第一章发电机保护
1.1基本概念
1.1.1发电机
1发电机的作用是将汽轮机、水轮机或燃气轮机输出的机械能变换成电能。
2发电机主要由定子和转子两部分构成，旋转的转子，静止的定子。
图1-1 三相同步交流发电机结构示意图
图1-2 发电机电气接线图
3作用原理：在转子绕组中通入直流，产生一恒定磁场。发电机转子由汽轮机或水轮机拖着旋转，恒定磁场变成旋转磁场。转子旋转磁场切割定子绕组，从而使定子绕组产生感应电势。实质上是两种旋转磁场的相互作用。
4发电机的额定转速，转子磁场旋转时，每转过一对磁极，定子绕组中的电势便历经一个周期。因此，定子绕组中电势的频率可由每秒钟转过磁极的对数来表示。f=pn/60,则转速n=60f/p。
5发电机的冷却方式，可分为外冷式和内冷式两种。外冷式又称之表面冷却方式，其介质有空气及氢气两种；内冷式称之直接冷却方式，其介质有氢气及水两种。
6发电机的故障：定子绕组的故障有相间短路、接地故障、匝间短路等；转子绕组的故障有转子一点接地及两点接地，部分转子绕组匝间短路。
7发电机不正常运行方式主要有：定子绕组过负荷，转子绕组过负荷，发电机过电压；发电机过激磁，发电机误上电、逆功率、频率异常、失磁、发电机断水及非全相运行等。
1.2 发电机纵差保护 1.
2.1 纵差保护的分类
1按输入电流的不同分类：完全纵差保护、不完全纵差保护。它们的区别是：对于完全纵差保护，由发电机中性点侧，输入到差动元件的电流为每相的全电流；而不完全纵差保护，由中性点侧输入到差动元件的电流为每相定子绕组某一分支或几分支的电流。
2按制动方式分类：可分为比率制动式和标积制动式。
3按出口方式分类：既可以采用单相出口方式，也可以采用循环闭锁出口方式。
1.2.2 动作特性
I res
I o I res.0
I d
图1-3 发电机纵差保护动作特性
具有两段折线式发电机纵差保护的动作特性如图1-3所示。可以看出：纵差保护的动作特性有两部分别组成，既无制动部分和有制动部分。这种动作特性的优点是：在区内故障电流小时，它具有很高的动作灵敏度；在区外故障时，它具有较强的躲过不平衡电流的能力。
1.2.3 逻辑框图
出口
图1-4（a ）单相出口方式
号
出口
图1-4（b）循环闭锁出口方式
由图1-4（a）可以看出：当采用单出口方式时，只要有一相差动元件动作，保护即作用于出口。由图1-4（b）可以看出：当采用循环闭锁出口方式时，只有两相差动元件动作后，才能作用于出口；但是，当出现负序电压时，只要有一相差动元件动作，保护即作用与出口。
另外，采用负序电压解除循环闭锁的另一个优点是：当发发电机内部两相短路时，即使只有一个差动元件动作，也能可靠切除发电机。
1.3发电机横差保护
1.3.1单元件横差保护
1.3.1.1交流接入回路
单元件横差保护的输入电流，为发电机两个中性点连线上的TA二次电流。以定子绕组为每相两分支的发电机为例，其交流接入回路如图1-5所示。
TA 过电流元件
C
B
A
图1-5 单元件横差保护的交流接入回路
1.3.1.2保护的构成原理及定子方程
当发电机正常运行时，各相各分支定子绕组感应电势相同及对称，从而使定子绕组的两个中性点之间电位相等，因此，TA一次无电流，保护不动作。当发电机定子绕组的某一分支，或者两相分支之间发生匝间短路时，由于各相绕组之间的对称被破坏，使发电机两中性点之间出现电位差，故TA一次流过电流，保护动作。
1.3.1.3 逻辑框图
出口
图1-6 单元件横差保护逻辑框图
1.3.2三元件横差保护
1.3.
2.1交流输入回路
三元件横差保护又称列相横差保护，由三个横差元件构成，每个差动元件两侧的输入电流分别为某相定子绕组不同分支（或两分支组）的TA二次电流。以A相横差元件为例，其交流回路如图1-7所示。
A机端
中性点横差元件
**
*
*
图1-7 A相横差保护交流接入回路
1.3.
2.2逻辑框图
出口
图1-8 裂相横差保护逻辑框图
1.4 纵向零序电压式发电机定子匝间保护 1.4.1 保护的交流接入回路
发电机定子绕组发生匝间短路时，将出现纵向零序电压。该保护的接入电压，通常取自机端专用TV 的开口三角形电压。保护装置的交流接入回路如图1-9所示。
定子绕组
A
B C
专用TV
3U 0
匝
间保护装置
图1-9纵向零序电压式匝间保护交流接入回路
1.4.2逻辑框图
如图1-9可以看出，当专用TV一次断线时，其开口三角形也输出电压。为防止匝间保护误动作，引入TV断线闭锁。另外，为防止区外故障或其他原因产生的零序电压使保护误动作，采用负序功率方向闭锁元件。该保护的逻辑框图如1-10所示。
出口
图1-10 发电机纵向零序电压式匝间保护逻辑框图
1.4.3专用TV断线闭锁元件
1.4.3.1比较TV二次电压三相电压相量和
它是按对专用TV及普通TV二次三相电压的相量和进行绝对值比较的原理构成的。在正常工况下，T V二次三相平衡，其相量和近似等于零。当专用TV 一次某相断线时︳UA+UB+UC︳≈57V，而普通TV二次|Ua+Ub+Uc|≈0。反之，当普通TV断线时，︳UA+UB+UC︳≈0，而|Ua+Ub+Uc|≈57V。因此，判断哪种TV断线。
当专用TV一次断线时闭锁匝间保护，而当普通TV一次断线时去闭锁定子接地保护。
1.4.3.2 电压平衡式原理
它是按比较两组TV二次同名相间线电压的原理构成。其逻辑框图如图1-11所示。
号
锁匝保护
号锁定子地保护
图1-11 电压平衡式TV 断线闭锁逻辑框图
由图可以看出，若ΔUab 、ΔUbc 、ΔUca 三者中任一个大于ΔU 时，判为TV 一次断线；此时，如果普通TV 二次无负序电压，则判为专用TV 断线，若普
通TV 二次有负序电压，则判为普通TV 断线。
1.5 定子接地保护
1.5.1 发电机定子单相接地的危害
当某相绕组接地时，接地点电位变为零而中性点电位升高。此时，非接地相对地电压升高，当机端接地时，会升高到线电压，将危及对地绝缘，当非故障相原来绝缘较弱时，可能造成非接地相相继发生接地故障，从而造成相间接地短路，损害发电机；另外，流过接地点的电流具有电弧性质，可能烧坏定子铁心。 分析表明：接地点距离发电机中性点越远，接地运行对发电机的危害越大：反之越小。当中性点附近接地时，若不在出现其他部位接地故障，不会危害发电机。
1.5.2 零序电压及安全接地电流
接地点距中性点越远，零序电压越高。机端接地时零序电压最大；中性点接地时零序电压为零。
需要指出的是：定子绕组接地时的零序电压与既接地点的位置有关，但一旦接地点被固定，册零序电压在发电机电压系统中分布是处处相等的。
所谓发电机的安全接地电流，是指长期流过接地点而不损坏发电机定子铁心的最大电流。对于不同电压等级及不同容量的发电机，其安全接地电流不同。发电机电压越高及容量越大，其安全电流越小。安全接地电流与发电机电压及容量的关系列于下表1-1。
1.5.3发电机机端、中性点三次谐波电压
各类发电机运行时，均会产生三次谐波电势。三次谐波电势通过对地电容产生三次谐波电流，三次谐波电流在机端及中性点对地容抗上产生压降，从而形成机端三次谐波电压及中性点三次谐波电压。由于机端对地电容比中性点对地电容打，故在正常工况下机端三次谐波电压小于中性点三次谐波电压。
1.5.4发电机定子接地保护
统计表明，在发电机的各种各种中，定子接地故障占的比例很大。为确保发电机的安全，当出现定子绕组接地故障时，应及时发现并作相应处理。这要靠定子接地保护。规程规定，对容量为100MW及以上的发电机，应装设100%定子接地保护。
1.5.4.1零序电流式定子接地保护
