第7章 发电机保护讲解
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第7章-风力发电机组用发电机-答案
第7章风力发电机组用发电机7.1 概述1、风力发电包含了由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程。
2、并网型风力发电机组常用的发电机有异步发电机、双馈异步发电机、永磁或电励磁同步发电机。
3、异步发电机按转子结构分有鼠笼式异步发电机和绕线式异步发电机。
4、鼠笼式发电机主要用于定桨距风电机组。
5、按正弦曲线规律变化的电流（或电势）就叫正弦交流电。
6、感应电势的频率决定于同步电机的转速和极对数，熟悉公式P176，额定功率因数公式、额定输出功率公式、同步转数计算公式。
7、什么是同步转数：我国规定，交流电的频率为50Hz，因此同步发电机的转速n和电网频率f之间具有严格的关系。
当电网频率一定时，同步发电机的转速为一恒定值。
为了保证发电机发出恒定频率的交流电，在原动机上都装有机械或电子调速器，实现转速稳定。
要使得发电机供给电网50Hz的电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。
例如，2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。
只有以同步转速运转，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称由来。
8、同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。
9、获得励磁电流的方法称为励磁方式。
分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源，另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。
10、发电机的主要参数额定容量SN (VA，kVA,MVA等)或额定功率PN(W,kW,MW等)－指电机输出功率的保证值。
额定功率PN－在额定运行条件下，发电机能发出的最大功率，单位kW。
额定电压UN－在额定运行条件下，电机定子三相线电压值，单位为V或kV。
额定电流IN－额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为A或kA。
功率因数－额定运行情况下，有功功率和视在功率的比值。
额定频率f－额定运行情况下输出交流电的频率。
额定转速nN－额定运行时转子的转速，单位为r/min。
第七章 7-4发电厂变电所的电气主接线举例
3.某220KV变电所，装设两台120MVA的双绕组主 变压器。220KV侧有四回线路，110KV侧有10回 出线。因均采用了性能好的SF6断路器， 220KV 和 110KV分别采用双母线和双母线单分段接线， 试画出完整的电气主接线，并写出不停电检修 220KV 母线（Ⅰ）的操作步骤。（设正常时Ⅰ母 工作， Ⅱ母备用）
⑵举ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
接线形式特点：讨论 1）100MW与125MW热电机组接线形式，
优点 2）110kV高压系统接线形式，优点 3）35kV系统接线形式，优点
（二）水力发电厂电气主接线
1.水力发电厂电气主接线的特点： ⑴水力发电厂建在水力资源丰富的江河上，一 般距负荷中心较远，很少有机端负荷。除去厂用 电外，电能几乎以较高电压输送到远方。因此， 主接线中可不设发电机电压母线，多采用发电 机—变压器单元接线或扩大单元接线。单元接线 能减少配电装置占地面积，也便于水电厂自动化 调节。
各类发电厂的电气主接线形式，主要取决于 发电厂装机容量的大小、在电力系统中的地位、 作用以及发电厂对运行可靠性、灵活性的要求。
（一）火力发电厂电气主接线
1.大型区域性火力发电厂的电气主接线 ⑴区域性火力发电厂的特点:
①单机容量为200MW及以上、总装机容量为 1000MW及以上的火电厂。
②建在大型煤炭基地（有时称为“坑口电厂”） 或运煤方便的地点（如沿海或内河港口），而与负 荷中心（城市）距离较远。担负着系统的基本负荷， 供电范围很广，在电力系统中的地位极其重要。
⑵水电厂多建在地形狭窄的山区，主接线应力求 简单，主变台数和高压断路器数量应尽量减少， 高压配电装置应布置紧凑、占地少，以减少在狭 窄山谷中的土石方开挖量和回填量。
⑶水力发电厂的装机台数和容量大都一次确定， 高压配电装置也一次建成，不考虑扩建问题。这 样，除可采用单母线分段、双母线、双母线带旁 路及3/2断路器接线外，桥形和多角形接线也应用 较多。
继电保护原理第 7 章 发电机继电保护讲解
短路环中的电流与短路匝数的关系曲线如图：
二、横差保护原理 正常： 匝间接地：
I1 I 2
.
