第八章 发电机保护
发电机保护原理范文
发电机保护原理范文发电机是一种将机械能转换成电能的设备，广泛应用于各个领域。
为了保证发电机的运行安全，减少故障发生，可以采取一系列的保护措施。
发电机保护通常包括电气保护和机械保护两个方面，其中电气保护是保护发电机绝缘的主要手段。
发电机电气保护主要涉及以下几个方面。
1.过电流保护过电流是指电流超过设定值。
发电机的过电流保护主要是考虑发电机的过载和短路问题。
过载是指输出功率超过发电机耐受能力的情况，而短路则是指电路中的电压直接接地或者两点之间电阻极低，导致电流激增。
过电流保护可以通过安装过电流继电器实现，继电器会在电流超过设定值时触发断路器或者切断电源，以避免发电机受损甚至引发火灾。
2.过压保护过压是指电压超过额定值。
发电机过压保护通常是为了避免绝缘击穿和设备损坏。
当电压超过额定值时，过压继电器会切断发电机的输出，保护发电机和其他设备的电气安全。
3.欠压保护欠压是指电压低于额定值。
发电机欠压保护是为了避免设备因电压不足而无法正常工作。
电压过低可能导致设备损坏，欠压继电器可以在检测到电压低于一定值时，切断电源，停止供电。
4.不平衡保护发电机的不平衡保护主要是为了检测三相电压之间的不平衡，以避免设备过热和损坏。
当发电机输出的三相电压之间不平衡时，不平衡保护继电器会触发，切断发电机的输出，以保证设备的安全运行。
5.欠频和过频保护发电机的频率是其稳定运行的重要指标之一、欠频保护和过频保护分别是为了检测发电机输出频率是否超过或者低于额定值。
当频率超出范围时，相应的保护继电器会触发，停止发电机的输出，以防止设备过载或者过热。
总之，发电机保护原理主要是通过检测电流和电压等参数，以及检测电气系统的工作状态，对发电机进行全面的保护。
通过安装相应的保护装置和继电器，可以及时切断电源，保证设备的安全运行，同时减少设备的损坏和维修成本。
发电机保护原理不仅可以提高发电机的可靠性和工作效率，还能保证电力系统的安全稳定运行。
发电机保护课件
发电机保护原理一、发电机是由转子与定子构成转子：励磁后产生磁场，在原动机带动下旋转，产生旋转磁场。
定子：感受交变磁场，线圈切割磁力线发出电能。
二、发电机可能发生的故障•定子绕组相间短路•定子绕组匝间短路•定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地•励磁回路（转子绕组）接地、失磁等等三、发电机主要的不正常工作状态•过负荷•定子绕组过电流•定子绕组过电压•三相电流不对称•过励磁•逆功率（针对汽轮机）•失步、非全相、断路器出口闪络等等四、发电机的主要保护和作用1、纵差保护（主保护）•作用：发电机纵差保护是发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护，因此，它应能快速切断内部所发生的故障，同时在正常运行及外部故障时，又应能保证动作的选择性和工作的可靠性。
在保护范围内发生相间短路时，应瞬间断开发电机断路器和自动灭磁开关。
•规程：1MW以上发电机，应装设纵差保护。
对于发电机变压器组：当发电机与变压器间有断路器时，发电机装设单独的纵差保护；当发电机与变压器间没有断路器时，100MW及以下发电机可只装设发电机变压器组公用纵差保护；100MW及以上发电机，除发电机变压器组公用纵差保护还应装设独立纵差保护，对于200MW及以上发电机变压器组亦可装设独立变压器纵差保护。
2、横差保护作用：由于发电机纵差保护不反应定子绕组一相匝间短路，因此，发电机定子绕组一相匝间短路后，如不能及时进行处理，则可能发展成相间故障，造成发电机严重损坏，所以横差保护作用于发电机定于绕组一相匝间短路时的保护。
要求：定子绕组为星形接线，每相有并联分支且中心点有分支引出端子的发电机。
3、定子接地根据安全的要求，发电机的外壳都是接地的，因此，定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比较普遍。
当接地电流比较大，能在故障点引起电弧时，将使绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，并且也容易发展成相间短路，造成更大的危害。
根据运行经验，当接地电容电流大于等于5A时，应装设动作于跳闸的接地保护；当接地电容电流小于5A时，一般装设作用于信号的接地保护。
发电机保护ppt课件
7.2发电机定子绕组短路故障的保护
反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路的保护--纵差动保护， 是发电机的主要保护。
Id I1 I2
传统纵差动保护整定方法
按照以下两个原则来整定：
(1) 在正常情况下，电流互感器二次回路断线时保护不应误动。
2)中性点经消弧线圈接地时: US3 7C f 2Cw UN3 9(C f 2Cw )
