩，引起機(jī)組振動(dòng)，長(zhǎng)期運(yùn)行可能導(dǎo)致機(jī)械疲勞。

• 效率下降：負(fù)序電流增加電機(jī)損耗，降低運(yùn)行效率。

二、負(fù)序電流保護(hù)的工作原理

1. 負(fù)序電流檢測(cè)

• 通過(guò)電流互感器采集三相電流，經(jīng)負(fù)序?yàn)V過(guò)器提取負(fù)序電流分量（$I_2$）。

• 負(fù)序?yàn)V過(guò)器通常采用模擬電路或數(shù)字算法（如對(duì)稱分量法）實(shí)現(xiàn)。

2. 保護(hù)動(dòng)作邏輯

• 典型反時(shí)限特性：

• 定時(shí)限保護(hù)：當(dāng)負(fù)序電流超過(guò)整定值（$I_{2set}$）且持續(xù)時(shí)間超過(guò)整定時(shí)間（$t_{set}$）時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。

• 反時(shí)限保護(hù)：動(dòng)作時(shí)間與負(fù)序電流大小成反比，負(fù)序電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，模擬轉(zhuǎn)子熱積累過(guò)程。

其中，$K$為時(shí)間常數(shù)，$I_{2N}$為額定負(fù)序電流。

三、負(fù)序電流保護(hù)的配置與整定

1. 保護(hù)配置

• Ⅰ段：高定值段，動(dòng)作時(shí)間短（如0.5-1s），跳閘。

• Ⅱ段：低定值段，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)（如5-10s），發(fā)信號(hào)或跳閘。

• 定時(shí)限負(fù)序過(guò)流保護(hù)：作為快速后備保護(hù)，通常設(shè)置兩段：

• 反時(shí)限負(fù)序過(guò)流保護(hù)：作為主保護(hù)，模擬轉(zhuǎn)子熱積累，防止轉(zhuǎn)子過(guò)熱損壞。

2. 整定原則

• 啟動(dòng)電流：通常取（0.5-1.0）倍額定電流。

• 時(shí)間常數(shù)：根據(jù)轉(zhuǎn)子熱容量和允許過(guò)熱時(shí)間整定。

• $I_{2set}$：按躲過(guò)最大負(fù)荷時(shí)的不平衡電流整定，通常取（0.1-0.2）倍額定電流。

• $t_{set}$：與相鄰元件后備保護(hù)配合。

• 定時(shí)限段：

• 反時(shí)限段：

四、負(fù)序電流保護(hù)的應(yīng)用場(chǎng)景

1. 發(fā)電機(jī)保護(hù)

• 大型汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)均需配置負(fù)序電流保護(hù)，防止轉(zhuǎn)子過(guò)熱和機(jī)械損傷。

• 例如，某1000MW發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序保護(hù)整定：?jiǎn)?dòng)電流0.6倍額定電流，長(zhǎng)延時(shí)跳閘時(shí)間1000s（對(duì)應(yīng)1.1倍額定電流）。

2. 變壓器保護(hù)

• 大型變壓器在高壓側(cè)配置負(fù)序電流保護(hù)，反映不對(duì)稱故障。

3. 電動(dòng)機(jī)保護(hù)

• 高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)較大負(fù)序電流，需配置專門的負(fù)序保護(hù)。

五、與其他保護(hù)的配合

1. 與差動(dòng)保護(hù)的配合

• 差動(dòng)保護(hù)快速切除內(nèi)部短路，負(fù)序電流保護(hù)作為后備，防止差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子損壞。

2. 與失磁保護(hù)的配合

• 失磁故障初期可能伴隨負(fù)序電流增大，負(fù)序保護(hù)可加速動(dòng)作。

3. 與過(guò)流保護(hù)的配合

• 過(guò)流保護(hù)反映對(duì)稱過(guò)負(fù)荷，負(fù)序保護(hù)反映不對(duì)稱故障，兩者互補(bǔ)。

六、總結(jié)

負(fù)序電流保護(hù)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要保護(hù)功能，通過(guò)檢測(cè)負(fù)序電流并模擬轉(zhuǎn)子熱積累過(guò)程，有效防止轉(zhuǎn)子過(guò)熱和機(jī)械損傷。其配置需結(jié)合設(shè)備類型、系統(tǒng)運(yùn)行方式和保護(hù)配合要求，確保在不對(duì)稱故障時(shí)快速、可靠動(dòng)作。

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