式中：
Kst——同型系数，取；
Kunp——非周期性分量影响系数，取为1〜；
fi——TA的最大数值误差，取。
为使KD在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作，KD的动作值必须大于最大平衡电流，即lop=
（Krel为可靠系数，取）。
越大，动作值lop就越大，这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。
此时，若出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg短路时，保护不能动作。
对于大、中型发电机，即使轻微故障也会造成严重后果。
为了提高保护的灵敏系数，有必要将差动保护的动作电流减小，要求最小动作电流二（IN为发电机额定电流），而在任何外部故障时不误动作。
显然，图所示的差动保护整定的动作电流已大于额定电流，无法满足这种要求。
具有比率制动特性的差动保护
保护的动作电流lop随着外部故障的短路电流而产生的lunb的增大而按比例的线性增大，且比lunb增大的更快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误动作。
这是把外部故障的短路电流作为制动电流Ibrk,而把流入差动回路的电流作为动作电流lopo比较这两个量的大小，只要lOPNIbrk,保护动作；反之，保护不动作。
其比率制动特性折线如图所示。
动作条件：
分两段
op>op.min
ork~hrk.mn
:
pnKJ<」
t/l.min）+，op.minbrk>
式中，K为制动特性曲线的斜率（也称为制动系数）。
在图（a）中，选取W1=W2=DKBkDKB2二次绕组匝数相同a。
1.,
制动电流：
“尹Z）
差动回路电流：
人厂人一匚
A='2=丄=-（/]+/；）
当外部短路时，%,制动电流为21-
动作电流为山=1'-1；,,保护不动作。
当正常运行时,
则
1,1N
brk.min
i>x.
当IbrkW,可以认为无制动作用，在此范围内有最小动作电流为,
而此时口=/厂/严°,保护不动作。
.//=_（/+/）
当内部故障时，‘2反向且2?
2,则1朋212
为
两侧短路电流之差，数值小，而©I
作。
大，保护能动
特别是当I"
时，Ibrk二0,此时，只需取〜）保护就
能动作，保护灵敏度大大提高了。
保护也能动作。
二、发电机定子绕组的横联差动电流保护
当发生任何一种定子绕组的匝间短路时，有一短路电流流进两中性点连线00’上，这是由于A、B、C三相对中性点之间的电势平衡被破坏，则两中性点的电位不等之缘故。
利用流入两中性点连线的零序电流，构成单继电器式横联差动保护。
即在两分支绕组的中性点的连线上装一只电流互感器，保护就装在此电流互感器的二次侧。
当正常运行时，每个并联分支的电势是相等的，三相电势是平衡的，则两中性点无电压差，连线上无电流流过（或只有数值较小的不平衡电流），保护不会动作。
当发生任何一种类型的匝间短路时，两中性点的连线有零序电流通过，保护反应于这一电流而动作。
这就是发电机横联差动保护的原理。
由于发电机电流波形即使是在正常运行时也不是纯粹的正弦波，尤其是当外部故障时，波形畸变较严重，从而在中性点的连线上出现以三次谐波为主的高次谐波分量，给保护的正常工作造成影响，为此，保护装设了三次谐波滤过器，消除其影响，从而提高保护的灵敏度。
B
横联差动保护原理图
转子回路发生两点接地故障时，转子回路的磁势平衡被破坏，则在定子绕组并联分支中所感应的电势不同，三相电势平衡被破坏，从而使并联分支中性点连线上通过较大的电流，造成横差动保护误动作。
若此两点接地故障是永久性的，则这种动作是允许的（最好是由转子两点接地保护切除故障，这有利于查找故障），但若两点接地故障是瞬时性的，则这种动作瞬时切除发电机是不允许的。
因此，需增设〜1S的延时，以躲过瞬时两点接地故障。
也就是当出现转子一点接地时，即将切换至延时回路，为转子永久性两点接地故障做好动作准备。
根据运行经验，保护的动作电流为：
4=（°・20.3）人/切
式中：
IN发电机的额定电流。
这种保护的灵敏度是较高的。
在切除故障时有一定的死区，即：
①单相分支匝间短路的a较小时，即短接的匝数较少时；②同相两分支间匝间短路，且二a2,或aI与a2差别较小时。
对于单“Y”接线的发电机，宜采用下列保护。
发电机定子绕组的单相接地保护