7.3.3 利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保 护
而在发电机内部定子接地时，按图7.13的等值电路推导，有：
结果曲线7.14所示。
US3 1 UN3
7.3.3 利用三次谐波电压构成的发电机定子绕组单相接地保 护
7.2.2 比率制动式差动保护
动作电流 Id I1 I2
制动电流
I res
I1 I2 2
动作方程：
当 Ires Ires.min
Id K (Ires Ires.min ) Id.min
当 Ires Ires.min , Id Id.min
动作区 制动区
Ires.min 拐点电流 Id.min 启动电流
7.1发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式
交流同步发电机原理 发电机的故障类型主要有： (1)定子绕组相间短路。 (2)定子一相绕组内的匝间短路。 (3)定子绕组单相接地。 (4)转子绕组一点接地或两点接地。 (5)转子励磁回路励磁电流异常下降
或完全消失。
7.1发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式
2、单元横差动保护的基本原理
如图7.6，其本质是把一半绕 组的三相电流之和去与另一 半绕组三相电流之和进行比 较。
这种接线方式没有由于互感
《发电机保护》课件
过载保护具有高灵敏度、快速动作的优点，但需要 与其他保护配合使用，以避免误动作。
05
发电机的微机保护方案
微机保护的特点与优势
快速性
准确性
微机保护的反应速度极快，可以在毫秒级 别内完成故障检测和保护动作。
微机保护采用数字信号处理技术，能够准 确地识别故障类型和位置。
可靠性
灵活性
微机保护具有自我检测和诊断功能，能够 及时发现和处理软硬件故障。
《发电机保护》课件
目录
• 发电机保护的基本概念 • 发电机故障类型与保护配置 • 发电机保护装置的安装与调试 • 发电机的继电保护方案 • 发电机的微机保护方案 • 未来发电机保护技术的发展趋势
01
发电机保护的基本概念
发电机保护的重要性
保障电力系统的稳定运行
发电机作为电力系统中的重要设备，其正常运行对于保障 整个系统的稳定供电至关重要。发电机保护能够及时检测 和应对故障，避免设备损坏和系统瘫痪。
微机保护具有丰富的保护功能和灵活的配 置方式，可以根据实际需求进行定制。
微机保护的实现方式
数据采集
通过传感器和信号调理电路采集发电机的电 流、电压、温度等信号。
信号处理
利用数字信号处理技术对采集到的信号进行 分析和处理，提取故障特征。
故障判断
根据故障特征和保护逻辑判断是否发生故障 ，并执行相应的保护动作。
防止设备损坏
发电机在运行过程中可能会遇到各种故障，如过载、短路 、接地等。如果没有及时保护，这些故障可能导致设备严 重损坏甚至报废。
提高供电可靠性
发电机保护能够减少设备故障导致的停电事故，从而提高 供电的可靠性和稳定性，保障生产和生活的正常进行。
发电机保护的基本原理
电力系统主设备保护之发电机保护
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》课件
发电机的常见故障
机械故障
如轴承磨损、转子不平衡等。
电气故障
如匝间短路、相间短路、接地故障等。
热故障
如过热、热变形等。
控制和保护装置故障
如继电器、传感器等元件的故障。
发电机保护的基本原则
可靠性
保护装置应具备高可靠性，能够
准确判断故障并及时动作，避免
因误动或拒动导致故障扩大。
01
选择性
02
保护装置应具备选择性，仅切除
故障部分，尽量减小停电范围。
速动性
保护装置应快速动作，以减小故
障对设备的损害，提高系统稳定
03
性。
灵敏性
04 保护装置应具备足够的灵敏度，
能够检测到各种故障，并作出相
应的动作。
02
发电机保护装置
差动保护装置
总结词
差动保护装置是发电机最重要的保护 装置之一，用于检测发电机内部故障 。
详细描述
差动保护装置通过比较发电机两端电 流的大小和相位来实现保护功能。当 发电机内部出现故障时，差动保护装 置会迅速切断电源，防止故障扩大。
《发电机保护》PPT课件
CONTENTS
• 发电机保护概述 • 发电机保护装置 • 发电机保护的配置与整定 • 发电机保护的测试与维护 • 发电机保护的发展趋势与展望
01
发电机保护概述
定义与重要性
定义
发电机保护是指为防止发电机及其相关设备发生故障或损坏而采取的一系列措 施。
重要性
发电机作为电力系统中的重要设备，其正常运行对保障电力供应的稳定性和可 靠性至关重要。因此，采取有效的保护措施对于发电机的正常运行至关重要。
分布式保护系统
将发电机保护功能分散到多个智能节点， 提高保护系统的可靠性和灵活性。
发电机保护详细讲解ppt
设备安装
严格按照设备说明书和相关规范进 行设备的安装和调试，确保设备的 正常运行。
设备维护
