发电机及主保护简介
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
来压紧。边段铁芯涂有粘接漆，在铁芯装压后加热，使其粘接成一个牢固的整体，进一步提高铁芯的刚度。
3）定子绕组：
定子绕组是由嵌入铁芯槽内的绝缘线棒在端部联结成的线圈，绕组端部为篮式结构，并且由引线环连接成固定的相带。采用连续式F级环氧粉云母绝缘系统，表面有防晕处理措施。轴向可沿支架滑销方向自由移动，减少由于负荷或工况变化而在定子绕组和支撑系统中引起的应力，满足机组调峰运行的要求。
在负载运行条件下，定子绕组会产生自感应涡流损耗，为减少这种损耗，定子线棒采用了罗贝尔换位形式。所谓换位，就是在线棒编织时，让每根线棒沿轴向长度，分别处于槽内不同高度的位置，这样每根线棒的漏电抗相等，使每根导体内电流均匀，减少直线及端部的横向漏磁通在各股导体内产生的环流及附加损耗。
定子线棒由矩形的空心和实心股线混合编织而成，定子绕组就是通过空心股线中的水介质来冷却的。定子线棒端部的所有股线均焊接到水电接头上，通过铜带将两根线棒水电接头焊在一起形成电气连接，构成一匝线圈；而所有空心股线中的冷却水通过水电接头的水路接至靠滑环端的汇流母管，并经绝缘引水管进入线圈。在发电机的集电环端设有一条进水母管；在汽机端部设有一条出水母管。冷却水流通道为单向型，即从集电环端流向汽机端。
发电机转子：
1）转子本体：
发电机转子是由一根整体合金钢锻件加工而成，在转子本体上径向地开有许多纵向槽用于安装转子绕组，作为磁路。转子绕组在槽内由铝合金和钢槽楔紧固以抵御转子旋转所产生的离心力。这种磁性和非磁性两种槽楔的应用能够保证合理的分布磁通。这些槽楔均楔入了转子槽口处的鸽尾槽内。转子大齿上加工横向槽（即月牙槽），用于均衡大、小齿方向的刚度，以避免由于它们之间的较大差异而产生倍频振动。
2）转子绕组：
转子绕组由高强度含银铜线制成，具有较高的抗蠕变能力，从而提高了发电机承担调峰负荷的能力。为防止由于离心力的作用，对转子绕组端部产生破坏，转子线圈放入槽内后，
槽口用铝合金槽楔和钢槽楔固紧，以抵御转子高速旋转产生的离心力。非磁性槽楔和磁性槽楔的应用，保证了合理的磁通分布。采用了高强度、非磁性合金钢锻件加工而成的护环，热套在转子本体两端，采用悬挂式嵌装，一端与转子本体热套配合，另一端为悬挂式。转子绕组与护环之间采用模压的绝缘环绝缘。为了隔开和支撑端部线圈，限制它们之间由于温差和离心力引起的位移，端部绕组间隔块放置了模压的环氧玻璃布绝缘块。
转子槽衬用含云母、玻璃纤维等材料的复合绝缘压制而成，具有良好的绝缘性能和机械性能。槽衬内表面和端部护环绝缘内表面涂有低摩檫系数的干性滑移剂，使转子铜线在负荷及工况变化引起热胀冷缩时可沿轴向自由收缩，以满足发电机调峰运行的要求。
3）转子引线和集电环：
通过转子引线与集电环以及电刷装置，可以给发电机提供额定出力及强励时所需的励磁电流。转子电流通过电刷通入热套在转子外伸端的集电环，再通过与集电环相联接的径向和轴向导电螺杆传到转子绕组。导电螺杆用高强度和高导电率的铜合金制成。导电螺杆与转轴之间有密封结构以防漏氢。
集电环用耐磨合金钢制成，是一对带沟槽的钢环，经绝缘后热套在转子轴上的。在集电环与转轴之间设有绝缘套筒。集电环上加工有轴向和径向通风孔。表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触状况，使电刷之间的电流分配均匀。两集电环间设有同轴离心式风扇以冷却集电环和电刷。
4）护环、中心环、阻尼环：
因为转子旋转时，转子线圈端部受到很大的离心力的作用，为了防止对转子线圈端部的破坏，采用了非磁性、高强度合金钢锻件加工而成的护环来保护转子线圈端部。护环分别装配在转子本体两端，与本体端热套配合，另一端热套在悬挂的中心环上。转子线圈与护环之间采用模压的绝缘环绝缘。为了隔开和支撑端部线圈，限制它们之间由于温差和离心力引起
的位移，端部线圈间放置了模压的环氧玻璃布绝缘块。
中心环对护环起着与转轴同心的作用，当转子旋转时，轴的挠度不会使护环受到交变应力作用而损伤。中心环还有防止转子线圈端部轴向位移的作用。
为减少由于不平衡负荷产生的负序电流在转子上引起的发热，提高发电机承受不平衡负荷（负序电流和异步运行）的能力，采用了半阻尼绕组，在转子本体两端（护环下）设有阻尼绕组。该半阻尼绕组只在转子两端装梳齿状的用紫铜板制成的阻尼环，其梳齿伸进每个槽及大齿上阻尼槽的槽楔下，由槽楔压紧。阻尼电流通路是由护环、槽楔、阻尼铜条形成的阻尼系统。
5）碳刷：
碳刷是将励磁电流投入高速旋转的转子绕组的关键部件。为了能在发电机运行时安全、迅速地更换电刷，采用了盒式刷握结构。每次可换一组（4个）电刷。
通入转子励磁电流的电刷是由天然石磨材料粘结制成。碳刷具有低的摩擦系数和自润滑作用。每个碳刷带有两柔性的铜引线（即刷辫）。采用恒压式弹簧径向地装在刷盒上，从而在电刷长度达到磨损极限之前没必要调整弹簧压力。弹簧的压力施加在碳刷中心线上，弹簧是一种螺旋式的，压力是恒定的。刷架采用左右分瓣把合结构，由导电环、刷座及风罩等部件组成，对地绝缘。