发生定子绕组单相接地故障的主要原因是，高速旋转的发电机，特别
是大型发电机（轴向增长）的振动，造成机械损伤而接地；对于水内冷的发电机（大型机组均是采用这种冷却方式），由于漏水致使定子绕组接地。
发电机电压系统定子绕组单相接地时接线如图（a）所示，设发电机每相定子绕组对地电容为CM,外接每相对地电容为Ct,当A相绕组距中性点外单相接地时：
3Uq=Eak+I£hk+Eck=—3cxEa
5、=—cS
发电机内部单相接地故障示意图
由于电压互感器二次开口三角形绕组的输出电压Umn在正常运行时近似为零，而在发电机出口端（机端）单相接地时为Umn=100Vo因此，当故障发生在0VaV1的位置时，Umn二a・100V,上式所表示的关系，在图中为一直线，零序电压保护继电器的动作电压应躲开正常运行时的不平衡电压（主要是三次谐波电压），其值为15〜30V,考虑采用滤过比高的性能良好的三次谐波滤过器后，其动作值可降至5〜10V,则保护的死区为a二〜。
若定子绕组是经过渡电阻Rg单相接地时，则死区更大，这对于大、中型发电机是不能允许的，因此，在大、中型发电机上应装设能反映100%定子绕组单相接地保护。
三次谐波零序电压保护
机端及中性点侧的三次谐波电压和
I）正常运行时的三次谐波电压
其等效图如图所示。
正常运行时相电势中会有三次谐波电势
5
机端:
Z民
中性点端:
Us_6
所以，5Gw+2C；
当发电机中性点经高阻抗接地时
上式仍然成立
G丄Us
2）当定子绕组单相接地时的三次谐波电压
当定子绕组单相接地时也会有三次谐波电压，其等效图如图（a）
所示。
5=（1—c）耳
当a>50%时，QsIaU
当a550%时，UvU
其关系如图（b）所示。
如果以此作为动作条件，则这种原理的保护的“死区”为a>50%,但若将这种保护与基波零序电压保护共同组合起来，就可以构成保护区为100%的定子绕组单相接地保护。
发电机励磁回路一点接地保护
切换测量原理保护方案
将一个电阻和电容网络接在转子绕组两端，通过顺序切换的方法
改变网络的结构，并对三个有关的支路电流进行采样、记忆进行比较,达到测量励磁回路对地电阻的目的。
如图所示，电容的作用是消除转子电压中谐波分量及干扰电压对继电器的影响。
图转子一点接地保护测量网络
假设接地故障发生在转子绕组中部任一点，将转子电压分为Uf1和
Uf2,故障点电阻为RX。
开关S1单独闭合时，稳态电流&+凡+心经采样保
持和整理后在装置内得到与11成正比的电压U1:
同理，开关S1与S2分别单独闭合时，相应的有：
+/?
4+RX
取R1二R3二Ra
R2二R4二Rb（Ra、Rb皆为选定的参数），KI二K2二K,则上述三式可改写为:
U\=KLJ\十KI
Ru+Rh十Rx
K2f
2R“+Rs
KU「2
Ru+Rb+RX
=KI3
可选择保护的动作判据为：
U\+”2'^3对于给定的Ra、Rb、RX、K2及K,当上式等号成立
时，RX便为检测到的最大接地电阻，若K2取固定值，则改变K可以调整灵敏性。
K2值可根据灵敏性要求，由式（）取等号求出，即
装置动作时对应的RX为
K
恥,2出+心）-（出+儿）
^F_
■
对于给定的Ra、Rb、RX、K2及K,当上式等号成立时，RX便为检测到的最大接地电阻，若K2取固定值，则改变K可以调整灵敏性。
K2值可根据灵敏性要求，由式（）取等号求出，即
K（2&+&）
Rd+Rb+心max
发电机励廠回路两点接地保护
当转子绕组发生两点接地故障，由于故障点流过相当大的短路电流，因而会烧伤转子；
由于部分绕组被短接，励磁绕组电流增加，转子可能因过热而损伤；
气隙磁通失去平衡，会引起机组剧烈振动，可能因此而造成灾难性破坏。
汽轮发电机转子绕组两点接地故障，还可能使轴系和汽机磁化。
因此，两点接地故障的后果是严重的，必须装设有效的励磁回路两点接地保护，立即跳闸。
励磁回路两点接地继电器可由电桥原理构成，其原理接线及装置方框图如图所示。
由电桥平衡原理构成的励磁回路两点接地保护有两个缺点：
1由于两点接地保护只能在转子绕组一点接地后投人，所以，对于发生两点同时接地，或者第一点接地后紧接着发生第二点接地的故障，保护装置均不能反映。
2若第一个接地点发生在转子绕组的正极或负极端，则因电桥失去作用，不论第二点接地发生在何处，保护装置将拒动。
电桥原理转子两点接地继电器电路原理接线及方框图
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