定期对设备进行维护和检修，确保 设备的稳定性和可靠性。
设备升级
根据需要和技术发展，及时对设备 进行升级改造，提高设备的性能和 可靠性。
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护装置动作。
过流保护
监测发电机定子电流，当电流超 过设定值时，保护装置动作。
欠压保护
监测发电机定子电压，当电压低于 设定值时，保护装置动作。
发电机的保护装置应用
大型发电机组
大型发电机组需要配置完善的保护装置，以确保电力系统的稳定 运行。
工业用电
工业用电需要保证电力质量，因此需要对发电机进行保护，防止 故障发生。
及对整个发电机保护系统的检查和测试。
03
维护周期
发电机的保护维护一般应定期进行，根据发电机的运行状况和实际需
要，可制定合理的维护计划，一般建议每季度进行一次全面的检查和
维护。
05
发电机保护故障诊断与排除
发电机的保护故障诊断
异常声音
发电机运行时出现异常声音，可能是由于轴承损 坏、转子不平衡、空气间隙不均匀等原因引起的 。此时，应立即停机检查，排除故障。
发电机的电气保护
短路保护
01
发电机短路可能导致设备损坏或火灾，因此需要快速切断电源
。
过载保护
02
发电机过载会导致设备过热，影响正常运行，严重时可能造成
火灾。
欠压保护
03
发电机欠压会导致输出功率不足，不能满足负荷需求，因此需
要采取保护措施。
发电机的热保护
温度监控
实时监测发电机的温度，发现 异常及时采取措施。
发电机保护配置
发电机保护配置一、发电机保护配置1、法电机差动保护：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。
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。
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。
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。
装置在运行时可实时监视定值，频率及累计时间的显示。
两套保护之间宜有连续跟踪和数据累计功能。
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。
能检测加速和减速失步。
保护通常动作于信号,当振荡中心在发电机变压器内部,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。
并装设电流闭锁装置,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。
6、失磁保护：保护由发电机端测量阻抗判据、变压器高压侧低电压判据、定子过电流判据组成。
设PT断线闭锁。
闭锁元件动作，阻抗元件动作发出失磁信号经延时t1动作减出力。
闭锁元件动作，阻抗元件动作延时t2切换厂用电源。
闭锁元件动作，系统电压低于动作允许值时经延时t3动作于全停或程序跳闸。
7、发电机逆功率保护：保护动作分两段时限t1发信号，t2动作于全停，具备PT断线闭锁功能。
8、程序跳闸逆功率保护：保护为程序跳闸专用,用于确认主汽门完全关闭。
由逆功率继电器作为闭锁元件,其整定值为(1-3)%发电机额定功率。
保护动作分两段时限t1发信号,t2动作于全停。
9、发电机过激磁保护：过激磁是以V/HZ的比值为动作原理，设有两段定值。
发电机保护
第一节概述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一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。
一、故障类型及不正常运行状态：1．故障类型1)定子绕组相间短路：危害最大2)定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路3)定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化4)转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时，因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损。
5)转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失：从系统吸收无功功率，造成失步，从而引起系统电压下降，甚至可使系统崩溃。
2．不正常运行状态1)由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化2)由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷：温度升高，绝缘老化3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷：在转子中感应出100hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，而导致发电机重大事故。