电刷的更换：正常操作条件下，电刷磨损量在1000小时时为10－15mm，当电刷长度达到接近磨损极限时，电刷软导线处于几乎完全伸长的状态。因此，电刷运行一段时间应经常检查，密切注意，当发现电刷过短时应及时进行更换。
发电机通风系统：
高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由
于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。
发电机以氢气作为主要冷却介质，采用径向多流式密闭循环通风方式运行，定子绕组采用单独的水冷却系统，而氢气冷却系统，包括风扇盒氢气冷却器完整地放置于发电机内部。
1）定子通风系统：
发电机定子铁芯沿轴向分为13个风区，6个进风区和7个出风区相间布置。装在转子上的两个轴流风扇（汽、励侧各一）将风分别鼓入气隙和铁芯背部，进入背部的气流沿铁芯径向风道冷却进风区铁芯后进入气隙；少部分风进入转子槽内风道，冷却转子绕组；其它大部分再折回铁芯，冷却出风区的铁芯，最后从机座风道进入冷却器；被冷却器冷却后的氢气进入风扇前再循环。这种交替进出的径向多流通风保证了发电机铁芯和绕组的均匀冷却，减少了结构件热应力和局部过热。为了防止风路的短路，常在定、转子之间气隙中冷热风区间的定子铁芯上加装气隙隔环，以避免由转子抛出的热风吸入转子再循环。
2）转子通风系统：
转子本体段的导体冷却采用的是“气隙取气”系统：在转子线棒凿了两排不同方向的斜流孔至槽底，于是，沿转子本体轴向就形成了若干个平行的斜流通道。通过这些通道，氢气交替的进入和流出转子绕组进风口的风斗，迫使冷却氢气与转子转速相匹配的速度通过斜流通道到达导体槽的底部，然后拐向另一侧同样沿斜流通道流出导体。从每个进风口鼓进的冷风是分成两条斜流通道向两个方向流进导体，同样，有两条出风通道汇流在一起从出风口流
出进入气隙。
3）氢气冷却器：
为减少氢冷发电机的通风阻力和缩短风道，氢气冷却器安放在机座内的矩形框内。冷却器为四组，立放在发电机机座的四角。冷却器和机座间的密封垫结构既可以密封氢气，又可以在冷却器因温度变化胀缩时起到补偿作用，从而始终起到良好的密封作用。氢气冷却器的水箱结构保证了发电机在充氢的状态下，可以打开水箱清洗冷却水管，当冷却器水管从外部水管拆开后，氢气冷却器可以从发电机中抽出。
图2－1发电机结构原理图
图2－2发电机剖视图
三、发电机的型号说明：
QFSN-660-2-22B Q－汽轮机拖动 F－发电机 S－定子绕组水冷 N－转子绕组氢内冷660－额定功率 2－两极 22－定子额定电压22KV。
水氢氢冷却方式：定子线圈（包括定子引线）直接水冷、转子线圈直接氢冷（气隙取气方式），定子铁心氢冷。发电机采用密闭循环通风冷却，机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动。集电环和电刷空气冷却，两集电环间设有离心式风扇。轴承为强迫润滑（由汽机润滑油系统供油）。发电机配有氢油水控制系统，以提供和控制发电机冷却用氢气，密封油和定子线圈冷却用水。
四、发电机的分类：
1、按冷却方式分为：水冷，空冷(就是自然冷却) ，氢冷，复合冷却(水空冷水氢冷)。
2、按励磁方式分为：自励和他励两种。自励分自并励和自复励，他励分为直流发电机供电和交流励磁机（变压后）供电两种。
3、按同异步分：同步，异步发电机。
同步发电机是转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流发电机。
转子转速与定子旋转磁场的转速不相同的交流发电机叫异步发电机，如风力发电机。
4、按中性点接地方式分为：采用不接地、经消弧线圈接地、经电阻或直接接地三种方式。发电机一般都接成星形，主要有两点好处。一是可消除高次谐波的存在；二是如果接成三角形的话，当内部故障或绕组接错造成三相不对称，此时就会产生环流，将发电机损坏。这里主要讲高次谐波危害，高次谐波中最主要的成分是三次谐波，它是以为槽与槽之间磁场的间断分布产生的。基波的一个周期相当于三次谐波的三个周期，也就是说，基波的360о相当于三次波的3×360о，这样，由于基波各差120о相位，对于三次波来说是3×120о=360о，角度差360о就相当于没有相位差，它们是同相的，因此，如果发电机接成三角形的话，就会产生环流，而接成星形则可以相互抵消。
（1）、发电机中性点不接地方式:当发电机单相接地时,接地点仅流过系统另两相与发电机有电气联系的电容电流,当这个电流较小时,故障点的电弧常能自动熄灭,故可大大提高供电的可靠性。它主要缺点是内部过电压对相电压倍数较高。
（2）、发电机中性点经消弧线圈接地:当发电机电容电流较大时,一般采用中性点经消弧线圈接地,这主要考虑接地电流大到一定程度时接地点电弧不能自动熄灭。而且接地电流若烧坏定子铁芯时难以修复。中性点接了消弧线圈后,单相接地时可产生电感性电流,补偿接地点的电容电流而使接地点电弧自动熄灭。
（3）、发电机中性点经电阻或直接接地:这种方式虽然单相接地较为简单和内部过电压对相电压的倍数较低,但是单相接地短路电流很大,甚至超过三相短路电流,可能使发电机定子绕组和铁芯损坏,而且在发生故障时会引起短路电流波形畸变,使继电保护复杂化
五、哈密电厂发电机参数：
2.1.