I j ( I1 I 2 ) / nl 0
. . . " d " Id
.
.
.
I J ( I1 I 2 2 I ) / nl
nl
I dz
动作 保护不动
死区：（1） 同一分支：
" 0, I d 0.
" （2） 同相两分支间： 1 2, I d 0. 保护不动
三、单元件式横差保护 原理：保护用电流互感器装设于发电机两组星形中性点的连 线上。 它实质是将一组三相分支电流之和与另一组三相分支电流之 和进行比较。
保护装置的原理接线及其它有关问题
1、三次谐波滤过器：其作用是滤除三次谐波，即使三次谐波也 不会流到电流继电器线圈中。 2、励磁回路有两点接地时保护的动作行为：在一般。
7.4.2 负序定时限过电流保护
一、保护由两段式构成 ' I段 I2 act 0.5I e. f 经t1（3-5s）延时动作于跳闸 II段 I 2.dz 0.1I e. f 经t2（5-10s）延时动作于信号
二、保护动作行为分析
1、在ab段内，t1大于允许时间，对发电机不安全 2、在bc段内，t1小于允许时间，未充分利用发电机的承受负 序电流的能力； 3、在cd段内，发信号；而靠近C点时，由于运行人员处理的 时间已大于允许时间，对发电机安全来讲不利； 4、在de段内，保护根本不反应。
三、特点 简单可靠、可加装三次谐波滤过 器以提高灵敏度，适用于发电机变压器组。
7.4 发电机的负序过电流保护 7.4.1 负序过电流保护的作用 一、负序过电流的危害 在转子绕组、阻尼绕组以及转子铁芯等部件上感应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可能出 现局部的灼伤，甚至可能使互环受热松脱。 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，引起100Hz的振动。
发电机保护ppt课件
（4）定子绕组匝间短路发生的概率较少，但也需要配置保护。
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
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
03
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
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
《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。
发电厂电气部分第7章 配电装置1
中型配电装置 实物图
旁路母 线9
隔离开 关4 隔离开 关3
A B C
A
B
C
A
B C
隔离开 关7
断路器5
中央门型架
悬式绝缘子
☞分相中型配电装置：
所谓分相布置系指隔离开关是分相直接布置在母线的正下方。
采用硬圆管母线及伸缩式隔离开关，可减小母线相间距离，降 低构架高度，节约占地面积；断路器采用三列布置。 分相中型配电装置具有接线简单，清晰，占地面积小的特点。
2、屋内配电装置图
平面图 是按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的 平面布置轮廓，平面上的间隔只是为了确定间隔数
及排列，故可不表示所装电气设备。
断面图 是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空 间位置、安装和相互连接的结构图。 也应按比例绘制。
断面图举例
进线
旁路 母线
主母线
进 线
二、屋内配电装置的布置原则
线、母线隔离开关等较轻设备布置在第二层。
优点：与三层式相比，它的造价较低，运行维护和
检修较方便。 缺点：占地面积有所增加。 适用于出线有电抗器的情况。
☞单层式占地面积较大，通常采用成套开关柜，以
减少占地面积。
间隔的概念
在屋内配电装置中，通常将同一回路的电气设备和导
体布置在一个间隔内。 所谓间隔是指为了将电气设备故障的影响限制在最小 的范围内，以免波及相邻的电气回路，以及在检修电 气设备时，避免检修人员与邻近回路的电气设备接触， 而用砖或用石棉板等制成的墙体隔离的空间。
TM3
380/220V配电装置
4、对配电装置的基本要求 （1）运行可靠。
（2）便于操作、检修、和巡视。
（3）保证工作人员的安全。
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。
THANK YOU.
