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水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施1. 引言1.1 水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施水电厂发电机变压器是电力系统中至关重要的设备，其保护十分关键。
水电厂发电机变压器主要由发电机和变压器两部分组成，需要进行全面的保护来确保其稳定运行。
发电机变压器保护原理主要包括过电流保护、绕组温度保护和短路保护等。
过电流保护是指在发生故障时，通过检测电流大小来判断系统是否处于异常状态。
绕组温度保护则是通过监测变压器绕组温度来避免过热造成的损坏。
短路保护则是为了防止短路电流造成的设备损坏，需要及时断开故障电路。
继电保护是水电厂发电机变压器保护系统中不可或缺的一部分，其作用是监测电力系统中的各种参数，当发生故障时，及时采取措施以保护设备和人员安全。
继电保护措施包括了发电机变压器的各种保护功能，如差动保护、电流保护、零序保护等，能够有效地防止电力系统的运行异常。
水电厂发电机变压器保护的重要性不言而喻，只有做好保护工作，才能确保设备的正常运行，减少故障损失。
继电保护在保护系统中的作用举足轻重，其快速、准确地判断故障类型，能够对电力系统进行有效保护。
未来发展趋势是通过引入先进的监控技术和智能化系统，提高变压器保护系统的可靠性和安全性，以适应电力系统的不断发展和变化。
【内容结束】2. 正文2.1 发电机变压器保护原理发电机变压器是水电厂中最重要的设备之一，其正常运行对于水电厂的发电效率和设备寿命至关重要。
发电机变压器的保护工作显得尤为重要。
1. 过电流保护：通过监测发电机变压器的电流大小，一旦发生短路或过载现象，及时切断电路，确保设备和系统的安全运行。
2. 绕组温度保护：监测发电机变压器绕组的温度，一旦温度超过设定值，会对设备进行保护操作，避免由于过热而造成设备损坏。
3. 短路保护：当发生短路故障时，短路保护系统会迅速检测并切断电路，防止短路故障扩大，保护设备和人员的安全。
通过以上保护原理，可以有效保护发电机变压器的安全运行，避免设备损坏和事故发生。
电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式研究
电厂的发电机变压器保护是电力系统中重要的工作，主要是为了确保设备安全运行和提高电力系统的可靠性。
本文将探讨发电机变压器的保护原理及继电保护方式。
一、保护原理
1.过流保护
发电机变压器过流保护是保护电路中最为常见的一种保护方式，其基本原理是检测电流是否超过设定值，如果超过，则说明电路中有故障发生，继电器将输出信号启动主断路器或切断故障电路。
过流保护装置的主要组成部分是电流互感器、电流比较器和继电器。
2.差动保护
4.欠压保护
二、继电保护方式
1.机械式继电保护
机械式继电保护是最早应用的一种继电保护方式，其主要机构包括触发机构、保护机构和复位机构，通过机械、电磁等方式实现继电器的操作。
机械式继电保护消除了电气型保护所存在的误动、失灵等问题，但其操作可靠性较差，检修难度较高，不利于实现自动化操作和监控。
2.静态继电保护
静态继电保护是电子技术发展后出现的一种保护方式，采用电子元件取代机械部件，大大提高了保护装置的稳定性和可靠性。
静态继电保护具有操作速度快、精度高、稳定性好、易于集成等优点。
3.数字化继电保护
数字化继电保护主要是利用数字技术、计算机技术和通信技术，实现对电力系统的保护、控制和监控。
数字化继电保护采用数字信号处理技术，能够快速、精确地检出系统故障和隐患，具有快速响应、先进性强、功能完善等优点。
总之，发电机变压器的保护是保证电厂安全稳定运行的重要工作，为了提高电厂的可靠性，必须对其进行全面的保护。