3.1发电机的参数：
6.1 发变组保护概述
大型发变组单机容量大、造价昂贵，保护的拒动或误动将造成十分严重的后果，所以大型机组继电保护的技术指标要求更高。自并励励磁方式和发电机出口开关的应用，使保护的设置和出口方式上和常规发电机变压器组相比发生了显著的变化。
发电机是电力系统中最主要的设备，大容量机组在系统中的地位举足轻重，如何保障发电机在电力系统中的安全运行，就显得非常重要。由于大容量机组一般采用直接冷却技术，体积和质量并不随容量成比例增大，从而使得大型发电机各参数与中小型发电机已大不相同，因此故障和不正常运行时的特性也与中小型机组有了较大差异，给保护带来复杂性。大型发电机组与中小型发电机组相比，主要不同点表现在：
1）短路比减小，电抗增大。大型发电机的短路比大约减小到0.5左右，各种电抗都比中小型发电机大。因此大型发电机组的短路水平反而比中小型机组的短路水平低，这对继电保护是十分不利的。由于d x 的增大，使发电机的静稳储备系数
ch K 减小，因此在系统受到扰动或发电机发生失磁故障时，很容易失去静态稳定。由于"d x 、'd x 、d x 等参数的变大，
使发电机平均异步转矩大大降低，约从中小型发电机的2～3倍额定值减小至额定值左右。于是失磁后异步运行时滑差增大，允许异步运行的负载更小、时间更短，另一方面要从系统吸取更多的无功功率，对系统稳定运行不利。
2）时间常数增大。大型发电机组定子回路时间常数a T 和比值d a T T ''/显著增大，短路时定子非周期电流的衰减较慢，整个短路电流偏移在时间轴一侧若干工频周期，使电流互感器更容易饱和，影响大机组保护正确工作。
3）惯性时间常数降低。大容量机组的体积并不随容量成比例地增大，有效材料利用率提高，其直接后果是机组的惯性常数H 明显降低，600MW 发电机的惯性时间常数在1.75左右，在扰动下机组更易于发生振荡。
4）热容量降低。有效材料利用率提高的另一后果是发电机的热容量（WS/℃）与铜损、铁损之比显著下降。例如200MW 及更小的发电机的定子绕组对称过负荷能力为1.5倍额定电流，允许持续运行120S ，转子绕组过负荷能力为2倍额定激磁电流，允许持续运行30S ；对于600MW 汽轮发电机，定子绕组过负荷能力规定为1.5倍额定电流、30S ，转子绕组过负荷
能力为2倍额定激磁电流、10S 。转子表层承受负序过负荷的能力t I 22，中小汽轮发电机组
（间接冷却方式）为30S ，600MW （直接冷却方式）汽轮发电机减小到10S 。
6.2 发电机主要故障和异常
6.2.1 定子绕组的相间短路
反应发电机定子相间短路，保护发电机定子。一般装设纵联差动保护装置，保护压板均投“跳闸”位置，瞬时动作于全停。发电机定子绕组发生相间短路若不及时切除，将烧毁整个发电机组，引起极为严重的后果，必须有二套或两套以上的快速保护反应此类故障。
动作结果：跳发变组出口开关、跳发电机励磁开关、跳汽机。
6.2.2 定子绕组匝间短路
单机容量的增大，汽轮发电机轴向长度与直径之比明显加大，这将使机组运行中振动加剧，匝间绝缘磨损加快，有时还可能引起冷却系统的故障，因此装设灵敏的匝间短路保护，用作发电机定子绕组的匝间短路、分支开焊故障以及相间短路的主保护。因为冲击电压波沿定子绕组的分布是不均匀的，波头越陡，分布越不均匀，因此由机端进入发电机的冲击波，有可能首先在定子绕组的始端发生匝间短路，有鉴于此，大型机组均在机端装设三相对地的平波电容和氧化锌避雷器，即使这样也不能完全排除冲击过电压造成的发电机匝间绝缘损坏，因此也希望装设匝间短路保护。
发电机定子绕组发生匝间短路会在短路环内产生很大电流。由于工作原理不同，发电机纵差保护将不能反应。目前为止，反应发电机定子匝间短路的保护有：单元件横差保护、负序功率方向保护、纵向零序电压保护和转子二次谐波电流保护。
6.2.3 定子单相接地
定子绕组的单相接地（定子绕组与铁芯间的绝缘破坏）是发电机最常见的一种故障，定子故障接地电流超过一定值就可能造成发电机定子铁芯烧坏，而且发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆。
在我国，为了确保大型发电机的安全，不使单相接地故障发展成相间故障或匝间短路，使单相接地故障处不产生电弧或者使接地电弧瞬间熄灭，这个不产生电弧的最大接地电流被定义为发电机单相接地的安全电流。其值与发电机额定电压有关，18kV及以上发电机接地电流允许值为1A。
发电机的中性点接地方式与定子接地保护的构成密切相关，同时中性点接地方式与单相接地故障电流、定子绕组过电压等问题有关。大型发电机中性点接地方式和定子接地保护应该满足三个基本要求，即：
1）故障点电流不应超过安全电流，否则保护应动作于跳闸。
2）保护动作区覆盖整个定子绕组；有100%保护区，保护区内任一点接地故障应有足够高的灵敏度。
3）暂态过电压数值较小，不威胁发电机的安全运行。
大型发电机中性点采用何种接地方式，国内一直存在着是采用消弧线圈还是采用高阻接地争议。建议采用消弧线圈接地者，认为可以将接地电流限制在安全接地电流以下，熄灭电弧防止故障发展，从而可以争取时间使发电机负荷平稳转移后停机，减小对电网的冲击。而实际上我国就曾有过发电机接地电流虽小于安全电流，长时间运行最终还是发展成相间短路的教训。
中性点经配电变压器高阻接地方式是国际上与变压器接成单元的大中型发电机中性点最广泛采用的一种接地方式，设计发电机中性点经配电变压器接地，主要是为了降低发电机定子绕组的过电压（不超2.6倍的额定相电压），极大地减少发生谐振的可能性，保护发电机的绝缘不受损。但是发电机单相容量的增大，一般使三相定子绕组对地电容增加，相应的单相接地电容电流也增大，另外，发电机中性点经配电变压器高阻接地必然导致单相接地故障电流的增大，其数值美、日、法、瑞士等国以控制在15A以下为标准，这些国家认为在此电流下持续5～10min，定子铁芯只受轻微损伤。为保证大型发电机的安全，中性点经配电变压器高阻接地的600MW机组必须使定子接地保护动作于发电机故障停机。
6.2.4 失磁
失磁保护反应发电机励磁回路故障引起的发电机异常运行。发电机低励（表示发电机的励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流）或失磁，是常见的故障形式。发电机低励或失磁后，将过渡到异步发电机运行状态，转子出现转差，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，无功功率反向并且增大；在转子回路中出现差频电流；电力系统的电压下降及某些电源支路过电流。所有这些电气量的变化，都伴有一定程度的摆动。