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。
发电机保护相关知识培训讲解
Cw有关； 内部发生单相接地时，机端零序电流互感器
中流过的电流为外接元件电容电流，方向由 发电机流向母线；
发生外部单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为发电机本身的电容电流，方 向由外部流向发电机。
二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护
① 零序电流互感器装在
CW
发电机出口；
② 采用具有交流助磁的
2I'd nTA
I d.r
2Id nTA
I set
动作
I' d
利用两个分支绕组短路
点存在电势差而产生的
2
I'
1 环流来实现
d
α1≈α2时，环流较小，保护有死区 同相不同分支绕组匝间短路
2.单元件横差动保护基本原理
A
B
C
需具有性能良好的 三次谐波滤过器
Id.r (0.2 ~ 0.3)IgN
四、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护
1
3. 发电机应装设的保护
8 励磁绕组一点及两点接地保护； 9 失磁保护； 10 励磁绕组过负荷保护； 11 逆功率保护； 12 过励磁保护； 13 失步保护；
3.发电机应装设的保护
14 大容量发电机还应考虑配置低频保护 、过频保护、起停机保护、误上电 保护、断口闪络保护等；
15 发电机的非电量保护，如采用水冷 却的发电机应配置断水保护。
Bα
I
res.min
式中 Krel 1.5 ~ 2
kI.max
Ires
Ier1 0.06Ign
Ier2 0.1Ign
Id.min (0.24 ~ 0.32)Ign 通常取0.3Ign
2
Id
Id.max
中流过的电流为外接元件电容电流，方向由 发电机流向母线；
发生外部单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为发电机本身的电容电流，方 向由外部流向发电机。
二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护
① 零序电流互感器装在
CW
发电机出口；
② 采用具有交流助磁的
2I'd nTA
I d.r
2Id nTA
I set
动作
I' d
利用两个分支绕组短路
点存在电势差而产生的
2
I'
1 环流来实现
d
α1≈α2时，环流较小，保护有死区 同相不同分支绕组匝间短路
2.单元件横差动保护基本原理
A
B
C
需具有性能良好的 三次谐波滤过器
Id.r (0.2 ~ 0.3)IgN
四、纵向零序电压式定子绕组匝间短路保护
1
3. 发电机应装设的保护
8 励磁绕组一点及两点接地保护； 9 失磁保护； 10 励磁绕组过负荷保护； 11 逆功率保护； 12 过励磁保护； 13 失步保护；
3.发电机应装设的保护
14 大容量发电机还应考虑配置低频保护 、过频保护、起停机保护、误上电 保护、断口闪络保护等；
15 发电机的非电量保护，如采用水冷 却的发电机应配置断水保护。
Bα
I
res.min
式中 Krel 1.5 ~ 2
kI.max
Ires
Ier1 0.06Ign
Ier2 0.1Ign
Id.min (0.24 ~ 0.32)Ign 通常取0.3Ign
2
Id
Id.max
发电机保护培训课件
总结词
发电机短路是指发电机内部或输出线路的短路，这可能导致设备损坏和系统故障 。
详细描述
短路的原因可能包括机械故障、绝缘层损坏或电路设计错误。处理方法包括检查 并修复发电机内部和输出线路的故障，以及进行电路改造或更换发电机。
发电机失磁故障及处理方法
总结词
发电机失磁是指发电机内部磁场消失，这可能导致发电机无 法输出电力。
先进的保护技术
随着电力系统的复杂性和负荷的变化，发电机保护面临着越来越多的挑战。为了更好地保护发电机，研究人员 不断探索新的保护技术。例如，基于人工智能和机器学习的保护技术正在逐渐应用于发电机保护领域。这些技 术可以通过学习发电机的运行特性和历史数据，提高保护的准确性和可靠性。
02
发电机保护装置及原理
发电机保护原理介绍
过载保护
欠压保护
