继电保护教程 第七章 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。危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。

一、作用原理

下图为发电机纵差动保护的单相原理图，两组CT 特性、变比一致正常 区外接地时

21I I = 0'

2'1≈-=I I I j 21I I = CT 特性可选得尽量一致

不平衡电流比变压器小 nl

I K K K I d er tx g f bp M A X max

.2.

..= 5.0=tx K

二、整定计算

两个条件：（1） 躲外部短路时的max .bp I m a x .2.bp K d I K I = （2） 躲大于发电机额

f e I . （CT 二次断线时不误动）

f e k dz I K I ..= 灵敏度 2min

.≥=

dz

d lm I I K m i n

.d I ——出口两相短路。

当一相定子绕组有两个及以上并联分支时，装设此种保护

正常：21I I = 0/)(.

2.

1.

=-=nl I I I j 匝间接地： dz d

d

J I nl

I nl I I I I >=

+-=".".

2.

1.

/)2( 动作

死区：（1） 同一分支：.0,0"

≈≈d I α 保护不动

（2） 同相两分支间：.0"

,21≈≈d I αα 保护不动 （3）不同相绕组匝间： 保护不动 缺点：接线复杂 实用接线：

当发电机出现三次谐波电势时，且三相同相位，若任一分支与其与支路不相等，则中性点连线上会出现三次谐波环流。

该接线没有互感器特性不同而引起的灵敏度高，接线也较简单。

第四节发电机的单相接地保护

一、发电机定子绕组单相接地的特点

最常见的故障之一：定子绕组中性点不接地或经高阻抗接地。它具有一般不接地系统单相接地短

路特点

故障点各相对地电压：

故障点零序电压为 .

.

.

.

)()(3/1A dA dB dA do E U U U U αα-=++= 电流分布：见上页图：

.

.

)(.

.

.)('333333A

ol do ol ol A of do of of E C j U C j I E C j U C j I αωωαωωαα-==-==

.

.)().

(A ol of d E C C j I αωα+-=

二、利用基波零序分量的发电机定子单相接地保护

视d I 大小，（发电机直接连接母线） d I 较大时——零序电流保护，动作于跳闸， （发变组）d I <允许值——零序电压保护， 动作于信号 （一） 基波零序电流保护

对C 0T 的要求：

（1） 三相对称负荷电流作用下，bp I 小 （2） )

2(d

。（α较小）d I 很小 足够输出功率。一般的C 0T 达不到足够的灵敏度，曾广泛采

用交流助磁的C 0T 。 （二） 基波零序电压保护