零序电流式定子接地保护的构成原理是：当发电机定子单相接地时，流过接地点有零序电流。
1.5.4.2 叠加电源式定子接地保护
该保护有两类：一种是叠加直流式；另一种是叠加低频交流式。
优点是：动作灵敏度高及无死区。缺点是构成复杂，需要一套外加电源。1.5.4.3 零序电压式定子接地保护
该保护的零序电压，可取自机端TV三次开口电压，也可取自发电机中性点TV二次，此时，不需设置TV断线闭锁。
1.5.5双频式100%定子接地保护
双频式定子接地保护，由两部分组成：一部分是基波零序电压式接地保护，另一部分是三次谐波电压式定子接地保护。
1.5.5.1交流接入回路
双频式定子接地保护的交流接入回路如图1-12所示。
3U0
接地
保护
3ω
接地
保
护
T2
T1
图1-12双频式定子接地保护的交流接入回路
分析表明：机端TV一次断线对三次谐波电压式及零序电压取自机端TV开口的基波零序电压式接地保护有影响，因此，当机端TV一次断线时，保护要误动。故需设置专用的TV断线闭锁元件。
1.5.5.2 构成方式及逻辑框图
目前，国内生产并广泛应用的3ω定子接地保护的构成方式有两种：其一是幅值比较式；另一是幅值相位比较式。所谓幅值比较式，是比较中性点三次谐波电压U3ωN与机端三次谐波电压U3ωS的幅值。而幅值相位比较式，是同时比较中性点三次谐波电压U3ωN与机端三次谐波电压U3ωS的大小及相位关系的接地保护。三次谐波电压式定子接地保护的逻辑框图，如图1-13所示。
出口
图1-13 三次谐波电压式定子接地保护的逻辑框图
1.6发电机失磁保护
1.6.1并网运行发电机的功角特性
假设研究的发电机通过主变及输电线路与无穷大系统连接，如图所示：
、
图1-14并网发电机系统图图1-15 并网发电机的等值网络
根据图所对应的等值网络可划出；并网发电机电势d E 与无穷大系统电压c
U 的相量关系图，如图1-16所示。其中?为功率因数角；θ为发电机电势与无穷大系统电压之间的夹角，也称之功角。
由图1-16可得出
sin cos d d E IX θθ
∑=
两边同乘以Uc ，便得
sin c d d U E P X θ
∑
=
式中P —发电机发出的有功功率
图1-16并网发电机电势Ed 与无穷大系统电压Uc 向量图
图1-17 并网运行发电机的功角特性
Pm 为功率极限,Pt 为原动机输出功率,Pu 为发电机向系统送出功率,为发电机运行功角
1.6.2发电机失磁运行的危害
1.6.
2.1对电力系统的危害
发电机失磁之后，从向系统送出无功变成从系统吸收无功。且发电机维持的有功越大，失磁运行时从系统吸收的无功越多。大机组带大有功失磁运行时，将从系统吸收的武功很多。如果系统无功储备不足，大机组的失磁运行可能迫害系统的稳定性。
1.6.
2.2.对相邻机组的危害
发电价失磁运行时，从系统吸收无功。造成的无功缺额要由其他机组补充，可能使相邻机组过负荷或过电流。
1.6.
2.
3.对厂用系统的影响
发电机失磁后，机端电压降低，厂用电压降低，电动机惰转，电动机电流增大，进而引起厂用电压更低，电动机电流更大，这样恶性循环下去，可能导致厂用系统瓦解。
1.6.
2.4对发电机组本身
发电机失磁运行对机组本身的危害是：定子过电流、转子过热。发电机失磁运行的危害主要由三个因素决定，即发电机有功功率‘发电机的类型及系统无功的储备。
发电机部分失磁运行，对发电机系统的影响比完全失磁失步打、主要原因是部分失磁失步运行时，正、负交变的同步功率较大，使发电机电流、电压及功率波动范围大，不利于重新拖入同步运行。
1.6.3失磁保护
1.6.3.1逆无功+过流行失磁保护
1.构成原理
在该型保护中，检测发电机失磁运行的主判据为逆无功（-Q）定子过电流（I>）。失磁运行的危害判据有系统低电压（Uc<）和机端电压（Ug<）。用于判据失磁对系统及厂用电的影响。另外，为衡量失磁运行对机组的危害危害程度，采用有功功率判据（P>）。
该型保护的输入量有：机端三相电压、发电机三相电流及主变高压侧三相电压（或某一相间电压）。
采用负序电压元件来躲过系统故障机故障切除后系统震荡对保护的影响。
2.逻辑框图
在DGT801系列保护装置中，逆功率+过电流型失磁保护的逻辑框图如图1-18所示：
图1-18逆无功原理失磁保护逻辑框图
发电机失磁后，无功倒流，定子过流。此时，逆无功元件、定子过负荷元件、定子过电流元件动作。
由图1-18可以看出：逆无功元件及过负荷元件动作后，启动时间t1开始计时。此时，若发电机有有功功率较大，保护出口减有功指令，自动减小发电机有功功率。
发电价失磁后，若逆无功元件、过电流元件及机端低电压元件均可动作，则经延时t2发出切换厂用电及跳灭磁开关的指令。
若发电即失磁运行危及电力系统的稳定性，此时，逆无功元件、定子过电流元件及系统低电压元件同时动作，经延时t3后发出切机指令。
当系统发生故障时，短时会出现负序电压，负序电压元件动作，闭锁失磁保护，且在故障切除后，失磁保护仍被闭锁t4时间，以确保故障切除后系统短时振荡时保护不会误动。
当装置发出减有功命令的同时，对“或门”饭送出一个信号，防止发电机失步后，由于电流波动幅度过大，致使减有功元件不断返回，影响减载速度及效果。
1.6.4提高失磁保护动作可靠性问题
失磁保护既是发电机组的保护由是系统保护，其构成方式及类别多，受系统条件及其他不正常运行方式的影响大。运行实践表明，该保护的“合理”正确动作率较低。
根据系统及机组实际情况，正确选择失磁保护的构成逻辑及根据失磁危害程度选择适宜的出口方式，是提高失磁保护“合理”正确动作率及确保机组安全经济运行的必要条件。另外，尚应合理地选择保护的动作时间。
1.不宜采用只由系统低电压及转子低电压两个元件构成的失磁保护
为简化失磁保护的构成，可以采用只由系统低电压及转子低电压两个元件构成的失磁保护，保护的逻辑框图如图1-19所示。该逻辑框图是20世纪70年代中期
提出及应用的。
图1-19 失磁保护逻辑框图 Uc<-系统低电压元件 Uf<-转子低电压元件
2.大型汽轮发电机失磁保护应有多路出口
3.慎重采用系统低电压元件闭锁失磁保护出口的方式
4.保护的动作延时不应大于1S
5.应设置转子地电压元件动作告警信号
1.7 发电机负序过负荷及过电流保护 1.7.1 保护的构成
该保护应由负序过负荷及负序过电流两部分构成。过负荷保护作用于信号，过电流保护作用于切机。
中小型发电机及水轮发电机通常采用定时限负序过电流保护。而大型发电机的负序过电流保护具有反时限特性。该动作特性通常由三部分组成，即反时限部分及上限和下限定时限部分。反时限部分用以防止由于过热而损伤发电机转子，上限和下限定时限主要作为发变组内部短路及相邻元件的后备保护。
在有些保护装置中，负序过流保护下限定时限部分，兼作为该保护的启动元件。保护的接入电流，应为发电机中性点TA 二次三相电流。
大型汽轮发电机负序过负荷及过电流保护的逻辑框图如图1-20所示。其中，Ia ，Ib 、Ic 、In 分别为发电机TA 二次三相电流2op I 为负序过负荷元件；21op I 为负序过流下限定时限元件；2oph I 为负序过流上限定时限元件；2t I 为负序过流反时限元件；t 、s t 、u p t 分别为动作延时。
号
出口
I A I B I C I N
图1-20汽轮发电机负序过负荷及过电流保护的逻辑框图
1.7.2提高保护的动作可靠性措施
运行实践表明由于定值的计算及输入有误，造成负序反时限过电流保护不正确动作的势力较多。因此，为提高该类保护的动作可靠性，对定值的正确整定及正确输入固化是必要的。
1.7.