1）对电力系统来说，低励或失磁后所产生的危险，主要表现在以下几个方面：
①低励或失磁的发电机，由发出无功功率转为从电力系统中吸收无功功率，从而使系统出现巨大的无功差额，发电机的容量越大，在低励和失磁时产生的无功缺额越大，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点的电压低于允许值，甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。
②当一台发电机发生低励或失磁后，由于电压下降，电力系统的其它发电机在自动励磁
调节器的作用下自动增大无功输出，从而使某些发电机、变压器或线路过电流，其后备保护可能因过流而跳闸，使故障范围扩大。
③一台发电机低励或失磁后，由于该发电机有功功率的摆动，以及系统电压的下降，可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统的各部分之间失步，使系统产生振荡，甩掉大量负荷。
2）对发电机本身来说，低励或失磁产生的不利影响，主要表现在以下几个方面：
①由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流。对于直接冷却高利用率的大型机组，其热容量裕度相对降低，转子更容易过热。流过转子表层的差频电流，还可能使转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热甚至灼伤。
②低励或失磁的发电机进入异步运行之后，发电机的等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增加。低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。在重负荷下失磁后，由于过电流，将使定子过热。
③对于直接冷却高利用率的大型汽轮发电机，其平均异步转矩的最大值较小，惯性常数也相对降低，转子在纵轴和横轴方面，也呈较明显的不对称。由于这些原因，在重负荷下失磁后，这种发电机的转矩、有功功率要发生剧烈的周期性摆动，将有很大甚至超过额定值的电磁转矩周期性地作用到发电机的轴系上，并通过定子传递到机座上。此时，转差也作周期性变化，其最大值可能达到4%～5%，发电机周期性地严重超速。这些都直接威胁着机组的安全。
④低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部的部件和边段铁芯过热。
由于发电机低励和失磁对电力系统和发电机本身的上述危害，为保证电力系统和发电机的安全，必须装设低励—失磁保护，以便及时发现低励和失磁故障并采取必要的措施。失磁保护检出失磁故障后，可采取的措施之一，就是迅速把失磁的发电机从电力系统中切除，这是最简单的办法。但是，失磁对电力系统和发电机本身的危害，并不象发电机内部短路那样迅速地表现出来。另一方面，大型汽轮发电机组，突然跳闸会给机组本身及其辅机造成很大的冲击，对电力系统也会加重扰动。
汽轮发电机组有一定的异步运行能力，例如，东方电机厂生产的600MW汽轮机组在失磁后允许40%负荷持续运行15min。因此，对于汽轮发电机，失磁后还可以采取另一种措施，即监视母线电压，当电压低于允许值时，为防止电力系统发生振荡或造成电压崩溃，迅速将发电机切除；当电压高于允许值时，则不应当立即把发电机切除，而是首先采取降低原动机出力等措施，并随即检查造成失磁的原因，予以消除，使机组恢复正常运行，以避免不必要
的事故停机。如果在发电机允许的时间内，不能消除造成失磁的原因，则再由保护装置或由操作人员手动停机。在我国电力系统中，就有过多次10～300MW机组失磁之后用上述方法避免事故停机的事例。通过大量研究并试验，证明容量不超过800MW的二极汽轮发电机若失磁机组快速减载到允许水平，只要电网有相应无功储备，可确保电网电压，失磁机组的厂用电保持正常工作的情况，失磁机组可不跳闸，尽快恢复励磁。
应当明白一点，发电机低励产生的危害比完全失磁更严重，原因是低励时尚有一部分励磁电压，将继续产生剩余同步功率和转矩，在功角0～360°的整个变化周期中，该剩余功率和转矩时正时负地作用在转轴上，使机组产生强烈的振动，功率振荡幅度加大，对机组和电力系统的影响更严重，如图6－1所示。此情况下一般失步保护会动作，如果失步保护未动作，出于大机组的安全考虑，应迅速拉开灭磁开关。发电机低励和失磁状况下的波形如下：
发电机低励和失磁状况下的波形
6.2.5 转子接地故障
转子绕组绝缘破坏常见的故障形式有两种：转子绕组匝间短路和励磁回路一点接地。
发电机转子在运输或保存过程中，由于转子内部受潮、铁芯生锈，随后铁锈进入绕组，造成转子绕组主绝缘或匝间绝缘损坏；转子加工过程中的铁屑或其它金属物落入转子，也可
能引起转子主绝缘或匝间绝缘的损坏；转子绕组下线时绝缘的损坏或槽内绕组发生位移，也将引发接地或匝间短路；氢内冷转子绕组的铜线匝上，带有开启式的进氢和出氢孔，在启动或停机时，由于转子绕组的活动，部分匝间绝缘垫片发生位移，引起氢气通风孔局部堵塞，使转子绕组局部过热和绝缘损坏；运行中转子滑环上的电流引线的导电螺钉未拧紧，造成螺钉绝缘损坏；电刷粉末沉积在滑环下面的绝缘突出部分，使励磁回路绝缘电阻严重下降。
转子绕组匝间短路多发生在沿槽高方向的上层线匝，对于气体冷却的转子，这种匝间短路不会直接引起严重后果，也无需立即消除缺陷，所以并不要求装设转子绕组匝间短路保护。转子绕组匝间短路的故障处理没有统一的标准，一旦发现这类故障，发电机是否继续运行应综合考虑现有的运行经验、故障的形式和特点、故障发现在机组运行期间或预防性试验中或机组安装时等诸多因素。我国某些电厂根据转子绕组的绝缘状况、机组的振动水平和输出无功功率的减少程度，决定机组是否停机检修。
转子一点接地对汽轮发电机组的影响不大，一般允许继续运行一段时间。发电机组发生一点接地后，转子各部分对地电位发生变化，比较容易诱发两点接地，汽轮发电机一旦发生两点接地，其后果相当严重，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体；由于部分绕组被短接，励磁绕组中电流增加，可能因过热而烧伤；由于部分绕组被短接，使气隙磁通失去平衡，从而引起振动。励磁回路两点接地，还可使轴系和汽机磁化。
