發(fā)電機的故障和不正常運行狀態(tài)及保護方式

1發(fā)電機縱差保護

2定子繞組匝間短路保護

3第六章發(fā)電機的保護定子繞組單相接地保護

4發(fā)電機低勵失磁保護

5其他保護

6發(fā)電機故障和不正常運行狀態(tài)（一）發(fā)電機的故障

①定子繞組相間短路②定子繞組匝間短路③定子繞組單相接地④勵磁回路一點或兩點接地（二）發(fā)電機的不正常運行狀態(tài)①勵磁電流下降或消失②外部短路引起的定子繞組過電流。③過負荷。④不對稱運行時，負序電流引起轉子表層過熱。⑤定子繞組過電壓。（三）發(fā)電機的主要保護①反應發(fā)電機繞組和引出線相間短路的縱聯(lián)差動保護。②反應定子繞組接地的100%定子接地保護。③反應定子繞組匝間短路的橫差保護、定子零序電壓保護和轉子二次諧波電流保護。④反應外部相間短路的過電流保護或復合電壓啟動的過電流保護。⑤定子繞組過負荷保護。⑥定子繞組過電壓保護。⑦轉子表層過熱的定時限和反時限負序電流保護。⑧勵磁回路一點及兩點接地保護。⑨失磁保護。⑩逆功率保護。此外，還有失步保護、低頻保護、斷水保護、非全相運行保護。發(fā)電機縱差保護（一）發(fā)電機縱差保護接線原理

（二）不平衡電流

（三）具有比率制動特性的差動保護

差動量：制動量：比率制動特性曲線：差動保護動作方程：（四）不反應發(fā)電機匝間短路

發(fā)電機匝間短路只會在繞組內產(chǎn)生環(huán)流，因為兩側電流互感器相同，二次回路中不會產(chǎn)生差動電流。定子繞組匝間短路保護（一）橫聯(lián)差動保護

橫聯(lián)差動保護的動作值為：橫聯(lián)差動保護存在死區(qū)。（二）負序功率方向閉鎖的轉子回路二次諧波電流保護原理：發(fā)電機定子繞組匝間短路時三相電流不平衡，將產(chǎn)生負序電流，對應的負序旋轉磁場對于轉子以兩倍同步速度旋轉，在轉子繞組感應產(chǎn)生二次諧波電流。注意：但是，發(fā)電機外部不對稱故障時也會在轉子繞組感應產(chǎn)生二次諧波電流，為了防止此時保護誤動，可利用外部不對稱故障時和定子繞組匝間短路時負序功率方向相反的特點，確定是否閉鎖保護（二）負序功率方向閉鎖的零序電壓保護

原理：發(fā)電機定子繞組匝間短路時，三相電壓不對稱，在機端會出現(xiàn)對于發(fā)電機中性點的零序電壓，基于此電壓能夠構成定子繞組匝間短路保護應用：在正常運行和發(fā)電機外部故障時，開口三角形處會因為三次諧波而產(chǎn)生不平衡電壓，所以需要進行濾除三次諧波的處理。為防止外部短路電流太大造成波形畸變產(chǎn)生三次諧波使保護誤動，采用負序功率方向閉鎖。定子繞組單相接地保護（一）故障原因

由于發(fā)電機振動使定子繞組與鐵芯之間的絕緣遭到破壞，或水內冷發(fā)電機漏水，使定子繞組接地。（二）基波零序電壓保護故障處的各電壓為：其中，表示故障點到中性點繞組匝數(shù)占全部的百分比

機端的各電壓為：三次諧波會產(chǎn)生零序不平衡電壓，為此應該加裝三次諧波濾波器，同時將零序電壓繼電器的動作值整定為5~10V，故可知保護的死區(qū)是在靠近發(fā)電機中性點的區(qū)域。（三）三次諧波零序電壓保護

發(fā)電機低勵失磁保護（一）故障分析定義：電機低勵失磁是指勵磁電流部分或全部消失，危害：失磁后發(fā)電機由同步運行逐漸轉為異步運行，會從系統(tǒng)中吸取無功，引起電壓下降，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；發(fā)電機轉子轉速不穩(wěn)定，不斷受到機械應力作用，威脅發(fā)電機本身的安全。原因：勵磁電源故障、勵磁繞組回路故障、自動滅磁開關誤動、自動勵磁調節(jié)裝置故障及人員誤操作。

發(fā)電機同步運行時的功角特性：是臨界失步點。發(fā)電機失磁后會經(jīng)過三個階段：①從失磁開始到到達臨界失步點：等有功過程，Q逐漸減小至零，隨后反向增加，開始從系統(tǒng)吸取無功。②不穩(wěn)定異步運行：這一過程中有功持續(xù)減小至零，功角增大，滑差增大，異步輸出功率增大③穩(wěn)定異步運行，當滑差增大至一定數(shù)值時，異步輸出功率與輸入的機械功率達到平衡，轉子不在加速，滑差穩(wěn)定。臨界失步點時（二）失磁保護的主要判據(jù)①失磁過程中發(fā)電機輸出無功功率方向改變。②發(fā)電機失磁后測量阻抗由第一象限進入第四象限，當越過等無功阻抗圓圓周后失步，因此，可以把這一靜態(tài)穩(wěn)定極限邊界作為鑒別失磁故障的判據(jù)③在穩(wěn)定異步運行階段，測量阻抗最終落在的范圍內④在失磁后的等有功過程中，發(fā)電機電動勢不斷減小，而定子電流在短暫下降后持續(xù)上升。這是因為無功功率Q