2.1关于上限定值的整定
整定原则：当发电厂高压母线及其出线上发生故障时，应确保母线保护或线路的纵连保护首先动作。为此，反时限的动作电流应略大于高压母线上相间短路时发电机供给的最大负序电流，此外，动作应带延时。
当母线保护或线路保护拒动时，为能尽快切除故障，上限动作时限不宜过长，取0.3~0.5S是适宜的。
1.7.
2.2.关于定值的输入回路
由于该保护需整定的参数，因此，在输入及固化整定值时应特别注意，不可将各参数之值输错或项目输错。在某电厂曾经将负序过负荷的动作延时6~9S,按反时限下限定值输入到装置，从而致使远方向故障时发电机越级跳闸。
1.8发电机反时限对称过负荷及过电流保护
1.8.1构成原理
保护反映发电机定子电流的大小。其输入电流为发电机中性点TA二次某一相或三相电流。一般由定时限过负荷及反时限过电流两部分构成。反时限过电流保护通常由下限启动元件，反时限元件及上限定时限元件构成，其逻辑框图如图1-21所示。其中，Iop为过负荷元件动作电流；Iop1为下限启动元件动作电流；Ioph为上限定时限元件动作电流；t1、s t、u p t分别为定时限过负荷元件、下限定时限元件及上限定时限元件的动作延时。
图1-21发电机反时限对称过负荷及过电流保护逻辑框图
当发电机定子电流大于定时限过负荷元件的动作电流时，经延时发信号；而
电流大于反时限下限启动元件的动作电流时，分别经定时限或反时限作用于出口跳闸。
1.8.2 反时限过电流保护
1.下限启动电流Iop1及动作延时s t
下限启动电流Iop1，应按与定时限过负荷元件动作电流想配合整定。可按下士整定为
Iop1=KcoIop=1.1*1.1In=1.2In
式中Kco —配合系数取1.1
反时限下限动作延时，应按照与发电机允许过负荷能力曲线上1.2In ，对应时间为0.8~0.9倍来整定，通常s t 取300~600S 。
2.上限动作电流Ioph 及动作延时
上限动作电流应按发电厂高压母线发生三相短路时发电机提供的短路电流(3)
K
I 来整定，即
oph I
sel B
式中sel K —可靠系数，取1.1~1.15；
"d
X —发电机次暂态标幺电抗；
T
X —变压器标幺电抗；
B
S —基准容量；
TA n —过电流保护TA 变比
B U
—基准电压
上限动作延时s t ，应按与电厂高压母线出线的纵联保护或距离1短的动作延时配合来整定、一般o p t 取0.3~0.5s 。
3.热值系数K1及散热系数K2
在发电机允许过电流能力曲线上，即I=f （t ）上的中间部分取两个点，将该两点对应的电流值及时间值分别代入式
1
2
2
*K t I K =-，便得出两个具有未知数1K 及
2
K
的二元一次方程组。解此方程组，便可求出1K 及2K 。 散热系数2K ，一般取1~1.1之间。
1.9 发电机转子绕组过负荷及过电流保护 1.9.1 构成原理
目前，大型发电机均采用交流励磁电源系统。将交流发电机或励磁变压器的输出交流整流后变成直流，作为转子电流。此时，其转子绕组过负荷及过电流保护的输入电流通常取自励磁机或励磁变的TA 二次三相电流。
保护由定时限过负荷及反时限过电流两部分构成。反时限过电流保护又由下限启动元件、反时限元件及上限定时限元件组成。其动作逻辑框图如图1-22所
示，其中，A I 、B I 、C I 为交流励磁机或励磁变TA 二次三相电流；fop I 为过负荷元件；1fop 为反时限下限启动元件；foph 为上限定时限元件；max （A I 、B I 、C I ）取A I 、B I 、C I 三者中最大的；t 、s t 、u p t 为时间元件。
号
出口
图1-22 转子过负荷及过电流保护逻辑框图
1.9.2 反时限过流保护
1.下限启动电流1op I 及动作延时B t
1op I =1.1fop I
下限动作延时应按照发电机转子允许的过负荷能力曲线上与动作电流1op I 相对应的动作延时的0.9倍来整定。通常取300~600s 。
2.上限动作电流及动作延时
转子过电流保护上限定时限元件的动作电流及动作延时，应按与发电机强行励磁过程中不误动及励磁回路短路时又能快速切除发电机的原则来整定。 当励磁变压器设置有差动保护或低压侧设置电流速断时，其动作电流为
foph
=rel K max
f
I
foph
—上限定时限元件动作电流； rel K —可靠系数，取1.1；
max
f
I —发电机强行励磁时的最大转子电流
由于规定的发电机强行励磁允许时间为10s ，故动作延时可取10.3~10.5s 。 当励磁变没设置差动保护，也没设置电流速断保护，上限动作电流取变压器低压侧短路电流的0.5倍，动作延时取0.5s
1.10 发电机负荷电压闭锁过流保护 1.10.1 交流接入回路
保护的接入电流为发电机中性点TA 二次三相电流，接入电压为机端TV 二次三相电压。
1.10.2 逻辑框图
目前，国内运行的发电机，其励磁电源多取自接在机端的励磁变来提供，通
常将该励磁系统称之为自并励系统。采用自并励励磁电源的发电机，复合电压闭
U为负序电锁过流保护的逻辑框图如图1—45所示。其中，U 为低电压元件；2
压元件；A I、B I、C I为三个过电流元件。
当三个电流元件之一动作，且低电压元件或负序电压元件动作，保护经延时，作用于出口。
由图1-23可知，电流元件动作后将延时返回，即将动作记忆2t时间。其目的是防止机端或主变内部三相短路时由于励磁电源消失致使电流与元件动作后快速返回而造成保护拒绝动作。
如果发电机由励磁机供电或由它励系统供电，电流与案件动作后不需加记忆时间。
切机
图1-23 发电机复合电压闭锁过流保护逻辑框图
1.11发电机转子接地保护
1.11.1发电机转子两点接地保护的种类
转子两点接保护的主要类别：电桥平衡的两点接地保护、反应接地位置变化的两点接地保护及反应定子电压中二次谐波序量的两点接地保护。
在国内生产的微机型保护装置中，已不提供电桥平衡原理的转子一点接地保护功能。
1.11.2反应定子电压中二次谐波逆序量的转子两点接地保护
1.构成原理
发电机正常运行时，定子电压只有量值很小的奇次谐波分量。这是由于气息磁通的空间分布完全对称于横轴，将其按傅里叶级展开，其中没有偶次谐波。因此，不会再定子绕组中产生偶次谐波电势。
当发电机转子绕组发生两点接地短路或匝间短路时，气隙磁通分布均匀性被
破坏，在定子绕组中将产生二次谐波电压。分析表明，当转子绕组两点接地或匝间短路时，在三相定子绕组中感应出反时序的二次谐波电压。定子二次谐波电压式转子两点接地保护，就是根据上述原理构成的。 2．逻辑框图
在DGT801装置中，转子两点接地保护的逻辑框图如图1-24所示，其中，
22w U 、21w U 分别为凡事须的二次谐波电压和正相序的二次谐波电压；
2op U 为二次谐波电压元件动作电压整定值。
出口
图1-24 转子两点接地保护逻辑框图
正常运行时，该保护退出运行。当转子绕组或励磁系统发生一点接地故障时
自动投入运行。其优点是不受外部故障或其他机组转子两点接地时在定子绕组中出现二次谐波电压的影响。
1.12 发电机失步保护
并网运行发电机，当受到系统的大扰动后，可能失去同步运行，即与电力系统产生震荡，对于远距离送电的大型发电机，由于其同步电抗大，振荡中心可能落在变压器以下或发电机端。
1.1
2.1 振荡中心在大型汽轮发电机端或发变组内部的危害
1.可能引起锅炉灭火及炉膛爆炸
当振荡中心在发电机端时，将造成厂用电系统电压周期性的严重降低，从而导致锅炉辅机的转速大幅度摆动，使给粉系统工作正常，可能造成锅炉灭火及炉膛爆炸。
2.可能造成锅炉爆管
在振荡过程，由于汽轮机转速波动，调速器作用使进气量波动，使锅炉的水位波动，压力机温度大幅度摆动，使给分系统工作不正常，可能造成锅炉灭火及炉膛爆炸。
3.损坏发电机
振荡电流很大，使发电机定子过热及遭受机械损伤。 4.损害汽轮机
在振荡过程中，汽机轴系统受一脉振转矩，可能致使汽轮机大轴损伤
5可能破换系统的稳定性
发电机因失磁失步运行时，失步保护应不动作。
综合上述危害，在大型发电机组上设置失步保护是有必要的。
1.1
2.2对失步保护的要求
（1）在第一个振荡周期内应可靠动作。
（2）能判断失步特点，即为加速失步还是减速失步，并作相应处理。
（3）能判断出振荡中心所在，当振荡中心落在机组外部的输电线路上时，应可靠不动作。
（4）能鉴别短路故障和非稳定性振荡，短路故障时应可靠不动作。
（5）当动作于跳闸时，应使断路器在远离攻角等于180度或流过断路器的电流远小于其容许遮断电流时断开。
1.1
2.3逻辑框图
信号
信号
跳闸
图1-25 失步保护动作逻辑框图
1.13其他保护
1.13.1发电机误上电保护
发电机误上电的发生有两种可能，一种是发电机在盘车或升速过程中突然接入电网；一种是非同期合闸。
1.13.2误上电保护的构成
为消除发电机在盘车或升速过程中误上电的危害，误上电保护应在灭磁开关断开及发电机定子有电流时动作，去切除发电机断路器。