当发电机定子电流超过设定值时，保护装置 会自动触发跳闸信号，断开断路器以保护发 电机不被烧毁。
当发电机端电压低于设定值时，保护装置会 自动触发跳闸信号，断开断路器以防止发电 机因欠压而损坏。
接地保护
短路保护
当发电机定子绕组出现接地故障时，保护装 置会自动触发跳闸信号，断开断路器以防止 故障扩大。
过载保护
过载保护是另一种常用的发电机保护方法。它通过检测发电机的电流和电压，判断发电机是否出现过载情况。当出现过载 情况时，过载保护装置会触发相应的动作，如降低负荷、报警等，以保护发电机。
发电机保护的发展历程
从继电保护到微机保护
随着技术的发展，发电机保护经历了从继电保护到微机保护的发展历程。继电保护主要基于机械和电磁原理进 行保护，而微机保护则基于计算机技术和数字信号处理技术进行保护。微机保护具有更高的灵敏度和可靠性， 可以更好地保护发电机。
发电机短路是指发电机内部或输出线路的短路，这可能导致设备损坏和系统故障 。
详细描述
短路的原因可能包括机械故障、绝缘层损坏或电路设计错误。处理方法包括检查 并修复发电机内部和输出线路的故障，以及进行电路改造或更换发电机。
发电机失磁故障及处理方法
总结词
发电机失磁是指发电机内部磁场消失，这可能导致发电机无 法输出电力。
先进的保护技术
随着电力系统的复杂性和负荷的变化，发电机保护面临着越来越多的挑战。为了更好地保护发电机，研究人员 不断探索新的保护技术。例如，基于人工智能和机器学习的保护技术正在逐渐应用于发电机保护领域。这些技 术可以通过学习发电机的运行特性和历史数据，提高保护的准确性和可靠性。
02
发电机保护装置及原理
发电机保护原理介绍
过载保护
欠压保护
当发电机定子电流超过设定值时，保护装置 会自动触发跳闸信号，断开断路器以保护发 电机不被烧毁。
当发电机端电压低于设定值时，保护装置会 自动触发跳闸信号，断开断路器以防止发电 机因欠压而损坏。
接地保护
短路保护
当发电机定子绕组出现接地故障时，保护装 置会自动触发跳闸信号，断开断路器以防止 故障扩大。
过载保护
过载保护是另一种常用的发电机保护方法。它通过检测发电机的电流和电压，判断发电机是否出现过载情况。当出现过载 情况时，过载保护装置会触发相应的动作，如降低负荷、报警等，以保护发电机。
发电机保护的发展历程
从继电保护到微机保护
随着技术的发展，发电机保护经历了从继电保护到微机保护的发展历程。继电保护主要基于机械和电磁原理进 行保护，而微机保护则基于计算机技术和数字信号处理技术进行保护。微机保护具有更高的灵敏度和可靠性， 可以更好地保护发电机。
发电机保护培训课件
发电机故障可能导致设备损坏，增加 维修成本和停机时间。
发电机保护的基本原理
短路保护
过载保护
欠压保护
过压保护
当发电机内部或外部发生短路 时，电流迅速增加，可能导致 设备损坏。短路保护通过检测 电流大小，在电流超过设定值 时迅速切断电源，以保护发电 机和电力系统。
当发电机负载超过其额定值时 ，过载保护装置动作，通过降 低发电机的输出功率或切断部 分负载，以防止发电机过热或 损坏。
当发电机定子绕组及其引出线发生相间短 路时，纵联差动保护装置动作，切除故障 部分，防止事故扩大。
过电流保护功能
过电压保护功能
当发电机定子绕组及其引出线发生过电流 时，过电流保护装置动作，切除故障部分 ，防止事故扩大。
当发电机定子绕组及其引出线发生过电压 时，过电压保护装置动作，切除故障部分 ，防止事故扩大。
Байду номын сангаас
当发电机电压低于设定值时， 欠压保护装置动作，通过切断 部分负载或启动备用电源，以 防止发电机进一步降低电压或 停机。
当发电机电压超过设定值时， 过压保护装置动作，通过降低 发电机的输出电压或切断部分 负载，以防止发电机过压或损 坏。
02
发电机保护装置及功能
发电机保护装置的种类
01
02
03
04
差动保护装置
用于保护发电机定子绕组及其 引出线的相间短路。
纵联差动保护装置
用于保护发电机定子绕组及其 引出线的相间短路。
过电流保护装置
用于保护发电机定子绕组及其 引出线的相间短路。
过电压保护装置
用于保护发电机定子绕组及其 引出线的过电压。
发电机保护装置的功能
差动保护功能
纵联差动保护功能
发电机保护精品PPT课件
不仅对发电机造成 危害，而且对电力 系统安全也会造成
严重影响。
装设失磁保护。