此外，引起发电机的100hz的振动。
4)由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压：调速系统惯性较大发电机，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。
5)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：6)由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率：当机炉保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时，发电机将从系统吸收有功功率，即逆功率。
二、保护类型：1．发电机纵差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护2．横差动保护：定子绕组一相匝间短路的保护3．单相接地保护：对发电机定子绕组单相接地短路的保护4．发电机的失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失5．过电流保护：反应外部短路引起的过电流，同时兼作纵差动保护的后备保护6．负序电流保护：反应不对称短路或三相负荷不对称时，发电机定子绕组中出现的负序电流7．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8．过电压保护：反应突然甩负荷而出现的过电压9．转子一点接地保护和两点接地保护：励磁回路的接地故障保护10．转子过负荷保护：11．逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭而发电机出口断路器未跳闸，发电机失去原动力而变为电动机运行，从电力系统中吸收有功功率。
电力系统发电机保护
电力系统发电机保护在电力系统中，发电机作为重要的电源设备之一，起着稳定供电和保障电力系统正常运行的关键作用。
然而，由于各种原因，如过载、短路、电压异常等，发电机可能面临着各种潜在的故障风险，因此必须有有效的保护措施。
本文将介绍电力系统发电机的保护原则、保护装置以及常见的保护方案。
一、发电机保护原则1. 过载保护过载是指发电机承受超过其额定容量的电流。
过载会导致发电机绕组温升过高，损坏绝缘材料，甚至引发火灾。
因此，过载保护是发电机保护的最基本原则。
发电机的过载保护通常通过测量发电机的电流来实现，一旦电流超过设定值，保护装置将切断发电机的供电。
2. 短路保护发电机的短路保护是为了防止短路故障导致电流暴增，损坏发电机绕组。
短路保护通常包括发电机内部和外部的短路保护。
内部短路保护主要是针对发电机绕组内部出现短路故障，外部短路保护主要是针对发电机输出线路与其他系统组件之间出现短路故障。
常用的短路保护装置有熔断器、断路器等。
3. 低电压保护低电压是指发电机输出电压低于其额定值的情况。
低电压可能导致电力系统无法正常运行，影响供电可靠性。
因此，保护装置需要对低电压进行监测，并在低电压出现时采取相应的措施，如切断发电机的供电或通过其他方式提高输出电压。
4. 过频保护和过速保护过频和过速是指发电机输出频率和转速超过其额定值。
过频和过速可能导致发电机旋转部件破裂，机械损坏，甚至引发设备事故。
因此，需要采取相应的过频保护和过速保护措施，如安装速度开关、频率继电器等。
二、发电机保护装置1. 发电机差动保护装置发电机差动保护装置是一种常用的发电机保护装置，通过测量发电机输入和输出侧的电流，实现对发电机的保护。
当输入电流和输出电流存在差异时，差动保护装置将切断发电机的供电，以保护发电机不受损坏。
2. 频率保护装置频率保护装置用于监测发电机的输出频率，一旦频率超过或低于设定值，保护装置将采取相应的保护措施，避免发电机因频率异常而受损。
第八章发电机保护
——误上电
QF
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——误上电
QF
?误上电保护
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——过电压
QF
误强励、甩负荷
?过电压保护
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——逆功率
QF
?逆功率保护
误关主汽门
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
一、 发电机纵联差动保护基本原理
I?N
I?T
发电机正常运行时
+
