Cat®（卡特）发电机组过电流保护

每当负载需要的电流超过发电机组铭牌额定值时，就会在同步发电机组上发生过电流事件。过电流可能由大型马达启动的时候、变压器充磁阶段，短路故障发生的时候或任何其他事件引起。过电流事件可能是不可避免的，但是必须控制过电流的持续时间，以免损坏发电机组或其他设备。标准或要求因地区而异，并规定了发电机组和导体免受过电流事件影响所需的保护措施，应针对特定地点的要求参考该标准或要求。

卡特彼勒提供了多种选择来帮助我们的客户满足这些要求，另外还提供了有关 Cat®(卡特)EMCP 发电机组控制的额外功能，以帮助保护客户的资产。

Cat EMCP 4 发电机组控制模块具有增强的过电流检测算法，该算法使用户可以在触发过电流事件之前配置基于时间的方法允许的过电流量。这些额外的算法功能可与现有的过流保护一起使用，以随时生成事件。增强型过电流算法具有可调设置，以实现特定的集成。

发电机组过电流

在了解保护措施之前，应了解发电机组对过电流事件的反应。在发生短路的瞬间，发电机组将输出交流发电机的最大电流。在此瞬间，电流不受发电机组控制系统的控制，并受到系统固有磁场的限制。

在事件发生后的前六个周期内，发电机组受到次瞬态电抗和调压器产生的激励的限制。带有自励(SE)供电稳压器的发电机组，将迅速减小电流，而带有外部电源(永磁，PM或内部励磁，即IE)的发电机组将按照图1减小，电流以较低的速度减小。

图1：发电机组电流衰减曲线

在过电流的前六个周期到前五秒之间，发电机组的电流将基于瞬态电抗和来自调压器的励磁电流。在此期间，以 SE 作为电源的调节器将无法提供足够的电流来继续激励发电机组，并且电流将继续减小至零。

IVR 励磁模块过励磁保护

为了帮助保护发电机组免受过电流事件的影响，Cat 集成稳压器(IVR)励磁模块采用了内置的过励磁保护。如图2所示，这种保护策略可在正常条件下提供刚好低于上限的连续励磁电流。

在过电流情况下，励磁电流将迅速增加，称为“强励”。励磁模块会将磁场强制电流限制在Cat 发电机组概述的设计准则内的定义上限，通常为额定电流的300%，持续10秒。

在固定的延迟时间到期后，励磁模块将“限制”励磁电流到更安全的水平，即上限的10%。通过使用过励磁保护，卡特彼勒为客户提供了必要的过流能力，以支持负载和现场故障保护协调，同时保护客户在发电机组上的投资。

图2：过励磁保护

Cat EMCP4 过电流保护

除了过度励磁，Cat EMCP 4 还使客户能够利用可调的定时限保护功能，以及反时限曲线或发电机组热损坏曲线跳闸设置，以与客户的整体现场保护协调相结合。

反时限曲线为客户提供了低电流时的慢速跳闸功能和高电流时的快速跳闸功能，而定时限保护功能可在较短的时间内提供较高的电流水平，以避免跳闸由于负载涌入，如图3所示。

利用这些值的可配置设置，客户可以开发定制的保护级别，同时确信发电机组在其能力范围内运行。

图3：过电流协调曲线

中性点接地电阻

中性点接地电阻(NGR)是连接在电源的中性点和系统接地之间的功率电阻器。NGR可以出于多种目的而被用作电力系统的一部分，包括帮助识别故障。但是，它主要用于限制线路中的线电流接地故障，并防止损坏设备。

尽管应根据唯一的现场条件评估每个站点，但本文中介绍的保护措施可用于保护客户的发电机组，而无需实施 NGR。

在使用 Cat 防护装置时，NGR 是一种附加防护装置，客户可以使用它来延长其发电机组的潜在寿命。一般而言，过电流事件会增加发电机组和零线中的热量。热量增加导致绝缘寿命降低。

本白皮书中描述的 Cat 的过流保护有助于限制损坏并避免灾难性故障;但是，任何数量的过载都可以视为产品的额外磨损。NGR 是一种相对低成本的选择，建议您限制能量消耗以延长产品寿命。应该评估每个站点，以确定添加 NGR 是否为客户带来价值。有关其他接地注意事项，请参阅适用的电气法规和接地标准。

结论

卡特彼勒提供的过电流保护功能为客户提供了必要的灵活性，使其能够与现场保护方案相集成，同时仍能保护他们在发电机组上进行的投资。

（来源于CAT卡特电力服务中心）

责任编辑：Zeshuai