2、发电机的不正常工作状态及其相应的保护
外部短路、非周期合闸
不
正
以及系统振荡等。
过过电负流荷保保护护
常
工
负荷超过发电机额定值、负
作
序电流超过发电机长期允许值
状
态
发电机突然甩负荷
过电压保护
主汽门突然关闭而发 电机断路器未断开
Iop K I rel unb.max Krel Kaper K ss fer I k.max
两条件取较大值为整定值。
灵敏度：
K sen
I
(2) k . min
I op
2
I (2) k. min
：发电机出口短路时，流经保护最小的
周期性短路电流。
3、比率制动式发电机纵差保护
基本原理：基于保护的动作电流随着外部故障 的短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而 按比例的线性增大，且比最大不平衡电流增大 的更快，使在任何情况下的外部故障时，保护 不会误动作。
逆功率保护
过电流保护
作为外部短路和内部短路的后 备保护。50MW及以上的发电 电机，应装设负序过电流保护。
过负荷保护
对称过负荷，应装设只接于一 相的过负荷保护。不对称过负 荷，一般在50MW及以上发电 电机应装设负序过负荷保护。
过电压保护
特别是水轮发电机，在突 然甩负荷时，转速急剧上 升从而引起过电压。在水 轮发电机和大型汽轮发电 机上应装设。
定子绕组单相接地是易发生的一种故 障。单相接地后，其电容电流流过故障点 的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较 长时，会使铁芯局部熔化。因此，应装设 灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的 100%定子绕组单相接地保护。
发电机保护及原理课程课件
绝缘保护原理
什么是绝缘？
绝缘是指在两根导体之间引入不 导电材料以隔离电流的现象。绝 缘故障是发电机故障中较常见的 一种。
为什么需要绝缘保护？
因为故障可能导致电路中的电压 非正常状态，这将是危险的。保 护系统必须足够灵敏，以便检测 变压器绕组和接地之间的任何缺 陷。
如何进行绝缘测试？
测量绝缘电阻的方法通常是在对 地电路上进行的。其中最常用的 测试方法是直接测量。
实验室实践内容有哪些？
主要包括绕线技术、零序电流及 柜内绝缘测试技术、高压绝缘测 试技术、收发电机和变频器、数 据处理技术等内容。
实验室的意义
实验室不仅仅是进行机械实验的 地方，也是用来测试、开发新技 术、测试理论假设以及进行科学 研究的地方。
发电机保护课程总结
1
学到了些什么？
学会了发电机保护的基本原理和技术方法。
过电压保护原理
过电压的来源
过电压是指电压超过额定电压的现象。机器设备 周围可能存在许多外部因素，例如：闪电、接地 电流等，导致发电机过电压。
测试方式
过电压测试可以采用DC和AC破坏测试。破坏测 试使用高电压将固体绝缘材料破坏，从而确定其 电气强度。
如何保护发电机？
保护过电压的常见方法是用钳形电阻器测量线路 电压降，在电路电压升高到设定值时采取动作。
如何进行欠电压和过载保 护？
可以使用电压和过载保护装置来 保护发电机。如果检测到发电机 接收到的电压过低或过载，这些 设备将会自动切断电源并防止发 电机损坏。
转子断路器保护原理
1 转子断路器的功能是什么？
转子断路器是用于保护涡轮发电机转子的关键部件。它可以防止过流和过温，从而使转 子处于安全状态，保护整个系统。
发电机保护及原理课程课 件
发电机的保护ppt课件
为使KD在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作， KD的动作值必须大于最大平衡电流Iunb.max，即Iop=KrelIunb.max (Krel为可靠系数，取1.3）。Iunb.max越大，动作值Iop就越大， 这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。此时，若 出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg短路 时，保护不能动作。对于大、中型发电机，即使轻微故障也 会造成严重后果。为了提高保护的灵敏系数，有必要将差动 保护的动作电流减小，要求最小动作电流Iop.min=(0.1-0.3)IN （IN为发电机额定电流），而在任何外部故障时不误动作。 显然，图7.1所示的差动保护整定的动作电流已大于额定电流， 无法满足这种要求。