在保护方式的选择上，应根据工作环境、工作要求和保护装置的特点进行综合考虑，选择最合适的保护方式。
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。
变压器发电机等电器的工作原理变压器、发电机等电器的工作原理电器是我们日常生活中不可或缺的设备，而变压器和发电机作为重要的电器设备，广泛应用于电力系统、工业生产和家庭用电等方面。
本文将详细介绍变压器、发电机等电器的工作原理。
I. 变压器的工作原理变压器是一种电力设备，用于改变交流电的电压大小。
它主要由两个线圈（即初级线圈和次级线圈）和一个铁芯组成。
当交流电通过初级线圈时，由于交流电的磁场变化，感应在铁芯中产生一个交变磁通量。
根据法拉第电磁感应定律，交变磁通量会引起次级线圈中的电动势。
根据电压和磁通量的关系，可以通过改变线圈的匝数比例，实现输入和输出电压的变换。
在变压器的工作过程中，铁芯起到了重要的作用。
它能够集中磁场，提高磁感应强度，从而增加磁通量并降低能量损耗。
同时，为了减小铁芯中的涡流损耗，通常会采用铁芯的层叠结构或使用硅钢片等材料。
II. 发电机的工作原理发电机是将机械能转换为电能的设备。
它基本上由一个旋转的线圈和一个磁场组成。
当发电机的线圈旋转时，线圈中的导体会与磁场相互作用。
根据楞次定律，导体中会产生感应电动势，进而产生电流。
这个原理被称为电磁感应。
为了产生稳定的电能输出，发电机通常采用永磁磁场或通过电磁铁产生磁场。
而线圈则被安置在旋转的转子上，通过与磁场的相对运动来产生感应电动势。
同时，通过分布在转子上的换向器或集电环，可以实现电流的输出和功率的调控。
值得注意的是，发电机的工作原理也适用于电动机，只是电动机是将电能转换为机械能。
因此，发电机和电动机本质上是相互转化的。
III. 其他电器的工作原理除了变压器和发电机，还有许多其他类型的电器，它们的工作原理也各不相同。
例如，电灯的工作原理是通过导体中的电阻发热，使灯丝达到高温并发光。
电视的工作原理是利用电子枪将电子加速，并通过荧光屏产生图像。
而空调的工作原理则是通过压缩机、换热器和蒸发器等组件，实现冷热源的变换。
总结起来，电器的工作原理是由电磁感应、电阻发热、电子加速等基本物理原理决定的。
发电机、变压器与母线保护编写发电机保护第一节 基本概念一 发电机发电机的作用是将汽轮机或水轮机输出的机械能变换成电能。
1 主要构成发电机主要由定子和转子两部分构成。
在定子与转子间留有适当的间隙，通常将该间隙称作为气隙。
极对数为1的三相交流同步发电机的结构示意图如图1所示。
在定子铁芯上设置有槽，每个定子槽分上槽和下槽，上槽及下槽中设置有定子绕组。
每台发电机的定子绕组为三相对称式绕组，如图1中的a-x 、b-y 、c-z 所示。
所谓三相对称绕组是指三个绕组（即a-x 、b-y 、c-z ）的匝数相等，其空间分布相对位置相距1200。
在定子铁芯的上槽与下槽之间设置有屏蔽层。
在转子铁芯上也有槽，槽内设置有转子绕组（如图1中的W －j 所示）。
图1 三相同步交流发电机结构示意图为提高发电机的单机容量及降低铁芯及绕组的温度，各种发电机均设置有冷却系统。
小型发电机一般采用空气冷却方式，也有采用氢冷式；对于大型汽轮发电机，通常采用水内冷及氢冷方式。
2 作用原理在转子绕组中（图1中的W －j ）通入直流，产生一恒定磁场（其两极极性分别为N －S ）。
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（通常称之气隙磁场）。
转子旋转磁场切割定子绕组，必将在定子绕组产生感应电势。
由于转子磁场在气隙中按正弦分布，而转子以恒定速度旋转，从而使定子绕组中的感应电势按正弦波规律变化。
发电机并网运行时，定子绕组中出现感应电流，向系统输出电能。
