8.1

發(fā)電機(jī)故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)配置發(fā)電機(jī)的電氣量如何獲??？發(fā)電機(jī)的主保護(hù)由哪些構(gòu)成?發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)如何構(gòu)成？發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行時(shí)保護(hù)如何處理？8.1發(fā)電機(jī)的故障和不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)配置2025/7/304相間短路匝間短路接地短路一點(diǎn)接地二點(diǎn)接地8.1.1故障與不正常工作狀態(tài)相間短路匝間短路單相接地短路定子繞組縱差動(dòng)保護(hù)匝間短路保護(hù)定子接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)一點(diǎn)接地兩點(diǎn)接地轉(zhuǎn)子繞組8.1.2保護(hù)配置失磁失磁保護(hù)定子繞組過(guò)電流及過(guò)負(fù)荷相間短路后備保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)定子繞組過(guò)電壓定子繞組過(guò)電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)逆功率、頻率降低、失步逆功率保護(hù)低頻保護(hù)失步保護(hù)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)8.1.2保護(hù)配置停機(jī)：斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器、滅磁，關(guān)閉主汽門。解列滅磁：斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器，滅磁，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。解列：斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力：將原動(dòng)機(jī)出力減到給定值。程序跳閘：信號(hào)：發(fā)出聲光信號(hào)

首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動(dòng)作后，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。8.1.3保護(hù)的動(dòng)作行為

8.2

發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)中性點(diǎn)三相電流機(jī)端三相電壓機(jī)端三相電流機(jī)端開(kāi)口三角電壓機(jī)端縱向匝間專用PT三相電壓機(jī)端機(jī)端縱向匝間專用PT開(kāi)口三角電壓中性點(diǎn)接地變二次側(cè)電壓勵(lì)磁變高壓側(cè)三相電流勵(lì)磁變低壓側(cè)三相電流8.2發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)完全差動(dòng)保護(hù)不完全差動(dòng)保護(hù)相間短路相間短路匝間短路理論基礎(chǔ)：基爾霍夫電流定律發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（簡(jiǎn)稱“發(fā)電機(jī)縱差”）是發(fā)電機(jī)相間短路保護(hù)的主保護(hù)。8.2發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)交流輸入回路示意圖發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)采用分相差動(dòng)方式，即每一相單獨(dú)構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)接線，三相差動(dòng)的二次接線原則相同。完全縱差保護(hù)差動(dòng)電流一次值（采用相量之和）當(dāng)正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)，二次側(cè)差動(dòng)電流接近于零；內(nèi)部相間短路時(shí)，差動(dòng)電流不為零8.2.1保護(hù)構(gòu)成原理無(wú)故障時(shí),流入保護(hù)裝置電流量輸入模塊極性端的二次電流應(yīng)是接近于同相的。數(shù)字式保護(hù)裝置在此情況下，應(yīng)取兩者相量之差為幅值為差動(dòng)電流。8.2.1保護(hù)構(gòu)成原理不完全縱差保護(hù)交流輸入回路示意圖