为此，误上电保护的逻辑框图如图1-26所示。Ｉ＞为定子过电流元件；K1为发电机出口断路器或发变组高压侧断路器的辅助接点；K2为发电机灭磁开关辅助接点。
出口
图1-26 防止发电机在盘车或升速过程中误上电保护的逻辑框图
K1闭合后加延时的目的，是确保发电机误上电时保护能可靠动作并作用于出口。
发电机非同期合闸，相当于在并列点发生三相短路故障，因此，可用一个低阻抗元件检测非同期并列。为此，误上电保护的逻辑框图如图1-27所示。其中，K1为发电机出口断路器或发变组高压侧断路器的辅助接点；K2为发电机灭磁开关辅助接点。Z﹤为低阻抗元件。
出口
图1-27 非同期并列的误上电保护逻辑框图
时间t2的作用，是确保非同期合闸时，保护能可靠跳闸；t4为防止正常合闸时，保护误出口所加延时；t3的作用是防止非同期并列后的振荡过程中，低阻抗元件误返回。
应该指出，在发电机并网之后，误上电保护应退出运行。
1.13.3断路器闪络保护
随着电力系统的发展，电网的电压等级越来越高，在发电机变压器组准备并网的过程中，致使某断路器触头击穿的可能性越来越大。设置断路器闪络保护，是防止断路器两触头击穿而损坏断路器的有效措施。
1.13.4构成框图
发电机及主保护简介 发电机是汽轮发电机组三大重要组成部分之一。 一、发电机工作原理：在定子铁芯槽内沿定子铁芯内圆，每相隔120o分别安放着放有A、B、C三相并且线圈匝数相等的线圈，转子上有励磁绕组（也称转子绕组）R-L。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生稳恒的磁场。当发电机转子被汽轮机转子带动以n1(3000转每分钟)速旋转时，定子绕组（也称电枢绕组）不断地切割磁力线，在定子线圈中产生感应电动势（感应电压），发电机和外面线路上的负载连接后输出电压。 二、发动机的结构组成： 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 发电机定子的组成： 发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。 1）机座与端盖： 机座是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。 在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风（氢气）系统的一部分。由于发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替分为进风区和出风区。这些小室用管子相互连通，并能交替进行通风。氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通过冷却器，从而有效地防止热应力和局部过热。 端盖是发电机密封的一个组成部分，为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上、下两半构成，并设有端盖轴承。在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。 2）定子铁芯： 定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，定子铁芯采用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。扇形冲片利用定子定位筋定位，通过球墨铸铁压圈施压，夹紧成一个刚性圆柱形铁芯，用定位筋固定在内机座上。齿部是通过压圈内侧的非磁性压指
发电机的主要保护 1.继电保护及自动装置的一般规定 继电保护及自动装置是保证电网运行。保护电气设备的主要装置，保护装置使用不当或不正确动作将会引起事故或事故扩大，损坏电气设备甚至整个电力系统瓦解。 1）继电保护盘的前后，都应有明显的设备名称，盘上的继电器、压板和试验部件及端子排都应有明显的标志名称，投入运行前由继保人员负责 做好。 2）任何情况下，设备不容许无保护运行，若开关改非自动，应在有关调度和本厂领导同意下情况方可短时停用其中一部分保护。 3）继电保护和自动装置的投入、停用、试验或更改定值，如由系统调度管理的设备，则应按调度命令执行；如由本厂管理的设备，则应按值长 命令执行。 4）运行人员一般只进行投入，切除装置的压板、控制开关（切换开关）和操作控制电源的操作，在事故处理或发生异常情况时，可以在查明图 纸的情况下进行必要的处理，并做好必要记录。 5）运行人员处的继电保护图纸应经常保持正确完整。当继电保护回路接线变动后，检修人员应及时送交异动报告和修改底图。 2．继电保护及自动装置的维护与管理 1).值班人员在接班时，应巡视保护装置，并检查以下项目： （1）继电保护及自动装置罩壳是否完好，无过热、水蒸汽、异声等不正常现象。 （2）继电保护及自动装置信号应指示正确。 （3）继电保护及自动装置的运行方式,出口压板等应符合被保护设备的当时运行方式， （4）所有保护装置应保持清洁，做保护装置清洁工作时，要小心谨慎，对保护装置不可敲击，并注意固定不可靠的电阻，灯座，小线等。 （5）监视直流母线电压在220V左右，以防止因直流电压不正常而使保护装置拒动或误动作。监视直流系统绝缘正常,以防止因系统绝缘降低或直流接
发电机保护装置主要定 值整定原则 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
发电机保护装置主要定值整定原则 （仅供参考） DGP-11数字发电机差动保护装置 DGP-12数字发电机后备保护装置 DGP-13数字发电机接地保护装置 北京美兰尼尔电子技术有限公司
1 DGP-11 数字发电机差动保护主要定值整定原则 纵差保护 1.1.1 差动速断保护动作电流整定 差动速断保护动作电流一般按躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流整定。一般可取3～4倍额定电流。 1.1.2 比率差动保护 1.1. 2.1 最小动作电流（I do）整定 I do为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流（I unb·o）整定，即： 或I do=K k×2× I do =K k·I unb ·o 式中：K k—可靠系数，取； I unb·o—发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流； I f2n—发电机二次额定电流。 一般可取I do=（～0.3 I n），通常整定为0.2 I n。如果实测I unb 较大， ·o 则应尽快查清I unb·o增大的原因，并予消除，避免因I do整定过大而掩盖一、二次设备的缺陷或隐患。 发电机内部短路时，特别是靠近中性点经过渡电阻短路时，机端或中性点侧的三相电流可能不大，为保证内部短路时的灵敏度，最小动作电流I do不应无根据地增大。 1.1. 2.2 拐点电流定值（I ro）整定 定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性，因此，I ro 可整定为： I ro=（～）I f2n 1.1. 2.3 比率制动系数（K）整定 发电机差动保护比率制动系数按下式整定： K=K k·K ap·K cc·K er 式中：K k—可靠系数，取； K ap—非周期分量系数，取； K cc—电流互感器同型系数，取； K er—电流互感器比误差，取。 在工程实用中，通常为安全可靠取K=。 1.1. 2.4 灵敏度校验 按上述原则整定的比率制动特性的差动保护，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏度一定满足要求，不必进行灵敏度校验。 横差保护
发电机保护1对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。
发电机的主要保护 1. 继电保护及自动装置的一般规定 继电保护及自动装置是保证电网运行。保护电气设备的主要装置，保护装置使用不当或不正确动作将会引起事故或事故扩大，损坏电气设备甚至整个电力系统瓦解。 1）继电保护盘的前后，都应有明显的设备名称，盘上的继电器、压板和试验部件及端子排都应有明显的标志名称，投入运行前由继保人员负责做 好。 2）任何情况下，设备不容许无保护运行，若开关改非自动，应在有关调度和本厂领导同意下情况方可短时停用其中一部分保护。 3）继电保护和自动装置的投入、停用、试验或更改定值，如由系统调度管理的设备，则应按调度命令执行；如由本厂管理的设备，则应按值长命 令执行。 4）运行人员一般只进行投入，切除装置的压板、控制开关（切换开关）和操作控制电源的操作，在事故处理或发生异常情况时，可以在查明图纸 的情况下进行必要的处理，并做好必要记录。 5）运行人员处的继电保护图纸应经常保持正确完整。当继电保护回路接线变动后，检修人员应及时送交异动报告和修改底图。 2．继电保护及自动装置的维护与管理 1).值班人员在接班时，应巡视保护装置，并检查以下项目： （1）继电保护及自动装置罩壳是否完好，无过热、水蒸汽、异声等不正常现象
