发电机的主保护

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。

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。

发电机主保护设计发电机是电力系统最重要的设备之一，发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性的作用。

因此必须针对发电机可能发生的各种不同的故障和不正常的运行状态配装完善的继电保护装置。

5.1发电机故障、不正常运行状态及其保护方式发电机的故障类型主要有：(1)定子绕组相间短路。

(2)定子绕组匝间短路。

(3)定子绕组单相接地。

(4)励磁回路一点或两点接地。

发电机的不正常运行状态主要有：(1)励磁电流急剧下降或消失。

(2)外部短路引起定子绕组过电流。

(3)负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷(4)转子表层过热。

(5) 定子绕组过电压。

针对上述故障类型和异常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：（1）纵联差动保护。

对于1MW以上的发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。

（2）定子绕组接地保护。

对于直接接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地电流大于或等于5A （不考虑弧绕组的补偿作用）时，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电流小于5A时，则装设作用于信号的接地保护。

对于发电机变压器组，容量在100MW以上发电机应装设保护区为100%的定子接地保护；容量在100MW以下的发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护。

（3）定子绕组匝间短路保护。

定子绕组为双星形接线且中性点引出六个端子的发电机，通常装设单元件式横差保护，作为匝间短路保护。

对于中性点只有三个引出端子的大容量发电机的匝间短路保护，一般采用零序电压式或转子二次谐波电流式保护装置。

（4）发电机外部相间短路保护。

可采用复合电压启动的过电流保护，用于1MW 以上的发电机。

（5）定子绕组过负荷保护（本设计不考虑）。

（6）定子绕组过电压保护（本设计不考虑）。

（7）转子表层过负荷保护。

50MW 及其以上的发电机，应装设时限复序过负荷保护。

（8）励磁回路一点以及两点接地保护。

100MW 以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可以采用定期检测装置；对于两点接地故障，应设两点接地保护装置。

发电机主保护动作流程英文回答：Generator main protection is a crucial aspect of power plant operation to ensure the safe and reliable operation of the generator. It involves a series of actions and measures to detect and mitigate potential faults and abnormalities that may occur in the generator.The main protection system for a generator typically includes various protective relays and devices, which are designed to monitor different parameters and conditions of the generator. These relays are connected to sensors and detectors that continuously measure and monitor electrical quantities such as voltage, current, and frequency. When any abnormal condition is detected, the protective relays initiate appropriate actions to isolate the fault and protect the generator.The main protection system for a generator usuallyconsists of the following key components:1. Overcurrent Protection: This protection scheme monitors the current flowing through the generator andtrips the generator breaker if the current exceeds the predefined threshold. Overcurrent protection is essentialto prevent damage to the generator due to excessive current.2. Differential Protection: Differential protection compares the current entering and leaving the generator windings. If there is a difference in current, it indicates a fault within the generator and initiates a trip signal to isolate the faulted section. Differential protection is highly sensitive and provides fast and accurate fault detection.3. Overvoltage and Undervoltage Protection: These protection schemes monitor the voltage levels at the generator terminals. If the voltage exceeds or falls below the predefined thresholds, the protective relays initiate appropriate actions to safeguard the generator from overvoltage or undervoltage conditions.4. Overfrequency and Underfrequency Protection: These protection schemes monitor the frequency of the generator output. If the frequency exceeds or falls below the predefined limits, the protective relays act to prevent damage to the generator and maintain system stability.5. Loss of Excitation Protection: This protection scheme monitors the excitation system of the generator. If the excitation is lost or drops below a certain level, the protective relays trip the generator to prevent further damage.6. Overheating Protection: Overheating protection monitors the temperature of the generator windings and other critical components. If the temperature exceeds the safe operating limits, the protective relays initiate actions to prevent overheating and potential damage.The sequence of actions during a generator main protection operation may vary depending on the specific protection system and the type of fault or abnormalitydetected. However, in general, the protective relays detect the fault, initiate a trip signal to disconnect the generator from the system, and provide alarm signals to alert the operators.中文回答：发电机主保护是发电厂运行的关键环节，旨在确保发电机的安全可靠运行。