3 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极对数来表示。
设发电机的极对数（即一个N 、一个S ）为P ，每分钟的转速为n ，则频率 60Pn f =转速 Pfn 60= (1)汽轮发电机的极对数P ＝1，当电网的频率f ＝50赫时，n ＝3000转/分。
对于水轮发电机，其极对数较多，故允许其转速转低，当P ＝4时，水轮机的转速n=750转/分，当极对数P ＝24时，其转速为125转/分。
发电机及变压器保护原理一、发电机的故障异常运行状态及其保护方式由于发电机结构复杂，在运行中可能发生故障和异常状态，这样会对发电机造成危害，同时，由于系统故障也可能损伤发电机，特别是现代的大中型发电机，由于单机容量大对系统影响大，出了故障维修困难，因此要对发电机可能发生的故障类型及不正常运行状态进行分析，并有针对性地设置相应的保护。
应根据发电机可能发生的故障装设相应的保护装置，综述如下：1.定子绕组相间短路，会引起巨大的短路电流，严重烧坏发电机，需装设瞬时动作的纵联差动保护。
2.定子绕组的匝间短路(分为同相一分支绕组的匝间短路和同相异分支绕组的匝间短路)，同样会产生巨大的短路电流而烧坏发电机，需装设瞬时动作的专用的匝间短路保护。
3.定子绕组的单相接地。
这是发电机容易发生的一种故障，通常是因绝缘破坏使其绕组对铁芯短路，虽然此种故障瞬时电流不大，但接地电流会引起电弧灼伤铁芯，同时破坏绕组的绝缘，从而发展为匝间短路或相间短路，因此应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的100％定子绕组接地保护。
4.发电机转子绕组一点接地和两点接地。
转子绕组一点接地后虽然对发电机运行无影响，但若再发生另一点接地，则转子绕组一部分被短接造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果，因此需同时装设转子绕组一点接地保护和两点接地保护。
5.发电机失磁。
发电机失磁分完全失磁和部分失磁，它是发电机的常见故障之一，失磁故障不仅对发电机造成危害，而且对系统安全也会造成严重影响，因此需装设失磁保护。
6.定子绕组负荷不对称运行，出现负序电流可能引起发电机转子表层过热，需装设定子绕组不对称过负荷保护(转子表层过热保护)。
7.定子绕组对称过负荷，装设对称过负荷保护(一般采用反时限特性)。
8.转子绕组过负荷，装设转子绕组过负荷保护。
9.并列运行的发电机可能因机炉的保护动作等原因将主汽阀关闭，而导致逆功率运行，使汽轮机叶片与残留尾气剧烈摩擦过热，而损坏汽轮机叶片，因此需装设逆功率保护。
10.为防止过激磁引起发热而烧坏铁芯，应装设过激磁保护。
11.系统振荡而引起发电机失步异常运行，危及发电机和系统运行安全，需装设失步保护。
12.其他保护。
定子绕组过电压、低频运行、非全相运行及与发电机运行直接有关的热工方面保护，对水内冷发电机还应装设断水保护等。
另外，还应装设发电机的后备保护，如电流、电压保护、阻抗保护等。
二、变压器的故障异常运行状态及其保护方式电力变压器是电力系统的重要组成元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。
电力变压器的故障分为油箱内部故障和油箱外部故障。
油箱内部故障包括绕组的相间短路，中性点直接接地侧的接地短路和匝间短路。
变压器油箱内部故障的危害很大，故障处的电弧不仅会烧毁绕组及铁芯的绝缘，而且使绝缘材料和变压器油强烈气化，可能会引起油箱爆炸。
油箱的外部故障，主要是绝缘套管和引出线上发生的相间短路和中性点直接接地侧的接地短路。
变压器的异常运行状态主要有：过负荷外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油面下降及过电压或频率降低引起的过励磁现象等。