励磁回路两点接地，即使保护正确动作，从防止汽缸和大轴磁化方面来看，已为时晚矣。一台30万千瓦汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化，为退磁需停机一个月以上，各项经济损失需上千万元。励磁回路发生两点接地故障引起的后果非常复杂，处理很麻烦。
近年来，大型汽轮发电机均装设一点接地保护。但在一点接地保护动作于信号还是动作于跳闸的问题上，存在着不同的看法。主张动作于信号者，则考虑装设两点接地保护；主张动作于停机者，则认为不必再装设两点接地保护，这有利于避免发生汽机磁化。另外，由于目前尚缺少选择性好、灵敏度高、经常投运且运行经验成熟的励磁回路两点接地保护装置，所以也有不装设两点接地保护的意见，进口大型机组，很多不装两点接地保护。
ABB公司的UN5000型励磁系统中带有电桥式转子接地保护装置，他们对转子接地保护的设计思想是：当励磁回路绝缘电阻下降到一定值时报警，继续下降至一定值时，保护动作切除发电机组，以防止发生两点接地导致灾难性事故。
6.2.6 定子对称过负荷
发电机对称过负荷通常是由于系统中大电源切除、生产过程短时冲击性负荷、大型电动机自起动、强行励磁、失磁、同期操作及振荡等原因引起的。对于大型发电机，定子和转子的材料利用率很高，发电机的热容量（WS/℃）与铜损、铁损之比显著下降，因而热时间常数也比较小。从限制定子绕组温升的角度，实际上就是要限制定子绕组电流，所以实际上对称过负荷保护，就是定子绕组对称过流保护。
发电机过负荷，即要在电网事故情况下充分发挥发电机的过负荷能力，对电网起到最大程度的支撑，又要在危及发电机安全的情况及时将发电机解列，防止发电机的损坏。对于600MW汽轮发电机，发电机具有一定的短时过负荷能力，从额定工况下的稳定温度起始，能承受1.3倍额定定子电流下运行至少一分钟。允许的电枢电流和持续时间（直到120秒）如下表所示：
发电机定子绕组过负荷能力
大型发电机定子过负荷保护，跟据过负荷能力，一般由定时限和反时限两部分组成。6.2.7 定子不对称过负荷
电力系统中发生不对称短路，或三相负荷不对称（大型单相负荷）时，将有负序电流流过发电机的定子绕组，并在发电机转子中产生两倍同步转速的磁场，从而在转子中产生倍频电流。
汽轮发电机转子由整块钢锻压而成，绕组置于槽中，倍频电流由于集肤效应的作用，主要在转子表面流通，并经转子本体槽楔和阻尼条，在转子的端部附近约10%～30%的区域内沿周向构成闭合回路。这一周向电流，有很大的数值，例如一台600MW机组，可达250～300kA。这样大的频倍电流流过转子表层时，将在护环与转子本体之间和槽楔与槽壁之间等接触上形成热点，将转子烧伤。倍频电流还将使转子的平均温度升高，使转子挠性槽附近断面较小的部位和槽楔、阻尼环与阻尼条等分流较大的部位，形成局部高温，从而导致转子表层金属材料的强度下降，危及机组的安全。此外，转子本体与护环的温差超过允许限度，将导致护环松脱，造成严重的破坏。
为防止发电机的转子遭受负序电流的损伤，大型汽轮发电机都要求装设比较完善的负序电流保护，因为他保护的对象是发电机转子，是转子表层负序发热的唯一主保护，因此，习
惯上称它为发电机转子表层负序过负荷保护，它由定时限和反时限两部分组成。
发电机转子长期承受负序电流的能力和短时承受负序电流发热的能力
t
I2
2，是整定负序
电流保护的依据。
6.2.8 励磁回路过流
我厂660MW发电机，在额定工况稳定温度下，发电机励磁绕组允许在励磁电压为125%额定值下运行一分钟，允许的励磁电压与持续时间（直到120秒）如下表所示：
发电机励磁绕组过负荷能力
在发电机过励限制器失灵或强励动作后返回失灵时，为了使发电机励磁绕组不致过热损坏，装设有：定时限和反时限励磁绕组过负荷保护，后者作用解列灭磁。针对发电机的各种工况，自动调整励磁装置都设有励磁限制，为防止励磁绕组过电流，设有过励限制器，防止励磁绕组过负荷，可靠性由励磁调节器来保证。
三套反时限保护的作用：定子过负荷、转子表层负序过负荷、励磁回路过负荷三套反时限保护有各自明确的保护职责，特别是第二个反时限保护，它是转子表层负序发热的唯一主保护，完全由发电机的转子安全来决定它的动作延时大小。这三套过负荷保护，被看作是发电机安全运行的一道屏障，在灵敏度和延时方面，都不考虑与其他短路保护相配合，发电机的发热状况，是其整定的唯一根据，用于在各种异常运行情况下保障机组的安全。
经实例计算，利用上述反时限电流保护，外部远处短路时动作往往太慢，外部近处短路时动作又可能太快，不符合后备保护选择性要求。对于大机组已有双重主保护，两套主保护互为快速后备，并且配备专用的后备保护，利用此三套反时限保护来兼作后备保护的现实意义不大。
6.2.9 过电压
大型汽轮发电机运行中出现危及绝缘安全的过电压是比较常见的现象，当满负荷下突然甩去全部负荷，电枢反应突然消失，由于调速系统和自动调整励磁装置都是由惯性环节组成，转速仍将上涨，励磁电流不能突变，使得发电机电压在短时间内也要上升，如果没有自动电压调节器或励磁系统在手动方式运行，恒励磁电流调节，则电压继续上升一直到达由同步电抗所决定的最大值，其值可能达到1.3～1.5倍额定值，持续时间可能达到数秒，甩负荷将
导致严重的发电机电压升高。
发电机主绝缘的工频耐压水平，一般为1.3倍额定电压持续60S，而实际过电压的数值和持续时间可能超过试验电压和允许时间，因此，对发电机主绝缘构成了直接威胁。ABB的UN5000型励磁调节器在发电机开关断开时，将励磁电流调节器的给定值复归到空载励磁电流值。尽管这样，还是不能完全避免发电机定子过电压的发生。因此大型汽轮发电机均装设过电压保护，保持动作电压为1.3倍额定电压，经0.5S延时作用于解列灭磁。
6.2.10过励磁
由于发电机或变压器发生过励磁故障时并非每次都造成设备的明显破坏，往往容易被人忽视，但是多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命。
当过励倍数大于1时发电机的过励磁，主要表现在发电机定子铁芯背部漏磁场增强，在定子铁芯的定位筋中感应电势，并通过定子铁芯构成闭路，流过电流，不仅造成严重过热，还可能在定位筋和定子铁芯接触面造成火花放电，这对氢冷发电机组十分不利。