。 （2）继电保护及自动装置信号应指示正确。 （3）继电保护及自动装置的运行方式,出口压板等应符合被保护设备的当时运行方式， （4）所有保护装置应保持清洁，做保护装置清洁工作时，要小心谨慎，对保护装置不可敲击，并注意固定不可靠的电阻，灯座，小线等。 （5）监视直流母线电压在220V左右，以防止因直流电压不正常而使保护装置拒动或误动作。监视直流系统绝缘正常,以防止因系统绝缘降低或直流接地造成保护装置误动作 （6）开关跳、合闸回路应良好（跳闸灯亮代表合闸回路正常，合闸灯亮代表跳闸回路正常；跳、合闸灯同时亮或不亮代表回路不正常）。 2).系统发生异常或事故时，值班人员应进行下列工作： （1）立即检查保护装置有无动作,哪些保护动作信号有指示。 （2）准确记录保护动作,电流冲击、电压摆动,负荷变化情况,开关跳闸、合闸时间, 当时的一次系统运行方式,故障发生地点、现象等。 （3）各种保护与自动装置动作情况详细记录后,对装置进行检查,复归信号。（4）保护动作开关跳闸,在强送电前,应先复归保护。 （5）向值长或调度报告发生的异常情况；并说明哪些保护动作,哪些开关跳闸、合闸及时间。 （6）若遇保护及自动装置动作异常,应通知检修人员处理。 （7）退出或投入继电保护及自动装置应按调度或值长命令执行.并将上述情况记在值班记录簿内。对于有可能误动的保护装置,必须先退出,事后报告值长,通知继电人员处理。
第一节概述 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。 1故障类型及不正常运行状态： 1．1 故障类型 1)定子绕组相间短路：危害最大； 2)定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路； 3)定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化； 4)转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时， 因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损； 5)转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失，即发电机低励或失磁：从电 力系统吸收无功功率，从而引起系统电压下降，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近失磁发电机的某些电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可使系统因电压崩溃而瓦解。 6)发电机与系统失步：会出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振 荡，这种持续的振荡对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响；7)发电机过励磁故障：并非每次都造成设备明显破坏，但多次反复过励 磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命。 1．2 不正常运行状态 1)由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化；
2)由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷，温度升 高，绝缘老化； 3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过 负荷：在转子中感应出100hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，从而导致发电机重大事故。此外还会引起发电机100Hz的振动； 4)由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压：调速系统惯性较大，在突 然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿； 5)由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷； 6）由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率：当机炉保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时，发电机将从系统吸收有功功率，即逆功率。危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。 2 汽轮发电机保护类型 1）发电机差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护； 2）匝间保护：定子绕组一相匝间短路或开焊故障的保护； 3）单相接地保护：对发电机定子绕组单相接地短路的保护； 4）发电机的失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失； 5）过电流保护：反应外部短路引起的过电流，同时兼作纵差动保护的后备保护； 6）阻抗保护：反应外部短路，同时兼作纵差动保护的后备保护； 7）转子表层负序电流保护：反应不对称短路或三相负荷不对称时发电机定子绕组中出现的负序电流；
发电一厂保护种类及分析 一．主变保护 1．主变差动保护 为了保证变压器的可靠运行，以及当变压器本身发生电气方面的故障（如层间、相间短路）时尽快将其退出运行，从而减少事故情况下变压器损坏的程度，对大容量的变压器均应设置差动保护装置。与瓦斯保护相同之处，是这两种保护动作都灵敏、迅速，都是变压器本身的主要保护；与瓦斯保护不同之处，瓦斯保护主要是反映纵差保护范围内的电气故障。主变压器瓦斯、差动保护动作，变压器各侧的断路器同时跳闸。 若差动保护动作，引起断路器跳闸，运行人员应采取以下措施： （1）向调度及上级主管领导汇报、并复归事故音响信号。 （2）立即停用潜油泵的运行（避免把内部故障部位产生的炭粒扩散到各处，增加修复难度）。 （3）对差动保护范围内所有一、二次设备进行检查，即变压器各侧所有设备、引线、电流互感器、穿墙套管以及二次差动保护回路等有无短路和放电现象。 （4）对变压器测量绝缘电阻，检查有无内部故障。 （5）检查直流系统有无接地现象。 经过上述检查后，如判断确认差动保护是由于外部原因，如保护误动、保护范围内的其他设备故障等引起动作（瓦斯保护未动作），则变压器可不经内部检查而重新投入运行。 如不能判断为外部原因时，则应对变压器作进一步的测量、检查分析，以确认故障性质及差动保护动作原因，必要时进行吊壳检查。 （二）、瓦斯保护动作后的处理 变压器运行中如发生局部过热，在很多情况下，当还没有表现为电气方面的异常时，首先表现出的是油气分解的异常，即油在局部高温下分解为气体，气体逐渐集聚在变压器顶盖上端及瓦斯继电器内，引起瓦斯保护动作。由于故障性质和危险程度的不同，产气的速度和产气量的多少不同，按故障处理轻重缓急的要求不同。瓦斯保护分别设有轻瓦斯和重瓦斯两种，轻瓦斯保护动作发出信号，重瓦斯保护动作主变压器各侧断路器自动跳闸，将故障变压器退出运行。 为区别故障性质，应及时收集瓦斯继电器内的气体，并根据气体多少、颜色、气味、可燃性等来判断其性质： （1）无色、无味、不可燃的气体是空气。 （2）黄色、不可燃的是木质或纸班故障。
发电机保护基础培训 一、概述 电力系统中，发电机是十分重要和贵重的电气设备，它的安全、稳定运行对电力系统的正常工作，用户的不间断供电，保证电能质量等方面都起着极其重要的作用。由于发电机是长期连续运行的设备，它既要承受机械动力，又要承受电流、电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子绕组绝缘的损坏。发电机在运行过程中，定子绕组和转子绕组极其励磁回路都有可能产生故障及不安全情况，因此，发电机应装设能反映各种故障的继电保护，另外，因锅炉或汽机系统故障而导致汽轮机保护动作于关闭主汽门，由于发电机吸收功率转变为电动机运行后，汽轮机鼓风损失，汽轮机尾部页片由于过热而被破坏，大型机组不允许这种状态运行，因而配置有防止发电机逆功率运行的逆功率保护，一般来说，发电机内部故障主要由定子绕组绝缘及转子绕组绝缘损坏而引起。 1、常见的故障有： 1）定子绕组相间短路 2）定子绕组单相匝间短路 3）定子绕组单相接地短路 4）转子及励磁回路一点或两点接地 发电机的主要异常运行有： 1）外部短路或系统振荡引起的发电机定子绕组过电流 2）定子绕组过负荷 3）励磁系统故障 4）定子绕组过电压 5）发电机逆功率运行 6）非全相运行或不对称运行 2、根据部颁DI400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，电压在3KV 以上，容量在600MW以下的发电机对下列故障及异常运行方式应装设相应的保护装置： 1）定子绕组相间短路保护 2）定子绕组接地保护 3）定子绕组匝间短路保护 4）发电机外部相间短路保护 5）定子绕组过压保护 6）定子绕组过负荷保护 7）负序过流保护 8）励磁绕组过负荷保护 9）励磁回路接地保护 10）励磁电流异常下降或消失保护 11）定子铁芯过励磁保护 12）发电机逆功率保护 13）低频保护