Id
Id
Id
I d ? I?T ? I?N / nTA
?0
发电机定子绕组发 生相间短路时
Id ? I?T ? I?N / nTA
? I F / nTA
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
一、 发电机纵联差动保护基本原理
电力系统继电保护原理
发电机保护
发电机保护是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。
电力系统一旦发生停电故障，就会带来较大的经济损失，所以验证发电机保护及控制的协调性是一项具有深远现实意义的工作。
特别是在电力系统振荡期间，发电机保护很可能发生误动，加强发电机保护及控制的协调性可以有效解决这些问题。
电力系统一旦发生停电故障，就会带来较大的经济损失，所以验证发电机保护及控制的协调性是一项具有深远现实意义的工作。
特别是在电力系统振荡期间，发电机保护很可能发生误动，加强发电机保护及控制的协调性可以有效解决这些问题。
以下主要介绍发电机保护与调速器系统、励磁系统以及与有功功率和无功功率之间的协调方法。
（一）调速器控制及低频协调调速器控制的首要作用是在电力系统中为发电机机组维持合适的速度调节和负荷分配。
当发电机突然失负荷，那么转速加快的同时频率也会加大此时，调速器主要通过封闭导叶等方式减少机械力和输出功率反之亦然，当发电机在过载的状态下工作时，转速会相应减小，同时转动频率也随之下降。
发电机满负荷运行并处于低频状态的时候，现有的控制显然还不具备纠正这种过载的能力，低频甩负荷也需要在整个系统负荷匹配时才会发生。
例如，在大型系统发生振荡时，电力系统将解列成几个典型的由数个电厂构成的孤网。
在这些孤网里，存在着典型的负荷失配，如果在一个孤网上发生过载，频率将减小，导致发电机转速减缓。
这个时候，就要求系统低频甩负荷运行。
（二）励磁保护及系统稳定发电机的励磁系统为保证发电机与电力系统同步提供磁场能,它为发电机转子绕组输入直流电。
在当前励磁系统中,直流电一般从连接至发电机出口的交直流转换变压器中获得。
交流电将转换成直流电,为给这台变压器启动时提供电势,该磁场需配置一套蓄电池以起励。
在过去的励磁系统中,该直流电源是由主发电机轴上的一台小发电机提供的。
第8章发电机保护
第八章发电机保护第一节发电机的故障、不正常运行状态和发电机的保护方式发电机的安全运行对电力系统的正常工作和供电的电能质量起着重要作用，并且发电机还是非常贵重的电气元件，因此，针对发电机的各种故障和不正常运行状态，装设性能完善的发电机保护装置。
1.发电机主要由定子和转子组成。
发电机可能发生的故障有：定子绕组的相间短路、定子绕组一相的匝间短路、定子绕组单相接地；转子绕组的一点或两点接地、转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失。
2.发电机的不正常运行状态主要有：外部短路引起的定子绕组过电流；负荷超过发电机额定容量引起的三相对称过负荷；外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷、非全相运行等）引起发电机负序过电流和过负荷；发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压；发电机励磁回路故障或强励时间过长引起的转子绕组过负荷；汽轮机主汽门突然关闭引起的发电机逆功率等。
3.按规程规定，发电机的保护方式有：（1）对于１ＭＷ以上的发电机定子绕组及引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。
（2）对于直接连于母线的发电机单相定子绕组接地故障，当发电机电压电网的接地电容电流大于或等于５Ａ时（不考虑消弧线圈的作用），应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电流小于５Ａ时，则装设动作于信号的接地保护。
对于发电机变压器组，一般在发电机电压侧装设作用于信号的接地保护；当发电机电压侧接地电容电流大于５Ａ时，应装设消弧线圈。
容量在１００ＭＷ及以上的发电机，应装设保护区为１００％的定子接地保护。
（3）发电机定子绕组的匝间短路，当绕组接成星形且每相中有引出的并联支路时，应装设单继电器式横联差动保护。
（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）负序过电流及单相式低电压起动过电流保护，通常用于50MW及以上的发电机；2）复合电压起动的过电流保护；3）过电流保护，用于1MW以下的小发电机。
（5）对于由不对称负荷或外部不对称短路引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序电流保护。
发电机保护详细讲解
X S3 j
2 3 (C f 2C w )