發(fā)電機(jī)不完全縱差保護(hù)，適用于定子繞組為多分支的大型發(fā)電機(jī)，除了能夠反應(yīng)發(fā)電機(jī)相間短路故障，還能反映定子線棒開(kāi)焊及分支匝間短路故障。差動(dòng)電流8.2.1保護(hù)構(gòu)成原理不完全縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)與變壓器差動(dòng)保護(hù)主要不同點(diǎn)1）繞組不存在轉(zhuǎn)角，不需考慮相位補(bǔ)償；2）不需要考慮勵(lì)磁涌流；3）有完全縱差和不完全縱差之分；4）差動(dòng)CT接法與變壓器有所區(qū)別。發(fā)電機(jī)保護(hù)差動(dòng)繼電器PPX110-1，BBC，19788.2.1保護(hù)構(gòu)成原理“發(fā)電機(jī)-變壓器組”接線8.2.2發(fā)電機(jī)變壓器組差動(dòng)保護(hù)配置8.2.3比率制動(dòng)式縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（1）最小動(dòng)作電流可靠系數(shù)，取1.5非周期分量系數(shù)，取1.5-2電流互感器的同型系數(shù)，取0.5電流互感器誤差，取為0.1%8.2.3比率制動(dòng)式縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（2）其他整定值對(duì)于單折線比率制動(dòng)特性而言，最小制動(dòng)電流一般取0.8-1倍發(fā)電機(jī)額定電流。比率制動(dòng)的斜率一般取0.3-0.5。發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)按發(fā)電機(jī)未并入系統(tǒng)時(shí),發(fā)電機(jī)出口母線上發(fā)生兩相短路來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)大于1.5。差動(dòng)速斷值一般取3-4倍發(fā)電機(jī)額定電流。完全縱差制動(dòng)電流外部故障制動(dòng)量最大內(nèi)部故障制動(dòng)量轉(zhuǎn)為動(dòng)作量，靈敏度高不完全縱差制動(dòng)電流8.2.4標(biāo)積制動(dòng)式縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩種出口方式：?jiǎn)蜗喑隹诜绞郊把h(huán)閉鎖出口方式特點(diǎn)：需設(shè)置專門的TA斷線閉鎖，當(dāng)差電流較大時(shí)解除TA斷線閉鎖，適于不完全縱差接線。單相出口方式8.2.5邏輯框圖特點(diǎn)：三取二，適于完全縱差接線。循環(huán)閉鎖出口方式內(nèi)外部不同相同時(shí)接地故障8.2.5邏輯框圖

8.3

發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)定子繞組匝間短路保護(hù)電氣量特征：（1）并聯(lián)分支之間電流不平衡（2）故障時(shí)相電動(dòng)勢(shì)下降，各相電動(dòng)勢(shì)不對(duì)稱，產(chǎn)生零序、負(fù)序電動(dòng)勢(shì)（3）定子繞組中流過(guò)負(fù)序電流。定子繞組匝間短路示意圖8.3.1概述

發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路、線棒開(kāi)焊的主保護(hù)，也能保護(hù)定子繞組相間短路。

適用于每相定子繞組為多分支，且有兩個(gè)或兩個(gè)以上中性點(diǎn)引出的發(fā)電機(jī)。單元件橫差保護(hù)交流接入回路8.3.2單元件橫差式匝間短路保護(hù)（1）構(gòu)成原理常規(guī)的單元件橫差保護(hù)的動(dòng)作電流一般取發(fā)電機(jī)額定電流二次值的0.2～0.3倍。單元件橫差保護(hù)采用相電流比率制動(dòng)的高靈敏橫差保護(hù)，其動(dòng)作方程為式中——橫差電流——橫差電流定值——機(jī)端或中性點(diǎn)三相電流中最大相電流——發(fā)電機(jī)額定電流——制動(dòng)系數(shù)8.3.2單元件橫差式匝間短路保護(hù)1）濾除三次諧波以提高保護(hù)的靈敏性。2）為防止轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地時(shí)磁場(chǎng)空間不對(duì)稱造成保護(hù)誤動(dòng)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地后橫差保護(hù)帶0.5-1S延時(shí)動(dòng)作。8.3.2單元件橫差式匝間短路保護(hù)（2）邏輯框圖裂相橫差保護(hù)交流接入回路

裂相橫差保護(hù)，又稱三元件橫差保護(hù)，實(shí)際上式分相橫差保護(hù)。將每相定子繞組的分支回路分成兩組，保護(hù)的輸入電流為這兩組分支回路CT的二次電流。