发电机运行中造成过激磁原因：机组并列前；操作错误；误加励磁电流引起激磁；发电机PT断线造成误判断；启动过程中误将电压升至额定值，发电机因低频运行而导致过励磁；停机过程中灭磁开关拒动，自动励磁调节器为保持机端额定电压，使发电机遭受过励磁；发电机出口开关跳闸后，若励磁手动运行或自动失灵，电压与频率均会升高，因频率升高较慢引起发电机过激磁。
发电机的允许过激磁倍数一般低于变压器过激磁倍数，更易遭受过激磁的危害，因此大型发电机需装设性完善的过激磁保护。对于发电机出口装设开关的发电机变压器组，发电机和变压器的过激磁保护应单独设置。
6.2.11频率异常
频率降低对发电机有以下各方面的影响：
频率降低引起转子的转速降低，使转子两端进风量降低，引起发电机的冷却条件变坏，各部分的温度升高。
频率降低，由于发电机的电势和频率磁通成正比，为保持电势不变，就要增加励磁电流，使转子线圈的温度升高。
频率降低时，为保持机端电压不变，就得增加磁通，使定子铁芯饱和，机座的某些结构部件产生局部高温，有的部位甚至冒火星。
低频工况运行导致厂用电动机的转速降低，影响发电机的出力，并直接威胁着发电机甚
至整个电厂和系统的安全运行。
一方面由于低频的同时存在系统无功缺额，另一方面由于发电机转速下降，同等励磁条件下机端电压下降，厂用系统低电压，严重的低频降可能导致系统频率崩溃或电压崩溃。
当发电机频率低于额定值一定范围时，发电机的输出功率应降低，功率降低一般与频率降低成一定比例，在低频运行时发电机如果发生过负荷，如上所述会导致发电机的热损伤，但限制汽轮发电机组低频运行的决定性因素是汽轮机而不是发电机。
频率异常保护主要用于保护汽轮机，防止汽轮机叶片及其拉金的断裂事故。汽轮机的叶片，都有一自振频率v f ，如果发电机运行频率升高或者降低，当Hz kn f v 5.7≥-时叶片将发生谐振，其中k 为谐振倍率，k=1，2，3…，n 为转速（r/min ），叶片承受很大的谐振应力，使材料疲劳，达到材料所不允许的限度时，叶片或拉金就要断裂，造成严重事故。材料的疲劳是一个不可逆的积累过程，所以汽轮机都给出在规定的频率下允许的累计运行时间。
从对汽轮机叶片及其拉金影响的积累作用方面看，频率升高对汽轮机的安全也是有危险的，所以频率异常保护应当包括反应频率升高的部分。由于频率升高是通过机组的调速系统作用、超速保护来实现，而且频率升高大多数是在轻负荷或空载时发生，此时汽轮机叶片和拉金所承受的应力，要比低频满载时小得多，所以一般频率异常保护中，不设置反应频率升高的部分，而只包括反应频率下降的部分，并称为低频保护。
我厂660MW 汽轮发电机组能在48.5-50.5 Hz 范围内安全连续运行，当频率偏差大于下表频率值时，低频保护应该据此设定各段动作频率和相应时限。
发电机频率在48.5～50.5Hz 时允许运行时间：
6.2.12发电机与系统之间失步
对于大机组和超高压电力系统，发电机装有快速响应的自动调整励磁装置，并与升压变压器组成单元接线，送电网络不断扩大，使发电机与系统的阻抗比例发生了变化。发电机和变压器阻抗值增加了，而系统的等效阻抗值下降了。因此，振荡中心常落在发电机机端或升压变压器范围内。如下图所示为主变高压侧AB相故障延时0.2S切除引起的发电机和系统失步振荡波形，发电机机端测量电流、电压波形。
发电机和系统失步振荡波形
由于振荡中心落在机端附近，使振荡过程对机组的影响加重了。机端电压周期性地严重下降，这点对大型汽轮发电机的安全运行特别不利。因为机炉的辅机都由接在机端的厂用变压器供电，电压周期性地严重下降，将使厂用机械的工作稳定性遭到破坏，甚至使一些重要电动机停运，导致停机、停炉或主辅设备的损坏。对于直吹式制粉系统的锅炉，由于一次风机转速周期性严重下降，可能导致一次粉管中大量煤粉积沉，锅炉也可能濒临灭火，电压回升后，转速又急剧增长，大量煤粉突然涌入炉膛，可能因此而引起炉膛爆炸。
汽轮机转速的暂态上升，随后失步，汽机超速保护将动作将调速汽门关闭，直到又恢复同步速为止。这样，就使单元制机组的再热器蒸汽流量的迅速改变，随之而来的是主汽压力和温度的瞬变，直流式锅炉的中间段的大幅改变，炉管承受剧烈的热应力。
发电机长时失步运行，将造成电厂整个生产流程扰乱和破坏，可能造成一些无法预见的后果。失步振荡电流在较长时间内反复出现，使大型发电机组遭受冲击力和热损伤，在短路
发电机及主保护简介
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
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
发电机保护现象、处理
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
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。
发电厂保护种类介绍
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。
发电机差动保护原理
发电机差动保护原理
5.1 发电机比率制动式差动保护 比率制动式差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护。 5.1.1保护原理 5.1.1.1比率差动原理。 差动动作方程如下： I op ≥ I op.0 ( I res ≤ I res.0 时) I op ≥ I op.0 + S(I res – I res.0) ( I res > I res.0 时) 式中：I op 为差动电流，I op.0为差动最小动作电流整定值，I res 为制动电流，I res.0为最小制动电流整定值，S 为比率制动特性的斜率。各侧电流的方向都以指向发电机为正方向，见图5.1.1。 差动电流： N T op I I I ? ?+= 制动电流： 2 N T res I I I ??-= 式中：I T ，I N 分别为机端、中性点电流互感器(TA)二次侧的电流，TA 的极性见图5.1.1。 图5.1.1 电流极性接线示意图 （根据工程需要，也可将TA 极性端均定义为靠近发电机侧） 5.1.1.2 TA 断线判别 当任一相差动电流大于0.15倍的额定电流时启动TA 断线判别程序，满足下列条件认为TA 断线： a. 本侧三相电流中至少一相电流为零； b. 本侧三相电流中至少一相电流不变； c. 最大相电流小于1.2倍的额定电流。 5.2发电机匝间保护 发电机匝间保护作为发电机内部匝间短路的主保护。根据电厂一次设备情况，可选择以下方案中的一种： 5.2.1故障分量负序方向(ΔP 2) 匝间保护