电力系统主设备保护之发电机保护
电力系统是现代工业生产和生活的重要支撑，而发电机是电力系统中的关键设备之一。

发电机保护作为电力系统主要设备保护的重要组成部分，其作用是保护发电机不受外部故障和内部故障的影响，确保发电机的安全稳定运行，同时保障整个电力系统的安全稳定运行。

发电机保护系统主要包括对发电机的机械保护、热保护、过流保护、接地保护、失励保护等各种保护装置。

其中机械保护主要是针对发电机的转子和定子部分，通过监测转子的振动、温度和转速等参数来保护发电机的机械部件，避免因机械故障导致发电机的受损。

热保护则是通过监测发电机的温度来保护其绕组和冷却系统，避免由于过热导致发电机的损坏。

过流保护是针对发电机的短路故障而设计的保护装置，通过监测发电机输出线路的电流情况，及时切断故障线路，保护发电机不受损坏。

接地保护则是用来监测发电机接地情况，一旦发生接地故障，及时切除故障，避免对发电机造成二次损坏。

失励保护是为了保护发电机励磁系统的正常运行，一旦发电机失励，保护装置将启动，切断发电机与电力系统的连接，避免发电机无励磁情况下对电网的冲击。

总的来说，发电机保护系统是电力系统中至关重要的一环，它能保护发电机不受外部故障和内部故障的影响，确保发电机的安全稳定运行，保障整个电力系统的安全运行。

因此，必须加
强对发电机保护系统的维护和管理，及时对其进行检测和维修，提高其可靠性和稳定性。

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。

发电机主保护及后备保护有哪些？
不同的类型发电机有不同的爱护的。

比如30MW发电机爱护有：差动，时限电流速断，复合电压过电流，失磁，过电压等要跳闸。

温度过高，过负荷，单相接地等报警。

1、发电机主爱护：发变组差动（大差）、发电机差动（小差）、发电机横差。

（1）纵联差动爱护..
（2）匝间短路爱护.
a、定子绕组单相接地爱护.
b、转子绕组接地爱护.
c、发电机失磁爱护.
2、发电机后备爱护：失灵启动（跳上一级开关的爱护）。

意思是：当发电机爱护动作后，结果发电机爱护拒动或开关拒动，无法跳闸停机。

那么去启动发电机相邻元件爱护，跳开相邻元件的开关。

比方：发电机带一条线路，发电机不跳，就延时去跳线路的开关。

a、外部短路引起的定子绕组过电流爱护.
b、定子绕组过负荷爱护.
c、转子绕组.
d、转子表层过负荷爱护.
e、定子绕组过电压爱护.
f、逆功率爱护.
g、失步爱护.
h、过激磁爱护.
i、低频率爱护.
3、发电机，1831年9月23日由法拉第创造，是将机械能转变成电能的电机。

通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。

电能是现代社会最主要的能源之一。

发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。

发电机分为直流发电机和沟通发电机两大类。

后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。

现代发电站中最常用的是同步发电机。

(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
,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。

发变组保护主要是发变组保护:主保护:发电机纵差、发电机匝间(纵向零序电压式或横差保护) 、主变纵差、发电机变压器组差动、高厂变差动;发电机后备和异常运行保护:对称过负荷(反时限) 、不对称过负荷(反时限) 、复合电压过流、程跳逆功率、过电压、失磁、失步、逆功率、100%定子接地、过激磁(反时限) 、起停机、转子一点二点接地、励磁回路过负荷(反时限) 、低频保护等、以及 TV断线和 TA 断线保护;主变压器后备和异常运行保护:主变阻抗、零序电流、过负荷、通风启动保护、以及 TV 断线、TA 断线保护;高厂变后备和异常运行保护:复合电压过流、AB 分支限时速断和复合电压过流、AB 分支零序过流、过负荷、通风启动保护等;励磁变(机)保护:速断过流保护、过负荷保护等;其它保护:失灵启动，非全相运行保护。

但小容量的发电机，保护没有那样复杂，主要有:1、纵联差动(电流速断)保护:瞬时动作于停机2、过电流保护:延时动作于停机3、过电压保护:延时动作于解列灭磁4、定子绝缘监视(单相接地):动作于发信号5、过负荷保护:延时发信号6、转子一点接地:动作于发信号7、失磁保护:动作于解列并网时，并网开关还需要装设方向过流、电流速断、低周低压振荡解裂装置等;这些功能现在都被集成在综保装置上了，具体功能可以和厂家联系，二三个模块就可以解决全部保护的问题，非常简单的。

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十分贵重的电气设备，因此，应该针对各种不同的故障和不正常工作状态，装设性能完善的继电保护装置。

发电机的故障类型主要有定子绕组相间短路、定子一相绕组内的匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流消失等。

发电的不正常运行状态主要有:由于外部短路引起的定子绕组过电流;由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷;由外部不对称短路或不对称负荷(如单相负荷，非全相运行等)而引起的发电机负序过电流;由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压;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;由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。