同相非等電位點(diǎn)發(fā)生匝間短路時(shí)，各繞組出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)差而產(chǎn)生環(huán)流，此時(shí)將出現(xiàn)差動(dòng)電流。8.3.3裂相橫差保護(hù)式匝間短路保護(hù)如果同分支匝間短路匝數(shù)較少，或不同分支匝間短路位置接近，短路電流較小，橫差保護(hù)存在動(dòng)作死區(qū)。8.3.3裂相橫差保護(hù)式匝間短路保護(hù)8.3.4反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流的匝間短路保護(hù)當(dāng)定子繞組為星形接線，中性點(diǎn)只有三個(gè)引出端子時(shí)，由于沒(méi)有安裝分支TA及中性點(diǎn)連線TA，無(wú)法采用橫差保護(hù)，可以利用發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路或線棒開(kāi)焊故障時(shí)，三相定子電流中將出現(xiàn)負(fù)序分量的特征構(gòu)成匝間短路保護(hù)判據(jù)。關(guān)鍵：匝間短路造成三相電勢(shì)不對(duì)稱，產(chǎn)為縱向零序電壓，專用TV一次側(cè)中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)相連，可獲得此電壓。8.3.5縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)※要濾除三次諧波以提高靈敏度；必要時(shí)可采用具有制動(dòng)特性的動(dòng)作方程?！鶈蜗嘟拥貢r(shí)相對(duì)地電壓有零序分量，相對(duì)中性點(diǎn)電壓無(wú)零序分量。即縱向零序電壓不反應(yīng)單相接地。8.3.5縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)8.3.5縱向零序電壓式匝間短路保護(hù)保護(hù)采用兩段式：Ⅰ段為次靈敏段，Ⅱ段為靈敏段。Ⅰ段按躲過(guò)區(qū)外短路時(shí)的最大縱相不平衡基波零序電壓進(jìn)行計(jì)算，其動(dòng)作整定值3U01.h(二次值)一般取5~10V。Ⅱ段可采用三次諧波電壓比率制動(dòng)型保護(hù)或電流比率制動(dòng)型保護(hù)功能。Ⅰ段動(dòng)作方程為

8.4

發(fā)電機(jī)定子繞組的單相接地保護(hù)

零序電壓將隨發(fā)電機(jī)內(nèi)部接地點(diǎn)的位置而改變。故障點(diǎn)越靠近機(jī)端，零序電壓就越高。定子繞組單相接地零序電壓表示中性點(diǎn)到故障點(diǎn)(接地點(diǎn))的繞組匝數(shù)占全部繞組匝數(shù)的百分?jǐn)?shù)。8.4.1定子繞組單相接地的特點(diǎn)零序電壓式定子接地保護(hù)交流接入回路保護(hù)接入

電壓，取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開(kāi)口三角繞組兩端或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)單相電壓互感器的二次側(cè)。保護(hù)范圍為由機(jī)端至機(jī)內(nèi)90%左右的定子繞組單相接地故障。8.4.2基波零序電壓式定子接地保護(hù)（1）構(gòu)成原理8.4.2基波零序電壓式定子接地保護(hù)（2）動(dòng)作方程3U0——機(jī)端TV開(kāi)口三角電壓或中性點(diǎn)TV（或消弧線圈）二次電壓3U0.g——?jiǎng)幼麟妷赫ㄖ盗阈螂妷菏蕉ㄗ咏拥乇Ｗo(hù)邏輯框圖

