简述发电机保护的配置

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；

3）发电机不完全纵差动保护；

4）发电机裂相横差保护；

5）发电机高灵敏横差保护；

6）发电机纵向零序电压式匝间保护；

（2）发电机定子单相接地保护：

1）发电机3

U定子接地保护；

2）发电机

3I定子接地保护

3）发电机高灵敏三次谐波电压式定子接地保护。（3）发电机励磁回路接地保护：

1）发电机转子一点接地保护；

2）发电机转子二点接地保护‘

（4）发电机定子短路后备保护：

1）发电机过流保护；

2）发电机电压闭锁过流保护；

3）发电机负序过流保护；

4）发电机阻抗保护；

（5）发电机异常运行保护：

1）发电机失磁保护；

2）发电机失步保护；

3）发电机逆功率保护；

4）发电机频率异常保护；

5）发电机过激磁保护（定、反时限）；

6）发电机过电压保护；

7）发电机低电压保护；

8）发电机对称过负荷保护（定、反时限）；

9）发电机不对称过负荷保护（定、反时限）；10）发电机励磁回路过负荷保护（定、反时限）；（6）主变压器主保护：

1）主变纵差动保护；

2）主变单侧差动保护；

3）主变零序差动保护；

（7）主变压器异常运行及后备保护：

1）主变压器过激磁保护（定、反时限）；

2）主变压器零序电流保护；

3）主变压器间隙电流电压保护；

4）主变压器电压闭锁过流保护；

5）主变压器过流保护；

6）主变压器阻抗保护；

7）主变压器方向过流保护；

8）主变压器电压闭锁方向过流保护；

9）主变压器负序方向过流保护；

10）主变压器零序方向过流保护；

11）主变压器过负荷保护；

12）主变压器通风启动；

13）主变压器TA、TV断线判别。

（8）发变组纵差动保护。

7.4 发电机的完全差动保护为何不反应匝间短路故障，变压器差动保护能反应吗？

答：发电机的完全差动保护引入发电机定子机端和中性点的全部相电流

∙

1

I和

∙

2

I，在定子绕组发生同相匝间短路时两侧电流仍然相等，保护将不能够动作。变压器匝间短路时，相当于增加了绕组的个数，并改变了变压器的变化，此时变压器两侧电流不再相等，流入差动继电器的电流将不再为零，所以变压器纵差动保护能反应绕组的匝间短路故障。

7.5 试分析不完全纵差动保护的特点和不足。中性点分支的选取原则。

答：（1）特点和不足：发电机的不完全纵差动保护可以保证正常运行及区外故障时没有差流，而在发生发电机相间或匝间短路时均会形成差流，当差流超过整定值时，可切除故障。所以与发电机完全差动保护相比，其优点是既能够保护相间故障，也能够保护匝间故障。其缺点是差动区域两端的电流互感器必须选取不同的变比，从而不可能选用同型号的互感器，将会造成区外短路时的不平衡电流加大，降低了保护的安全性，如果通过提高定值来保证安全性，则又降低了内部故障的灵敏性。

（2）中性点分支选取的原则：中性点侧每相接入纵差动保护的分支数选多时，相间短路灵敏度高但匝间短路灵敏度下降，选少时匝间短路灵敏度提高而相间短路灵敏度会下降。

中性点分支选择原则是

1

2/

2/a+

≤

≤a

N

式中，N为中性点侧每相接入纵差动保护的分支数；a为发电机每相的并联的分支总数。该式其实是简单地取分支总数的一半，如果分支总数是奇数，则取一半加1.

7.6 简述发电机纵差动保护和横差动保护特点

答：发电机纵差动保护是反应发电机内部相间短路的主保护，能快速而灵敏地切除保护范围内部相间短路故障，同时又保证在正常运行及外部故障时动作的选择性和工作的可靠性。但完全纵差动保护不能反应匝间短路故障。

横差动保护适用于具有多分支的定子绕组且有两个中性点引出端子的发电机，能反应定子绕组匝间短路、分支线棒开焊及机内绕组相间短路。

7.7 简述发电机定子单相接地保护重要性

答：发电机容易发生绕组线棒和定子铁芯之间绝缘的破坏，因此发生单相接地故障的比例很高，约占定子故障的70%~80%。由于大型发电机组定子绕组对地电容较大，当发电机端附近发生接地故障时，故障点的电容电流比较大，影响发电机的安全运行；同时由于接地故障的存在，会引起非接地相对地电压升高及弧光过电压，可能导致发电机其他位置绝缘的破坏，形成危害的严重的相间或匝间短路故障。