7C f 2C w U S3 X S3 U N 3 X N 3 9(C f 2C w )
（中性点）
（机端） U N3
E3
U S3
E3
0
20
40
60
80
100 (%)
| U S 3 / U N 3 |
其中 为整定比值。需要指出，发电机中 性点不接地或经消弧线圈接地与发电机经配电 变压器高阻接地时，两者的比值整定值是有区 别的。 | U S 3 K pU N 3 | | U N 3 |
TV断线信号
利用零序电压和三次谐波电压构成的100％定子单相接地保护
由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁磁饱和的影响，在 定子绕组中感应的电势除基波分量外，还含有高次谐波分量。 其中三次谐波分量是零序性质的分量，它虽然在线电势中被消 除，但是在相电势中依然存在。 如果把发电机的对地电容等效地看作集中在发电机的中性点 N 和机端S，且每相的电容大小都是0.5Cf,并将发电机端引出线、 升压变压器、厂用变压器以及电压互感器等设备的每相对地电 容也等效在机端Cw，并设三次谐波电势为 E3，那么当发电机中 性点不接地时，其等值电路如图所示。这时中性点及机端的三 次谐波电压分别为
外加20Hz 电源
滤波
Usef 接地变压器 a
R2 分压 R1负载
叠加20Hz低频电源方
b
G
Isef
式的100%定子单相接地 保护原理图
电流互感器
a
b
中性点变压器
反时限负序电流保护
当电力系统中发生不对称短路或在正常运行情况下三相负荷 不平衡时，在发电机定子绕组中将出现负序电流，此电流在 发电机空气隙中建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同 步转速，因此将在转子绕组、阻尼绕组以及转子铁心等部件 上感应于100Hz的倍频电流，该电流使得转子上电流密度很 大的某些部位（如转子端部、护环内表面等），可能出现局 部灼伤，甚至可能使护环受热松脱，从而导致发电机的重大 事故。 此外，负序气隙旋转磁场与转子电流之间以及正序气隙旋转 磁场与定子负序电流之间所产生的 100Hz交变电磁转矩，将 同时作用在转子大轴和定子机座上，从而引起100Hz的振动。
电力系统主设备保护之发电机保护
电力系统主设备保护之发电机保护1. 引言发电机作为电力系统中最重要的主设备之一，对电力系统的稳定运行起着至关重要的作用。
然而，发电机在运行过程中会面临各种各样的故障和异常情况，如过载、短路、超励、欠励等。
为了保证发电机的安全运行、延长发电机的使用寿命，必须对发电机进行全面有效的保护。
本文将介绍发电机保护的基本原理、保护措施以及保护装置的选型和调试等内容。
2. 发电机保护原理发电机保护的基本原理是通过对发电机的各项参数进行监测和测量，当发生故障或异常情况时，及时采取保护措施，保护发电机不受损害。
发电机保护通常包括以下几个方面：2.1 过载保护过载是指发电机长时间工作在超过额定负载的状态下，会引起发电机温升过高，甚至损坏绕组绝缘。
因此，在发电机的过载保护中，需要根据发电机的额定功率和额定电流进行合理的设置。
2.2 短路保护短路是指发电机绕组中的两个或多个相之间或相与地之间发生直接接触，产生大电流，会导致发电机绕组烧坏。
短路保护的主要目的是在发生短路时，迅速切断故障电路，防止发电机受损。
2.3 欠电压保护欠电压是指发电机输出电压低于额定值的状态，可能是由于系统故障或负荷过重引起。
欠电压保护的作用是及时检测到发电机输出电压的异常，保护发电机免受继续运行在低电压状态下的风险。
2.4 过热保护过热是指发电机运行过程中绕组温度升高超过正常范围，会对绕组绝缘造成损坏，甚至引发火灾。
过热保护的措施包括对发电机绕组温度进行实时监测，并在温度超限时采取相应的保护措施。
2.5 欠频和超频保护欠频是指发电机输出频率低于额定值，超频则相反。
欠频和超频保护的目的是保护发电机，防止在频率异常情况下继续运行，导致发电机受损。
3. 发电机保护措施为了保护发电机，通常采用以下几种保护措施：3.1 主保护及备用保护发电机通常配备有主保护和备用保护，以确保在主保护失效时，备用保护能及时接管保护功能。
这样可以避免因保护装置失效而导致发电机受损。
发电机保护
SEL300G中过励磁元件就是基于“电压/频率”这个电气量来实现的，具体使用请参 考SEL300G的使用说明书
准同期并列
同步发电机并列的意义： 同步发电机并列的意义：发电机在投入电力系统运行之前，它的电压与系统并列母 线的状态变量往往不相等，须对发电机组进行适当的操作，使之符合并列条件后才，才 允许断路器合闸并网运行，这一系列操作称为并列操作。并列的条件为电压差、频率差 和相角差都不超过允许值。并列的种类有准同期并列、自同期并列和非同期并列。 自动准同期并列装置的组成：主要有频差控制单元、压差控制单元、合闸控制单元构成 自动准同期并列装置的组成