该方案不需引入发电机纵向零序电压。 故障分量负序方向(ΔP 2)保护应装在发电机端，不仅可作为发电机内部匝间短路的主保护，还可作为发电机内部相间短路及定子绕组开焊的保护。 5.2.1.1保护原理 当发电机三相定子绕组发生相间短路、匝间短路及分支开焊等不对称故障时，在故障点出现负序源。故障分量负序方向元件的2.U ?和2. I ?分别取自机端TV 、TA ，其TA 极性图见图5.2.1.1，则故障分量负序功率?P 2为： ??????????=?-Λ?2.2223sen j e e I U R P ? 式中2Λ?I 为2??I 的共轭相量，?sen 。2为故障分量负序方向继电器的最大灵敏角。一般取60?~80?(2.I ?滞后2. U ?的角度)。 故障分量负序方向保护的动作判据可表示为： P e I U R ε>?????????Λ?22' 2.22'sen j e I I ?-ΛΛ?=? 实际应用动作判据综合为： u U ε>??2 i I ε>??2 ? P 2 = ? U 2r ? ? I ’2r + ? U 2i ? ? I ’2i > εP (εu 、εi 、εP 为动作门槛) 保护逻辑框图见图5.2.1.2。 图5.2.1.1 故障分量负序方向保
发电机保护培训教材
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、主变压器保护调试要求措施
方案报审表 工程名称：生物热电综合利用项目编号：SDYN-SEPC-DPT-003 填报说明：本表一式五份，由调试单位填报，建设单位、生产单位、项目监理机构、调试单位、施工单位各一份。特殊施工技术方案由承包单位总工程师批准，并附验算结果。
生物热电综合利用项目发电机、主变保护调试措施 编制： 审核： 批准：
电力建设第一工程公司 2017年10月 目录 1.工程概况 (1) 2编制依据 (2) 3.调试围及目的 (2) 4.受电前应具备的条件 (2) 5.受电工作容及程序 (5) 6.调试质量验评标准 (8) 7.组织分工 (9) 8.安全控制措施及要求 (10) 9.环境、职业健康、安全控制措施 (12) 10.调试所用仪器设备 (12) 11.附录 (14)
1.工程概况 生物热电综合利用项目一期工程建设规模为两台75t/h 高温中高压循环流化床生物质锅炉加一台25MW汽轮发电机，配置30MW的发电机，发电机出口电压为10.5kV，升压至110kV 后并网。 110KV采用GIS配电装置，设单母线，由110KV天永线架空引接作为并网线，同时预留一路110KV出线间隔，设备采用特锐德生产的预装箱式GIS配电站。正常启动及事故情况下，并网线路受电作为全厂的启动/备用电源，不设专用启/备线路。 发电机出口设断路器，作为机组并网开关。发电机出口为单母线接线，分别经电抗器向两段10KV厂用母线供电。厂用10KV系统采用单母线分段制，按炉分为厂用10KVⅠ段和Ⅱ段，母线间设分段开关，两段母线分别接带#1厂用工作变、化水循环变和#2厂用工作变、#0厂用备用变、脱硫变为全厂低压辅机供电，400V系统设厂用工作Ⅰ段、厂用工作Ⅱ段、化水循环段和脱硫段共四段工作母线为全厂低压辅机供电，同时设400V备用段为四段工作母线提供备用电源。 主设备参数如下： 主变： 发电机：
发电机保护现象、处理
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 发电机的主保护：纵联差动保护短路保护单相接地保护 发电机的后备保护：短路保护过电流保护负序电流保护励磁保护 变压器的主保护：瓦斯保护差动保护电流速断保护 后备保护：相间故障接地短路过负荷过励磁 倒闸操作： 电气设备的几种状态 ⑴运行状态系指某回路中的高压隔离开关和高压断路器（或低压刀开关及自动开关）均处于合闸位置，电源至受电端的电路得以接通而呈运行状态。 ⑵检修状态系指某回路中的高压断路器及高压隔离开关（或自动开关及刀开关）均已断开，同时按保证安全的技术措施的要求悬挂了临时接地线，并悬挂标示牌和装好临时遮栏，处于停电检修的状态。 ⑶热备用状态系指某回路中的高压断路器（或自动开关）已断开，而高压隔离开关（或刀开关）仍处于合闸位置。 ⑷冷备用状态系指某回路中的高压断路器及高压隔离开关（或自动开关及刀开关）均已断开。 编辑本段倒闸操作规定 ⑴、倒闸操作必须根据值班调度员或电气负责人的命令，受令人复诵无误后执行。 ⑵、发布命令应准确、清晰，使用正规操作术语和设备双重名称，即设备名称和编号。 ⑶、发令人使用电话发布命令前，应先和受令人互通姓名，发布和听取命令的全过程，都要录音并做好记录。 ⑷、倒闸操作由操作人填写操作票。 ⑸、单人值班，操作票由发令人用电话向值班员传达，值班员应根据传达填写操作票，复诵无误，并在监护人签名处填入发令人姓名。 ⑹、每张操作票只能填写一个操作任务。 ⑺、倒闸操作必须有二人执行，其中一人对设备较为熟悉者作监护，受令人复诵无误后执行；单人值班的变电所倒闸操作可由一人进行。 ⑻、开始操作前，应根据操作票的顺序先在操作模似板上进行核对性操作。（预演） ⑼、操作前，应先核对设备的名称、编号和位置，并检查断路器、隔离开关、自动开关、刀开关的通断位置与工作票所写的是否相符。 ⑽、操作中，应认真执行复诵制、监护制，发布操作命令和复诵操作命令都应严肃认真，声音宏亮、清晰，必须按操作票填写的顺序逐项操作， 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 1 发电机差动保护 发电机差动保护作为发电机定子绕组及出线的相间短路故障的主保护。保护采用比率制动原理。为防止TA断线差动误动，任一相电流互感器断线，均应能闭锁差动，TA断线功能应设臵开关，使其能投能退。发电机差动瞬时动作于全停。 2 发电机变压器组差动保护 发变组差动作为发变组及其引出线范围内短路故障的主保护。保护采用二次谐波电流制动原理。为防止TA断线差动误动，任一相电流互感器断线，均应能闭锁差动，TA断线功能应设臵开关，使其能投能退。保护瞬时动作于全停。 3 发电机横差保护 发电机横差保护作为发电机定子绕组匝间短路故障的主保护，保护动作于全停。本保护只有一组CT，两屏需共用此CT电流。