當(dāng)機(jī)端TV與中性點(diǎn)TV都感受到零序電壓時(shí)，經(jīng)延時(shí)發(fā)出信號(hào)或跳閘。當(dāng)機(jī)端TV開(kāi)口三角形有零序電壓輸出時(shí)，則經(jīng)延時(shí)(如10s)，發(fā)出TV斷線信號(hào)，并閉鎖該保護(hù)。8.4.2基波零序電壓式定子接地保護(hù)（3）邏輯說(shuō)明保護(hù)分兩部分：1）基波零序電壓保護(hù)2）3次諧波電壓保護(hù)NT反應(yīng)三次諧波電壓（反應(yīng)20%左右定子繞組）反應(yīng)基波零序電壓（保護(hù)定子繞組的85%~95%）保護(hù)區(qū)示意圖8.4.3雙頻式100%保護(hù)區(qū)定子接地保護(hù)（1）構(gòu)成原理8.4.3雙頻式100%保護(hù)區(qū)定子接地保護(hù)三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)，動(dòng)作方程為三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)為8.4.3雙頻式100%保護(hù)區(qū)定子接地保護(hù)（2）邏輯框圖示例該保護(hù)可只投入信號(hào)，在TV斷線閉鎖元件輸出為“0”、三次諧波元件動(dòng)作、定子接地保護(hù)軟壓板投入三種條件同時(shí)滿足的情況下經(jīng)延時(shí)發(fā)告警信號(hào)；只有在100%定子接地保護(hù)硬壓板投入并三次諧波電壓保護(hù)投跳閘的情況下才能經(jīng)延時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘。附加電源的定子繞組單相接地保護(hù)使用專用TV將附加電源施加于發(fā)電機(jī)三相繞組對(duì)地之間。通過(guò)檢測(cè)回路電流來(lái)發(fā)現(xiàn)定子繞組接地情況，正常運(yùn)行時(shí)絕緣電阻很大、電流很小，定子繞組絕緣下降；接地故障時(shí)，電流增大，電流增大，保護(hù)動(dòng)作。8.4.4附加電源的定子接地保護(hù)

8.5

發(fā)電機(jī)過(guò)電流與過(guò)負(fù)荷保護(hù)~近后備線路主保護(hù)遠(yuǎn)后備過(guò)電流保護(hù){發(fā)電機(jī)過(guò)電流保護(hù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷保護(hù)廠變分支過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作原理①反映相電流變化的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)②反映相電流變化的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)③反映負(fù)序電流變化的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)④反映負(fù)序電流變化的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)8.5.1相間短路后備保護(hù)特點(diǎn)對(duì)于發(fā)電機(jī)因定子繞組過(guò)負(fù)荷或區(qū)外短路引起的的定子繞組過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)定子繞組過(guò)電流保護(hù)，由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成，該保護(hù)常被稱為對(duì)稱過(guò)電流或?qū)ΨQ過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷反應(yīng)超過(guò)發(fā)電機(jī)額定電流的較小倍數(shù)的電流，動(dòng)作于告警；過(guò)電流反應(yīng)超過(guò)發(fā)電機(jī)額定電流的較大倍數(shù)的電流，動(dòng)作于跳閘。8.5.2對(duì)稱過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)（1）定時(shí)限過(guò)負(fù)荷①反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組的平均發(fā)熱情況；②整定值取發(fā)電機(jī)額定電流的1.15~1.2倍；③整定延時(shí)大于線路后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的最大整定值。8.5.2對(duì)稱過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)反時(shí)限段整定。其定值應(yīng)小于發(fā)電機(jī)所能承受的熱積累限度，并考慮散熱影響。反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作方程定子繞組過(guò)負(fù)荷反時(shí)限動(dòng)作曲線8.5.2對(duì)稱過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)（2）反時(shí)限過(guò)負(fù)荷8.5.2對(duì)稱過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)反時(shí)限定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)邏輯框圖如QSSN2-300-2型發(fā)電機(jī)，制造廠提供的發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電流能力為1.16倍發(fā)電機(jī)額定電流時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間為120s，1.3倍發(fā)電機(jī)額定電流時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間為60s。發(fā)電機(jī)的允許發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為8.5.2對(duì)稱過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)整定值為反時(shí)限過(guò)電流的上限動(dòng)作電流為當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路或在正常運(yùn)行情況下三相負(fù)荷不平衡時(shí)，在發(fā)電機(jī)定于繞組中將出現(xiàn)負(fù)序電流，產(chǎn)生倍頻分量，產(chǎn)生附加渦流發(fā)熱，稱為轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷。（1）負(fù)序過(guò)電流與轉(zhuǎn)子表層過(guò)負(fù)荷定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)反時(shí)限過(guò)流保護(hù)防止轉(zhuǎn)子表層過(guò)熱保證發(fā)電機(jī)定子負(fù)序電流引起的轉(zhuǎn)子發(fā)熱不超過(guò)允許值8.5.3負(fù)序過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)8.5.3負(fù)序過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)不使轉(zhuǎn)子過(guò)熱所允許的負(fù)序電流和時(shí)間關(guān)系為反時(shí)限段動(dòng)作時(shí)間限整定為負(fù)序反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作特性8.5.3負(fù)序過(guò)電流（過(guò)負(fù)荷）保護(hù)（1）負(fù)序電流保護(hù)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)以定子負(fù)序電流構(gòu)成保護(hù)判據(jù)，由兩部分組成，即定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)與反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)躲過(guò)發(fā)電機(jī)允許長(zhǎng)期運(yùn)行的負(fù)序電流，為了早報(bào)警、早發(fā)現(xiàn)、早處理，一般動(dòng)作值取0.05-0.06倍發(fā)電機(jī)額定電流，保護(hù)動(dòng)作經(jīng)5-10s延時(shí)發(fā)告警信號(hào)。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作經(jīng)延時(shí)跳閘，動(dòng)作時(shí)間特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線配合，保證發(fā)電機(jī)定子負(fù)序電流引起的轉(zhuǎn)子發(fā)熱不超過(guò)允許值。保護(hù)動(dòng)作量取機(jī)端、中性點(diǎn)的負(fù)序電流，其動(dòng)作機(jī)理與定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)類似。