*某公司一般使用深圳智能SID自动准同期装置等相类似产品比较多，在现场碰到或在公司做 出厂调试时大家可以对其多了解一下
控控控控 与 双双双双双双>70%额额双双 频频频额频频频频 双频频额频频频频 允允发发允频允
与
Hale Waihona Puke 计计计计计与 与发发发发发
图1
自动方式动作框图
发电机转子接地保护
转子接地保护意义： 转子接地保护意义：正常运行时，发电机转子电压（直流电压）仅有几百伏，且转子绕组及 励磁系统对地是绝缘的。因此，当转子绕组或励磁回路发生一点接地时，不会构成对发电机的 危害。但是，当发电机转子绕组出现不同位置的两点接地或匝间短路时，很大的短路电流可能 烧伤转子本体；另外，由于部分转子绕组被短路，使气隙磁场不均匀或发生畸变，从而使电磁 转矩不均匀并造成发电机振动，损坏发电机
发电机失磁保护方案2
需要的信息 • 发电机直轴电抗Xd归算到二次侧单位欧姆 • 发电机暂态电抗Xd’归算到二次侧单位欧姆 • 发电机额定线电压定值 VNOM, 归算到二 次侧单位伏 • 发电机额定相电电流定值INOM归算到二 次侧单位安培 • 当二段失磁保护要求正向偏移阻抗时还需 要 • 升压变压器的电抗Xt归算到二次侧单位欧 姆 • 发电机额定功率因数
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I2.N
I2.T
I2.k U2
I2.N
I2.T
U2 I2.k
U2
I2.T
I2.N
U2
I2.T I2.N
2020/4/2
8-3发电机匝间短路保护
三、发电机负序功率方向保护
机端三相无电流
U 2 I 2 P2
U2 I2 P2
&
30ms
&
&
100ms 0
跳闸
1
2020/4/2
8-4 发电机定子绕组单相接地保护
ZN
Uk0( )
U0( )
Cg 3I0
I C
Ig .0
Ct It.0
（2）当发电机定子绕组发生接地短路时，测量的零序电流为 发电机外部等值电容的零序电流；当发电机外部发生接地短路 时，测量的零序电流为发电机对地电容的零序电流。
2020/4/2
8-4 发电机定子绕组单相接地保护
一、发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
一、 发电机纵联差动保护基本原理
IN
IT
发电机正常运行时
+
Id
Id
Id
I d IT IN / nTA
0
发电机定子绕组发 生相间短路时
Id IT IN / nTA
I F / nTA
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
一、 发电机纵联差动保护基本原理
IN
IT
保护动作判据
+
Id
Id
Id
Id Iset
其中
I set K rel K np K st KTA I K .max / nTA
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
二、 比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护
动作判据
Id
I d I op.0
I d Kres I res
I op.0
电力系统继电保护原理
主讲教师:焦彦军 华北电力大学电自教研室
2020/4/2
第八章 发电机保护
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置 8-2发电机纵联差动保护 8-3发电机匝间短路保护 8-4 发电机定子绕组单相接地保护 8-5 发电机转子接地保护 8-6 发电的失磁保护 8-7 发电机负序过电流保护 8-8发电机失步保护
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
一、发电机定子绕组故障及保护配置
A B C
——定子绕组及引出线上的相间短路 ❖发电机纵差动保护
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
一、发电机定子绕组故障及保护配置 ——定子绕组匝间短路
A
B C
A
❖发电机纵向基波零序电压保护 B ❖发电机不完全纵差保护
TA断线判别元件 A相比率制动元件
1
&
t1 0 TA断线
B相比率制动元件
1
C相比率制动元件
负序电压判别元件
定子一点单相接地开入
差流越限判别元件
&
& 1
&
+
&
+
跳
闸 &
1
+
t2
差流越限告警
0
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
三、 发电机不完全纵联差动保护
IN
IT
+
Id
Id
Id
2020/4/2
8-3发电机匝间短路保护
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
四、发电机保护的动作方式
（5）减出力——减少原动机的输出功率。