为了保证电力系统的安全可靠性运行，针对上述故障和异常运行状态，电力变压器应装设如下的保护：1.防止变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护。
2.防止变压器油箱内部各种短路或断线故障及油面降低的瓦斯保护。
3.防止直接接地系统中变压器外部接地短路并作为瓦斯保护和差动保护后备的零序电流保护、零序电压保护以及变压器接地中性点有放电间隙的零序电流保护。
4.防止变压器过励磁保护。
5.防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护后备的过电流保护和阻抗保护。
6.防止变压器对称过负荷的过负荷保护。
7.反应变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护。
三、发电机、变压器组保护原理现代大型汽轮发电机组通常采用的是发电机、变压器组单元接线方式，发电机与主变压器、厂用变压器之间采用封闭母线直接相连接（如果采用机端自并励时，发电机与励磁变压器之间也直接连接），因此当发电机、变压器、厂用变压器、励磁变压器及其相互连接的封闭母线发生故障时，任何元件保护装置动作都应作用于所有设备（发电机、变压器、厂用变压器、励磁变压器）全停。
下面介绍发变组系统各种保护装置的基本原理。
1.相间短路的纵联差动保护纵差保护的基本原理是比较发电机两侧电流的大小和相位，它是反应发I I电机及其引出线的相间短路故障的主要保护。
如图（8-1）所示，为发电机纵联差动保护原理，将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器两侧同极性端纵向连接起来，差动继电器CJ 接于其差回路中。
当正常运行或外部故障（f1）时，1.I 与2.I 大小相等,反向流入发电机，CJ 的电流为 ：11.TA n I -22.TA n I ≈0,故差动继电器CJ 不会动作。
图8-1当在保护区内f2点故障时，1.I 与2.I 同相流入发电机，CJ的电流为：11.TA n I -22.TA n I =TA f n I 2.， 当TA f n I 2.大于CJ 的整定值act I .时，即TA f n I 2.≥act I .，CJ 动作。
以上情况是一种理想情况，实际上两侧TA 的特性不可能完全一相，误差也不一样，即nTA1≠nTA2，正常运行时，11.TA n I -22.TA n I ≠0，总有一定量的电流流入CJ ，此电流称为不平衡电流，用unb I .表示，在发电机正常运行时，此电流很小，当外部故障时，由于短路电流的作用，TA 的误差增大，差动保护就有可能发生误动作。
为使CJ 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作，CJ 的整定电流值必须大于可能的最大不平衡电流。
这样使得发电机内部故障时保护的灵敏度就降低了。
为了既不降低发电机内部故障时保护的灵敏度，又要不使发电机正常运行和外部故障时发生保护误动作，现常采用的是具有比率制动特性的差动保护，其算法如下：动作量I D =1.I ＇-2.I ＇制动量Iz=21(1.I ＇+2.I ＇)当发电机正常运行或外部故障时, 1.I ＇=2.I ＇I D =1.I ＇-2.I ＇≈0很小, Iz=21(1.I ＇+2.I ＇)=TA n I .较大(I .为发电机正常电流或外部故障电流)所以保护不会动作。
当发电机内部故障时：1.I ＇=2.I ＇I D =1.I ＇-2.I ＇=TA f n I 1.,很大 Iz=21(1.I ＇+2.I ＇)=TA f n I 2.,很小(等于发电机两侧短路电流差的一半)特别是当1.I ＇=2.I ＇时,Iz=0。
可见保护能可靠动作，且动作灵敏度大提高了。