8.6

勵(lì)磁回路接地保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣或匝間絕緣破壞，會(huì)引起轉(zhuǎn)子繞組匝間短路和勵(lì)磁回路接地故障。勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地不直接造成傷害，但兩點(diǎn)接地時(shí)會(huì)威脅發(fā)電機(jī)安全。勵(lì)磁繞組接地保護(hù)主要包括：

（1）勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)

（2）勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)8.6.1概述勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)原理有直流電橋式和外加電壓式，他們能反應(yīng)于勵(lì)磁回路故障和對(duì)地絕緣的降低。電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)如圖所示。一點(diǎn)接地后，電橋平衡打破，保護(hù)動(dòng)作，顯然接地點(diǎn)靠近中點(diǎn)時(shí)，保護(hù)存在動(dòng)作死區(qū)。電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)8.6.2定期檢測(cè)裝置與勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)8.6.2定期檢測(cè)裝置與勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)S接通時(shí)，電流為當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電流為疊加直流電壓式一點(diǎn)接地保護(hù)

直流電橋一點(diǎn)接地保護(hù)也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)接地保護(hù)。一點(diǎn)接地后，電橋平衡打破，發(fā)出一點(diǎn)接地信號(hào)；重新調(diào)整R1，使電橋再次平衡，當(dāng)發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，電橋平衡又被打破，保護(hù)經(jīng)0.5～1s延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)。但當(dāng)兩接地點(diǎn)較近時(shí)，保護(hù)存在死區(qū)。

利用發(fā)電機(jī)定子電壓出現(xiàn)2次諧波分量也可以構(gòu)成勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)判據(jù)。8.6.3勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)

8.7

同步發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)失磁：勵(lì)磁電流消失或下降失磁原因：勵(lì)磁繞組故障、勵(lì)磁回路開(kāi)路、勵(lì)磁系統(tǒng)故障、滅磁開(kāi)關(guān)誤跳、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)故障、誤操作等。8.7.1概述失磁的影響對(duì)系統(tǒng)的影響:無(wú)功缺額導(dǎo)致電壓下降、有功功率擺動(dòng)危及系統(tǒng)穩(wěn)定性。對(duì)失磁機(jī)組的影響：定子繞組