QF
（6）减励磁——减小励磁电流。
（7）母线解列——对双母线系统，断开母联开关，
缩小故障波及范围。
（8）信号——发出警示信号。
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——过电压
QF
误强励、甩负荷
❖过电压保护
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——逆功率
QF
❖逆功率保护
误关主汽门
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
&
t1 0
单元件横差元件
&
t2 0 告警
跳闸
1
❖单元件横差元件的三次谐波的滤过比应不小于80。
❖ 当发生发电机转子偏心、励磁回路两点接地时，横差保护有 可能动作。
❖ 当发生励磁回路一点接地故障后，为防止可能出现的瞬时两 点接地时横差保护误动作，经延时出口跳闸。
2020/4/2
8-3发电机匝间短路保护
ZN
Uk0( )
U0( )
Cg 3I0
I C
Ig .0
Ct It.0
（1）忽略各相电流在发电机绕组上的压降，机端的 零序电压和故障处的零序电压相等。
2020/4/2
8-4 发电机定子绕组单相接地保护
一、发电机定子绕组单相接地时基波零序分量的特点
1.发电机定子绕组距中性点 处单相接地短路
1- E
QF
❖负序过电流保护；
+
转子过热
-
ACR
ZB
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——过负荷（对称负荷引起定子绕组过
QF
电流）
❖过负荷保护
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
制动电流
I res 0.5 IT IN / nTA
——比率制动特性的制动电流
I res
IT IN cos(1800 ) / nTA ,
当cos(1800 ) 0
0
, 当cos(1800 ) 0
——标积制动特性的制动电流
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
二、 比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护
0
Kres
制动系数
I res
Id
I d I op.0 I d I op.0 K (I res I res.0 )
, I res I res.0 , I res I res.0
I op.0
0
I res.0
斜率
K
I res
Ires.max
2020/4/2
8-2发电机纵联差动保护
二、 比率制动特性和标积制动特性的纵联差动保护
QF
轮机甩负荷。
ACR
+
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
四、发电机保护的动作方式
（4）程序跳闸——保护先动作于跳主汽门，然后
QF
经过逆功率继电器的延时接点和主汽门跳闸后的 常闭接点串联, 动作于跳发电机-变压器组的出口 断路器, 实现发电机组与系统解列并灭磁。
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——区外短路引起的过电流
QF
❖负序过电流及低电压过电流保护；
❖复合电压启动的过电流保护；
❖过电流保护；
❖带电流记忆的低压过流保护。
定子过热+
ACR
ZB
-
QF1
QF2
2020/4/2
8-1发电机的故障、不正常运行状态及其保护配置
三、发电机不正常运行状态及保护配置
——区外不对称短路引起的负序过电流
1.发电机定子绕组距中性点 处单相接地短路
1- E
ZN
Uk0( )
U0( )
Cg 3I0
I C
Ig .0
Ct It.0
（3）零序电压及零序电流，其大小和故障点位置有关，故 障点距离发电机中性点越近，数值越小，反之越大。
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例：发电价的额定电压 Ue 20kV
ZN
1- E
Cg 0.284Fຫໍສະໝຸດ Ig .0Ig.0
1 3
(
IAg
IBg
ICg )
EACg
U0( )Cg
2020/4/2
EA
EB
k
EC
1-
ZN
I C
IAt (EA EC )Ct IBt (EB EC )Ct ICt (1 )ECCt
3I0
IAt IBt ICt
Cg
Ct
It.0
It.0
1 3
(IAt
IBt
ICt
)
EACt
&
TA断线判别元件
t1 0
TA断线
TV断线判别元件
t2 0
TV断线
2020/4/2
8-3发电机匝间短路保护
三、发电机负序功率方向保护
I2.N
I2.T
U2.k I2.N
U2 I2.T
U2 U2.k
U2
I2.T I2.N U2 I2.T I2.N