在电力系统中，变压器除了配备差动、瓦斯作为主保护外，一般还配备复合电压过电流保护，这在变电所与发电厂升压站中得到广泛应用，并取得良好效果。在发电机保护中除了配备差动主保护外，一般还要配备复合电压过流保护。电站设计人员往往把复合电压过流保护推广应用到发电机保护中，本人在处理一次水电厂事故中，发现这套保护会出现误动。

[图一 水电厂主接线图]

如上图一所示，图一是水电厂主接线，主变高压侧为35kV线路变压器组接线，低压侧为6.3kV单母线接线，有四台2000kW发电机，厂用电由6.3kV厂变提供，6.3kV母线设有压变一组。事故经过如下：在35kV出线出现线路故障时，主变（线路）高压侧开关跳闸后，经过一段时间（发电机复合电压过流保护时间定值）后，发电机相继跳闸，造成全厂失压，事故扩大化。究其原因，是复合电压过流保护中负序电压继电器误动之故。后把这套保护改为低压过电流保护后，保护能正确动作未出现全厂失压事故，其二次回路图如图二所示。

   
[图二 二次回路图]

现对其二次回路进行分析如下，当线路出现故障时，若三相对称故障，低电压继电器动作，FZJ励磁，当发电机故障电流足够大时SJ复合电压过流时间继电器励磁，这套保护起动。当三相不对称故障时，负序电压继电器启动，切断低电压继电器电压回路，使FZJ动作，当发电机故障电流大于过流定值时，使SJ励磁，整套保护开始励磁。当故障消失后，6.3kV母线电压恢复正常，这时负序继电器返回，低压继电器返回，整套保护还未出口，如果线路出现是永久性事故，这时主变开关（线路）会跳闸6.3kV母线电压会恢复，发电机电流返回到比较小的电流，但由于发电机组的转速上升，使负序电压继电器不能复归，造成发电机开关跳闸，事故扩大到全厂失电。下面分析负序电压继电器误动的原因。

目前负序电压的采样方式有二种，第一种是传统的电阻电容取样方式，其原理图、矢量图如图三所示，当 、、是正序相量时，Ca、Ra回路中会出现超前于Uab电压的一个容性电流，A点的电压轨迹为以为直径的一个圆弧。当Ra=Xca时A点电位会取于P点，同样在回路中也会出现一个超前于 电压的一个电流，B点的电压轨迹为以为直径的一个圆弧，当Xcc＝Rc时，B点的电位也会在P点，这样A、B二点上的电位差为零。当、、是负序相量时，A点的电压轨迹还在以为直径的圆弧上，但是却在P点的对侧，同样B点在电压轨迹在以为直径的圆弧上，也是出现在P点的对侧，这时A、B二点的就会出现一个电位差。当Ra＝Xca时、Xcc＝ Rc时，AB二点的电位差等于（负序线电压）＝（负序相电压）。因此传统的负序电压取样采用测量A、B二点的电位差来实现的。

当发电厂出线出现故障时（或线路开关跳闸后），发电机的输入功率没有立即减少（因发电机有惯性，转速不能突变）而输出功率下降，造成发电机组有以个角加速度，使发电机转速上升，使Xc值下降，A点和B点的电位偏离P点，从而使A、B两点间有电位差，造成负序电压继电器误动，发电机误跳闸，使出线事故扩大到全厂失压，因此传统的复合电压过流保护误动原因是低压母线频率偏离额定50HZ频率之故。

第二种方法是电压波形数字采样法，这一方法是建立在微机采样技术的基础上，它要求采取三相电压的有效值和三相电压之间的相角差，利用对称分量法计算出三相电压的正序分量、负序分量和零序分量的值。其基本原理如下：

因此，只要测出U_A、U_B、U_C的大小及U_A、U_B、U_C之间的相角差就可以计算出负序电压值。

电压值的测量一般采用A/D变换。

而、、的相角差往往采用把 、、的电压波形放大，变成方波。测量三个方波之间的上升延的相隔时间与同相相邻方波上升延相隔时间之比乘以360^o来获得。但在一个有角加速度的机组中的三相电压方波之间的上升延的相隔时间是相等的条件下， 、之间的相角差大于（或小于）、是之间的相角差。这是由于矢量计算与对称分量法是建立在频率变化很缓慢的条件下，也就是说（频率变化率）角加速度接近于零的情况下，是可行的。换句话说，发电机母线与电网永远是连接在一起的条件下，负序电压继电器才不会误动。

从以上分析来看，我们可以得出以下结论：复合电压过流保护适用于频率变化非常缓慢的网络中，由于发电厂出线故障或出线开关跳闸后，发电机母线电压频率变化较大，会造成负序电压继电器误动，故不宜采用这套保护。建议采用低压过流保护，以减少发电机开关误动。

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