发电机保护装置主要定值整定原则 （仅供参考） DGP-11数字发电机差动保护装置 DGP-12数字发电机后备保护装置 DGP-13数字发电机接地保护装置 北京美兰尼尔电子技术有限公司
1 DGP-11 数字发电机差动保护主要定值整定原则 纵差保护 1.1.1 差动速断保护动作电流整定 差动速断保护动作电流一般按躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流整定。一般可取3～4倍额定电流。 1.1.2 比率差动保护 1.1. 2.1 最小动作电流（I do）整定 I do为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡 ）整定，即： 电流（I unb ·o 或I do=K k×2× I do =K k·I unb ·o 式中：K k—可靠系数，取； I unb·o—发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流； I f2n—发电机二次额定电流。 一般可取I do=（～0.3 I n），通常整定为0.2 I n。如果实测I unb 较大，则 ·o 增大的原因，并予消除，避免因I do整定过大而掩盖一、二次应尽快查清I unb ·o 设备的缺陷或隐患。 发电机内部短路时，特别是靠近中性点经过渡电阻短路时，机端或中性点侧的三相电流可能不大，为保证内部短路时的灵敏度，最小动作电流I do不应无根据地增大。 1.1. 2.2 拐点电流定值（I ro）整定 定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性，因此，I ro 可整定为： I ro=（～）I f2n 1.1. 2.3 比率制动系数（K）整定 发电机差动保护比率制动系数按下式整定： K=K k·K ap·K cc·K er 式中：K k—可靠系数，取； K ap—非周期分量系数，取； K cc—电流互感器同型系数，取； K er—电流互感器比误差，取。 在工程实用中，通常为安全可靠取K=。 1.1. 2.4 灵敏度校验 按上述原则整定的比率制动特性的差动保护，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏度一定满足要求，不必进行灵敏度校验。 横差保护
发电机保护1 对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 发电机保护简介 1、发电机失磁保护 失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A 发电机保护浅谈 一、发电机设备简介 某电厂发电机为上海发电机有限公司制造的QFSN-600-2Y型三相交流隐极式同步发电机，定子绕组为2Y接线，功率因数0.9。发电机采用水、氢、氢冷却方式，定子、转子绕组均采用F级绝缘。发电机出线端子数目为6个，中性点经变压器二次电阻接地。发电机经主变升压后接入500KV系统，发变组系统为单元接线方式。发电机励磁系统为自并励静止可控硅整流励磁系统。励磁系统由励磁变、可控硅整流桥、自动励磁调节器及软启励装置、转子过电压保护、灭磁装置等组成。励磁变取自机端，降压后向整流器提供交流电源。 二、发电机保护种类及特点 （1）发电机差动保护：保护能在区外故障时可靠地躲过两侧CT特性不一致所产生的不平衡电流，区内故障保护灵敏动作。保护采用三相式接线, 由两侧差动继电器构成，瞬时动作于全停。 技术特点：1、有效防止区外故障误动的制动特性。2、CT断线判别功能。3、具有良好防外部CT饱和的能力。 （2）发电机定子接地保护：保护由发电机机端零序电压和中性点侧三次谐波电压共同构成100%保护区的定子接地保护，基波跳闸，三次谐波发信号。设PT断线闭锁，区外故障时不误动。 技术特点：1、由基波零序电压判据和三次谐波电压判据组成。2、保护发电机100%定子绕组单相接地。3、具有三次谐波电压滤除功能。4、具有PT断线闭锁功能。 （3）发电机过电压保护：过电压保护动作电压取1.3倍额定电压，延时0.5秒动作于全停。 技术特点：取三相线电压，任一相大于整定值时动作。 （4）低频保护：低频保护反应系统频率的降低，保护由灵敏的频率继电器和计数器组成，并受出口断路器辅助接点闭锁。即发电机退出运行时低频保护自动退出运行，保护动作于发信号或全停。 技术特点：具有按频率分段时间积累功能，时间积累在装置掉电时能保持。 （5）失步保护：保护由三阻抗元件或测量振荡中心电压及变化率等原理构成,在短路故障、系统稳定振荡、电压回路断线等情况下,保护不误动作。能检测加速失步和减速失步。保护通常动作于信号,当振荡中心在发电机或变压器内部,失步动作时间超过整定值或电流振荡次数超过规定值时,保护动作于全停。装设电流闭锁装置,以保证断路器断开时的电流不超过断路器额定失步开断电流。 发电机得主要保护 1、继电保护及自动装置得一般规定 继电保护及自动装置就就是保证电网运行。保护电气设备得主要装置,保护装置使用不当或不正确动作将会引起事故或事故扩大,损坏电气设备甚至整个电力系统瓦解。 １) 继电保护盘得前后,都应有明显得设备名称，盘上得继电器、压板与试验部件及端子排都应有明显得标志名称,投入运行前由继保人员负责做 好。 2）任何情况下，设备不容许无保护运行,若开关改非自动,应在有关调度与本厂领导同意下情况方可短时停用其中一部分保护。 ３) 继电保护与自动装置得投入、停用、试验或更改定值,如由系统调度管理得设备,则应按调度命令执行;如由本厂管理得设备,则应按值长命 令执行。 ４) 运行人员一般只进行投入,切除装置得压板、控制开关(切换开关)与操作控制电源得操作，在事故处理或发生异常情况时,可以在查明图纸得 情况下进行必要得处理,并做好必要记录。 5) 运行人员处得继电保护图纸应经常保持正确完整。当继电保护回路接线 变动后,检修人员应及时送交异动报告与修改底图。 2、继电保护及自动装置得维护与管理 1）、值班人员在接班时,应巡视保护装置,并检查以下项目： （1）继电保护及自动装置罩壳就就是否完好,无过热、水蒸汽、异声等不正常现象。 (2)继电保护及自动装置信号应指示正确。 (3）继电保护及自动装置得运行方式,出口压板等应符合被保护设备得当时运行方式, (４)所有保护装置应保持清洁,做保护装置清洁工作时,要小心谨慎,对保护装置不可敲击，并注意固定不可靠得电阻，灯座,小线等。 (5)监视直流母线电压在2２0V左右,以防止因直流电压不正常而使保护装置拒 动或误动作。监视直流系统绝缘正常,以防止因系统绝缘降低或直流接地 7.1 简述发电机保护的配置 答：（1）对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差动保护。 （2）对直接连于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流（不考虑消弧线圈的补偿作用）大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。 （3）对于发电机定子绕组的匝间短路，当定子绕组星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，应装设横差保护。200MW及以上的发电机有条件时可装设双重化横差保护。 （4）对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式： 1）负序过电流及单元件低电压启动过电流保护，一般用于50MW及以上的发电机； 2）复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护，一般用于1MW 以上的发电机； 3）过电流保护，用于1MW及以下的小型发电机； 4）带电流记忆的低压过电流保护，用于自并励发电机。 （5）对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序过电流保护。 （6）对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。 （7）对于水轮发电机定子绕组过电压。应装设带延时的过电压保护。 （8）对于发电机励磁回路的一点接地故障，对1MW及以下的小型发电机可装设定期检测装置；对1MW以上的发电机应装设专用的励磁回路一点接地保护装置。 （9）对于发电机励磁消失故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。 （10）对于转子回路的过负荷，在100MW及以上，并且采用半导体励磁系统的发电机上，应装设转子过负荷保护。 （11）对于汽轮发电机主汽门突然关闭而出现的发电机变电动机运行的异常运行方式，为防止损坏汽轮机，对200MW及以上的大容量汽轮发电机宜装设逆功率保护；对于燃气轮发电机，应装设逆功率保护。 （12）对于300MW及以上的发电机，应装设过励磁保护。 （13）其他保护：如当电力系统振荡影响机组安全运行时，在300MW机组上，宜装设失步保护；当汽轮机低频运行时，在300MW机组上，宜装设失步保护；当汽轮机低频运行会造成机械振动、叶片损伤、对汽轮机危害极大时，可装设低频保护；当水冷发电机断水时，可装设断水保护等。 7.2 简述发电机—变压器组保护的配置。 答：针对发电机—变压器组可能出现的故障，应配置如下的保护。 （1）发电机定子短路主保护： 1）发电机纵差动保护； 2）发变组纵差动保护； 发电机保护基本原理 发电机可能发生的故障 定子绕组相间短路 定子绕组匝间短路 定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地 励磁回路（转子绕组）接地 励磁回路低励（励磁电流低于静稳极限对应的励磁电流）、失磁 发电机主要的不正常工作状态 过负荷 定子绕组过电流 定子绕组过电压 三相电流不对称 过励磁 逆功率 失步、非全相、断路器出口闪络、误上电等 发电机的主要保护和作用 纵差保护 作用：发电机及其引出线的相间短路保护 规程：1MW以上发电机，应装设纵差保护。对于发电机变压器组：当发电机与变压器间有断路器时，发电机装设单独的纵差保护；当发电机与变压器间没有断路器时，100MW及以下发电机可只装设发电机变压器组公用纵差保护；100MW及以上发电机，除发电机变压器组公用纵差保护还应装设独立纵差保护，对于200MW及以上发电机变压器组亦可装设独立变压器纵差保护。 与发变组差动区别：发变组差动需要考虑厂用分支，要考虑涌流制动、各侧平衡调节。 纵向零序电压 作用：发电机匝间短路（也能反映相间短路）。 规程：50MW以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设专用的匝间短路保护。 定子接地 作用：定子绕组单相接地是发电机最常见的故障，由于发电机中心点不接地或经高阻接地，定子绕组单相接地并不产生大的故障电流。 常用保护方式：基波零序电压（90％）、零序电流、三次谐波零序电压（100％） 定子接地 规程：与母线直接连接的发电机：当单相接地故障电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。保护装置由装于机端的零序电流互感器和电流继电器构成，其动作电流躲过不平衡电流和外部单相接地时发电机稳态电容电流整定，接地保护带时限动作于信号，但当消弧线圈退出运行或由于其它原因，使残余电流大于接地电流允许值时应切换为动作于停机。 发电机变压器组：对100MW以下发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护，对100MW及以上的发电机应装设保护区为100%的定子接地保护。保护装置带时限动作于信号必要时也可动作于停机。 励磁回路接地保护 作用：励磁回路一点接地故障对发电机并未造成危害。但若继而发生两点接地将严重危害发电机安全。 实现方法：采用乒乓式原理。 规程：1MW及以下水轮发电机，对一点接地故障宜装设定期检测装置，1MW以上水轮发电机应装设一点接地保护装置。 100MW以及汽轮发电机，对一点接地故障可采用定期检测，装置对两点接地故障应装设两点接地保护装置。 转子水内冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，并可装设两点接地保护装置，对旋转整流励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。 一点接地保护带时限动作于信号两点接地保护应带时限动作于停机。 失磁保护 作用：为防大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统 发电机保护原理 发电机保护原理 大型发电机的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。例如，一台20万kW的汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化，为退磁需停机1个月以上，姑 且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失，仅电能损失就近千万元。大机组在电力系统中占有重要地位，特别是单机容量占系统容量较大比例的情况下，大机组的突然切除，会给电力系统造成较大的扰动。因此，发电机的安全运行对电力系统的正常工作、用户的不间断供电、保证电能的质量等方面，都起着极其重要的作用。 1.发电机故障形式 由于发电机是长期连续旋转的设备，它既要承受机身的振动，又要承受电流、电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子线圈的损坏。因此，发电机在运行中，定子绕组和转子励磁回路都有可能产生危险的故障和不正常的运行情况。一般说来，发电机的故障和不正常工作情况有以下几种： (1)定子绕组相间短路故障：定子绕组相间短路故障是对发 电机危害最大的一种故障。故障时，短路电流可能把发 电机烧毁。 (2)定子绕组匝间短路：定子绕组匝间短路时，在匝间电压 的作用下产生环流，可能使匝间短路发展为单相接地短 路和相间短路。 (3)定子绕组接地故障：定子绕组的单相接地故障是发电机 内较常见的一种故障，故障时，发电机电压系统的电容 电流流过定子铁心，造成铁心烧伤，当此电流较大时将 使铁心局部熔化。 (4)励磁回路接地故障：发电机励磁回路一点或两点接地时， 一般说来，转子一点接地对发电机的危害并不严重，但 一点接地后，如不及时处理，就有可能导致两点接地，而发生两点接地时，由于破坏了转子磁通的平衡，可能 引起发电机的强烈振动，或将转子绕组烧损。 (5)定子绕组过负荷：超过发电机额定容量运行形成过负荷 时，将引起发电机定子温度升高，加速绝缘老化，缩短 发电机的寿命，长时间过负荷，可能导致发电机发生其 他故障。 (6)定子绕组过电压：调速系统惯性较大的发电机，如水轮 发电机或大容量的汽轮发电机，在突然甩负荷时，可能 出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿。 (7)定子过电流：由于外部短路或系统振荡而引起定子过电 流时，也将引起发电机定子温度升高，加速绝缘老化等 NSC 554U 数字式发电机保护装置 说明书 南京南自四创电气有限公司 20012年6月 *本说明书可能会被修改,请注意最新版本资料 目次 1装置简介 (1) 2 装置硬件构成 (2) 2.1 交、直流输入模件 (2) 2.2 主处理模件 (2) 2.3 人机对话模件 (3) 2.4 输出及信号模件 (2) 3 技术指标 (5) 3.1运行环境 (5) 3.2 额定参数 (5) 3.3 装置技术参数 (5) 4 绝缘性能 (6) 4.1 绝缘电阻 (6) 4.2 介质强度 (6) 4.3 冲击电压 (6) 4.4 耐湿热性能 (6) 4.5 抗电磁干扰性能 (6) 4.6 机械性能 (6) 5 保护原理 (7) 5.1发电机纵差保护 (7) 5.2发电机定子接地保护 (9) 5.3 发电机过电压保护 (10) 5.4 发电机静稳失磁保护 (11) 5.5 发电机定时限负序过流保护 (14) 5.6 发电机过负荷保护 (15) 5.7 发电机叠加直流式转子一点接地保护 (16) 5.8 发电机谐波序电压式转子两点接地保护 (17) 5.9 发电机频率异常保护 (18) 5.10发电机逆功率保护 (19) 5.11发电机复合过流（记忆过流）保护 (20) 5.12 非电量保护（发电机热工保护、灭磁联跳保护、LCB温度高保护） (21) 6 定值清单 (222) 7装置背板布置图 (2224) 1 1装置简介 NSC 554U 发电机保护装置专为小型中型汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机等发电机机组设计，且并能满足电厂自动化系统的要求。 