判据1(无制动特性):Iop(横差电流) Iget动作电流整定值 4 发电机失磁保护 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。该保护由阻抗元件、U L-P元件、U L<元件及机端电压等元件通过一定的逻辑关系构成，。失磁保护电流、电压取自发电机机端。保护t1动作于信号，t2、t3动作于解列或程序跳闸。 5 发电机过电压保护 发电机过电压保护作为发电机定子绕组的异常过电压保护并由主变高压侧断路器辅助接点(常开)闭锁，并网前投入，并网后退出。发电机过电压经延时动作于全停。 6 发电机基波定子接地保护 发电机定子接地保护作为发电机定子绕组单相接地故障的保护。保护由反应定子中性点基波零序电压判据（保护95%）构成，基波零序电压定子接地保护带时限动作于信号和程序跳闸。 7 转子一点、两点接地保护 采用乒乓式原理构成，一点接地保护延时动作于信号；一点接地后启动两点接地，两点接地保护延时动作于全停。 8 逆功率保护 作为系统向发电机倒送有功，发电机变电动机运行异常工况的保护。由灵敏 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 5.1.1发电机的故障类型和不正常运行状态 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。 5.1.2发电机的保护类型 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。 （9）失磁保护。对于100MW以下不允许失磁运行的发电机，当采用直流励磁机时，在自动灭磁开关断开后应联动断开发电机断路器；当采用半导体励磁系统时，则应装设专用的失磁保护。100MW以下但对电力系统有重 大影响的发电机和100MW及以上的发电机，也应装设专用的失磁保护。 除此之外，有的发电机还设有失步保护、低频保护、断水保护、非全相运行保护等装置。 5.2 50MW发电机主保护 100MW以下发电机应装设下列故障及异常运行保护装置：（1）定子绕组间短路保护；（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）对称过负荷保护；（6）励磁回路一点及两点接地保护。 5.2.1定子绕组相间短路保护构成 发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障,应装设纵联差动保护作为发电机的主保护。 发电机的纵差保护是利用比较发电机中性点侧和引出线侧电流幅值和相应的原理构成的，因此在发电机中性点侧和引出线侧装设特性和变比完全相同的电流互感器来实现纵差保护。 对6MW以上的发电机推荐采用带饱和电流互感器的BCH-2型继电器构成.这种保护能很好地躲国过不平衡电流的影响。因此2×50MW的发电机采用BCH-2型。 5.2.2 定子绕组匝间短路保护 发电机的匝间故障包括同相同分支的匝间短路和同相异分支的匝间短路。对 1.发电机简介 英文名称：Generators 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 发电机：直流发电机、交流发电机、同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 编辑本段柴油发电机 由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1500转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以3000千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。 柴油发电机组 主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 柴油发电机型号含义 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 1.1 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 1.121 最小动作电流（IQ 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.。）整定，即： I do =K k ? I unb ? o 或I do=K k X 2 X 0.031 f2n 式中：氐一可靠系数，取1.5 ; 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= （0.15?0.3 I n），通常整定为0.2 I n。如果实测I unb. o较大，则应尽快查清l 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=（0.8?1.0）I f2n 1.123 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：反一可靠系数，取1.5 ; K ap—非周期分量系数，取2.0 ； 忽一电流互感器同型系数，取1.0 ； K^r —电流互感器比误差，取0.1。 在工程实用中，通常为安全可靠取K=0.3。 1.124 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。 1.2横差保护 1.2.1单元件横差保护动作电流整定 动作电流定值（I hczd ）按躲过外部短路最大不平衡电流整定，一般可取： I hczd= ( 0.2 ?0.3 ) I f1n/n a 式中：I f1n —发电机一次额定电流； n a—发电机横差零序电流互感器变比 1.2.2 高灵敏横差保护 动作电流整定 高灵敏横差保护动作电流定值（I hczd ）按躲过发电机正常运行时中性点连线的最 大不平衡电流整定，一般可取： 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，调试简单发电机保护浅谈
发电机的主要保护
发电机的主保护
简述发电机保护的配置
发电机保护原理资料讲解
水轮发电机组保护
发电机主保护及励磁系统说明
发电机简介
发电机保护装置主要定值整定原则
发电机保护说明书