以上所讲的是发电机的差动保护，变压器及输电线路的差动保护原理也是如此，只是主变压器的差动保护还引入了高厂变和励磁变分支的电流量。
2.95%定子接地保护和100%定子接地保护发电机定子绕组接地危害：为了提高发电机运行可靠性，发电机定子绕组中性点一般不接地，所以定子单相接地并不构成短路。
但发电机定子绕组对铁芯之间有一定的电容，若电容值较大，则发生一相接地后会出现相当大的接地电流，当接地电流不大于1～1.5A时，可以认为是一种异常状态，此时，要求继电保护动作于信号；而当接地电流大于5A时，产生的电弧将灼伤铁芯，甚至进一步发展成相间或匝间短路。
一旦铁芯熔化到一定程度就很难修复，而造成发电机报废。
此外，巨大的短路电流会发展成两相接地短路，造成发电机进一步损坏。
为了补偿发电机定子电压回路的电容电流使之不超过规定值，为防止发电机定子单相接地故障时，电容电流形成的电弧对发电机的定子铁芯造成严重损伤，所以发电机中性点经接地变压器接地。
定子接地（单相）保护组成和工作原理：（1）95%定子接地保护:发电机正常运行时，其三相定子电压平衡，中性点电压为零，但如果发电机某相定子出口接地时，发电机中性点电压会发生位移，发电机出口PT 开口三角形可以检测出这一零电压3U 0=100V ，可见，可以用发电机出口PT 开口三角形电压来反映发电机定子接地故障。
但发电机正常运行时，其三相电压是不可能绝对平衡的，这样在PT 开口三角形上也会有较小的不平衡电压约为15～30V ，通过三次谐波滤过器后，其值约为5～10V ，因此，定子单相接地保护整定值必须大于5～10V ，以防止保护误动作，所以这种保护存在5%～10%的死区，因此常称为95%定子接地保护。
（2）100%定子接地保护:如图（8-2）所示，为发电机机端及中性点的三次谐波电势等效图。
发电机正常运行时，发电机机端及中性点的三次谐波电势为：机端：Us .=Es .Ct C C M M 2中性点：N U .=Es .Ct C Ct C M M 2所以N U .＞s U .E S N图8-2当发电机中性点经高阻抗接地时,上式仍成立。
当发电机某相在离中性点α%处发生单相接地时，三次谐波电压等效图如图（8-3）所示。
此时：Us.=（1-α）Es . N U .=αEs .N U Us..=αα-1当α＞50%时，N U .＞s U .当α≤50%时，N U .≤s U .如果以此关系作为动作条件，则这种原理的保护“死区”为α＞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。
3.转子接地保护NE S 图(8-3)E S发电机转子接地危害：发电机励磁回路是不接地的，在正常运行情况下，绕组各部分对地电压由绝缘电阻分配，如电阻为均匀的，绕组最大电压为励磁电压的一半。
如转子回路发生一点接地，虽不会出现大的接地电流，但改变了绕组对地电压的分配，如接地点偏向励端，则另一端对地电压升高，容易引发两点接地，引起以下严重后果：（1）转子磁场发生畸变，不仅使发电机电压和电流的波形发生畸变，而且引起机械振动。
（2）励磁电流经部分铁芯而形成回路，在接地点处产生直流电弧。
如产生电弧，则在高温作用下，会烧坏励磁绕组甚至使转子铁芯局部熔化，造成永久性损伤，使转子报废。
（3）巨大的励磁电流杂散流过汽轮机外壳，可使汽缸磁化。
（4）由于短路后励磁回路电阻减小，结果励磁电流增大，如短路匝数过多，会使励磁回路过电流。
转子接地保护组成、工作原理：注入波幅为50V 左右、频率为12.5Hz 的方波电压，通过测量转子回路对地电阻来判断转子绕组接地故障。
Ur=50×转子R R R ER ER，ER R =1 k Ω，而正常情况下R 转子很大，故Ur 很小，当转子绕组发生一点接地时，R 转子大幅降低，故Ur 很大。
经微机保护装置内部换算后，即可判断出转子绝缘降低程度。
转子绝缘降到5kΩ时报警，报警延时0.5S。