保护装置CPU 的保护功能配置表 功能 NSC554U 发电机差动保护 √ 发电机过电压保护 √ 发电机失磁保护 √ 发电机复合电压过流保护 √ 发电机频率保护 √ 发电机转子一点接地保护 √ 发电机转子两点接地保护 √ 发电机定子接地保护 √ 发电机逆功率保护 √ 发电机非电量保护 √ TA 、TV 断线保护 √ ※ 注：装置配有一套完整操作回路，无须单独配置发电机出口断路器操作箱；装置的保护出口方式可由定值整定。 装置的特点： ● 装置的主处理器为Motorola32位微处理器，速度快、可靠性高、资源丰富、扩展余地大 ● 整面板240×128大屏幕液晶显示器，全汉化操作、显示，人机界面友好 ● 多种通信接口，预留RS-232、RS-485/422、CAN ，以太网，可以很方便地与本站或远方系统进行 高速通信 ● A/D 转换精度高、速度快，且无需可调部件，装置自动对采样精度进行调整 ● 完善的软硬件watchdog 自检功能，CPU 故障时自动闭锁出口 ● 装置采用背插式结构，实现了强弱电分开，大大提高了装置的抗干扰性能 ● 调试功能全面、丰富，调试简单 发电机输出保护整定 发电机保护整定值计算 发布:2009-9-06 16:16 | 作者:电气调试 | 来源:本站 | 查看:299次 | 字号: 小中大 ＃1发变组保护整定过程1．CPU3保护整定 （1）发电机差动保护： 发电机额定电流：4125A，CT：5000/5，故二次额定电流Ie＝ 4.12A。额定电压10.5KV，PT：10500/100。 a．比例制动系数Kz＝0.4，依据：装置技术说明书。 b．启动电流Iq＝2.06A，取2A。依据：取0.5Ie。 c．差动速断倍数Ic.s＝6。 d．负序电压定值U2.dz＝0.08×100＝8V。 依据：按躲过可能出现的最大不平衡负序电压整定。 e．TA断线延时发信Tct＝0.5S；依据：见技术说明书。 （2）3Uo发电机定子接地保护： a．零序电压保护定值3Uo.dz＝8V。 依据：公式3Uo.dz＝Krel×Uunb.max，躲过正常运行时中性点单相压互或机端三相压互开口三角的最大不平衡电压。 b．动作时间t＝3S。 （3）3w发电机定子接地保护： a．动作电压调整K1、K2，制动电压调整K3，装置自动整定，见装置技术说明书。 b．动作时间t1＝6.0S。 （4）发电机转子两点接地保护： a．二次谐波电压定值Uld＝Kk×Ubpn＝2.8×Ubpn b．延时t1＝1S。 （5）发电机转子一点接地保护： a．接地电阻定值Rg＝8KΩ；保护动作延时t1＝5.0S。 b．开关切换延时t0＝1.0S。 （6）发电机断水保护： a．整定t0＝20S，t1＝0S，未用。 2．CPU2保护整定 （1）发电机复合电压过流保护： a．低电压定值Ul.dz＝70V，按照低于正常30％的二次额定电压整定。 b．负序电压定值U2.dz＝10V，取10％的二次额定电压整定。c．过电流定值Ig.dz＝KKIe/Kr＝5.95A，取6.0A。按躲过额定负荷下可靠返回整定，Kk取1.3，Kf取0.9。 d．延时t1＝3.5S，母线解列，延时t2＝4.5S，出口跳闸。 依据：延时与变压器的相应保护延时的限额配合。 （2）发电机定时限负序过流保护： a．负序电流定值I2.dz＝1.03A，取1.1A；按发电机能承受的电流和躲过引起转子发热而致损伤的负序电流整定，公式为：I2.dz＝0.25Ie。 b．延时t1＝4.5S，母线解列；延时t2＝5.5S，I段全跳。 （3）发电机不对称过负荷保护（定、反时限）： 百度文库- 让每个人平等地提升自我 1、发电机差动保护整定计算 （1）最小动作电流的选取 =～I gn/n a式中：I gn——发电机额定电流 n a——电流互感器变比 0.2 * 10190 取=（～） I gn/n a= = 12000/ 5 本保护选择 =1A （2）制动特性拐点的选择 当定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特 性，因此，拐点 1 电流选择大于发电机额定电流，本保护选拐 点 1 为 5A。拐点 2 电流选择 CT开始饱和时的电流，本保护选 拐点 2 值为 40A。 （3）制动系数的选取 按照外部短路电流下，差动保护不误动来整定。 =K rel *K ap*K cc*K er 式中： K rel——可靠系数，取～ K ap——非周期分量系数，取～ 2 K cc——互感器同型系数，取 K er ——互感器变比误差系数，取 取各系数最大值，则 =*2**= 考虑到电流互感器的饱和或其暂态特性畸变的影响，为安全起 见，宜适当提高制动系数值，取K1=30%，根据厂家说明书K2推荐值为 80%-100%，本保护取 K2=80%。 原保护为单斜率，定值为K1=30%。 保护动作于全停，启动快切，启动断路器失灵。 2、主变差动及速断保护整定计算 （1）最小动作电流的选取 按躲过变压器额定负载时的不平衡电流来整定。 =K rel (K er +△U+△m)I n/n a式中： I n——变压器额定电流 n a——电流互感器变比 K rel——可靠系数，取～ K er——电流互感器的变比误差， 10P型取 *2 ，5P 型和 TP型取 *2 △U——变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值） △m——由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取 在工程实用整定计算中可选取 =（～）I n/n a，一般工程宜采用不 0.4 * 882.7 小于 I n/n a。取 =n a== 本保护选取 = （2）制动特性拐点的选择 拐点 1 定值要求大于强迫冷循环情况下的额定电流，小于紧急 情况下的过负荷电流，本保护取5A。拐点 2 电流选择 CT开始饱和时的电流，本保护选拐点 2 值为 40A。 （3）制动系数的选取 按区外短路故障，差动保护不误动来整定。 发电机失步保护介绍 1 概述 当发电机正常运行时，发电机与电力系统的电动势以同样的工频角频率旋转，之间的相位差维持不变，发电机处于同步稳定运行状态。如果受到某种干扰，发电机与系统之间的电动势以不同的角频率旋转，线路两侧电动势相位差不断变化，此时称作发电机失步。 发电机失步后，两侧电动势之间的夹角δ在0°到360°间不断变化。发电机机端电压与电流也呈周期性变化，因此需要对失步时的机端测量阻抗进行分析。 2 发电机失步时电气量变化分析 发电机失步时电压、电流变化 以发电机带无穷大系统为例，发电机电势为Eg ，系统侧电势为Es ，各回路等值阻抗如图1中所示。 s s U E ? ?=? ? ? 图1 发电机带无穷大系统 如图1中所示，发电机失步前，保护安装处为送电端，g E 超前S E ，假设两侧电动势 幅值相等，则δj g s e E E -= ，夹角δ由线路传输的有功功率决定。 此时发电机机端电流为： ∑ -∑-=-=Z e E Z E E I j g s g )1(δ （1） 发电机机端电压为： g g Z I E U -= （2） 绘制出发电机带无穷大系统时对应的相量图，如图2所示。事实上，将式（1）带入式（2），则有 ∑ --=Z Z E E E U g s g g )( 可以看出，如果系统中各元件的阻抗角都相同的话，系统中各点的电压相量的端点都落 在图2中)(s g E E -的相量上。由（1）式知，当δ=180°时，∑ =Z E I g 2，此时线路中电 流最大，电流在阻抗g Z 上产生的压降最大，此时发电机机端电压最低。 发电机失步时，系统中电压最低的一点C ，称作振荡中心。可在图2中作垂直于 )(s g E E -的相量c U ，此点电压最低，即为振荡中心。 s 图2 发电机带无穷大系统的相量图 发电机失步时的机端测量阻抗 当发电机失步时，保护安装处的电压与电流幅值与相位都将随着两侧电动势夹角δ的变化而变化。因此，反映电压和电流比值的阻抗继电器的测量阻抗幅值和相位也将随 δ而变化。如果两侧电动势幅值相等，即E E E s g == ，发电机出口处测量阻抗为： g j g j g g g g g g g Z e Z Z Z e E E Z I E I Z I E I U Z --=--=-=-==-∑ ∑ -δ δ1)1(发电机保护浅谈
发电机的主要保护
简述发电机保护的配置
发电机保护配置
发电机保护原理资料讲解
发电机保护说明书
最新发电机输出保护整定
发电机的差动保护整定计算.doc
发电机失步保护介绍
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