图7.4 制动特性（不考虑VDZ时）
7.3
发电机定子绕组匝间短路保护
7.3.1 发电机定子绕组的横联差动电流保护
对于定子绕组为双“Y”或多“Y”型接线的发电机，广 泛采用横联差动保护。 横联差动保护的原理如图7.5。图中画出了各种匝间短路 时电流的方向，即当发生任何一种定子绕组的匝间短路时， 有一短路电流流进两中性点连线00′上，这是由于A、B、C三 相对中性点之间的电势平衡被破坏，则两中性点的电位不等 之缘故。 利用流入两中性点连线的零序电流，构成单继电器式横 联差动保护。即在两分支绕组的中性点的连线上装一只电流 互感器，保护就装在此电流互感器的二次侧。
1 2 1 2 TA1 TA 2
图7.1 纵差保护原理示意图
需要指出的是：上面的讨论是在理想情况下进行的，实际上两 侧的电流互感器的特性（励磁特性、饱和特性）不可能完全一 致，误差也不一样，即nTA1≠nTA2，正常运行及外部故障时， 此电流称为不平衡 电流，用Iunb表示。通常，在发电机正常运行时，此电流很小， 当外部故障时，由于短路电流的作用，TA的误差增大，再加上 短路电流中非周期分量的影响，Iunb增大，一般外部短路电流越 大，Iunb就可能越大，其最大值可达：
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。
电工技术基础与技能 第3版 第7章 三相交流电路
7.1.1 三相交流电的产生
电工技术基础与技能 第七章
三相交流电是由发电厂发出 的。有火力发电厂、核能发电厂、 风力发电厂、太阳能发电厂、水 力发电厂等。
图7-1是水利发电站示意图。 通过拦河大坝将河里的水位抬高， 水位越高，水的位能就越大，具 有高位能的水经压力水管引向水 轮机的叶轮，叶轮被高压水压的 高速转动将水的位能转化为水轮 机的动能，带动发电机转子转动 而发出电能。
电工技术基础与技能 第七章
根据上述相量表达式，可作出线电压和相电压的相量图如图77a所示。
图7-7a 向量图
电工技术基础与技能 第七章
对上述相量图分析，可得相、线关系重要结论：
【三相电压之和为0】 三相交流电之和为0，是三相交
流电的重要特性。下面用相量相加 的方法加以验证。见图7-7b所示， 在图中，将V相相量和W相相量相加， 得到和U相相位相反，幅值相等的 和相量，显然，和向量再和U相量 相加，互相抵消，三相相量之和为 0。该特性在三相交流电的保护电 路中得到广泛的应用，当检测到三 相电流之和不为0，三相电路必然 出现了接地、开路等故障。
图7-1 水力发电示意图
电工技术基础与技能 第七章
图7-2是三相发电机示意图，主要 是由定子和转子两大部分组成。定子 内圆周表面的槽内装有结构完全相同、 在空间彼此相隔120o机械角的3个绕组， U1-u2、V1-v2、W1-w2，分别称为U 相绕组、V相绕组、W相绕组。U1、 V1和W1是3个绕组的首端；
a）电源和负载的星形连接
b) 简化画法
图7-5 三相四线制电路
电工技术基础与技能 第七章
这样连接省去了两根导线，且对负载的工作毫无影响，因 为负载上所承受的电压与图7-4相同。为了使中性线与大地电位 相同，在低压供电中，N点由接地体与大地相连。三相电源在 作星形连接时，绕组可省略不画出，而用图7-5b所示的简化电 路来代替。
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一般为15~30V
四、发电机100%定子绕组单相接地保护
Id K (Ires Ires.min ) Id.min
Id Id.min
Id
C
I d.max
Ires Ires.min Ires Ires.min
Id.min A 0
Bα
I res.min
Ik.max
Ires
二、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度
1.纵差动保护的整定
Id
I d.max
第七章 发电机保护
主要内容
7.1 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 7.2 发电机定子绕组短路故障的保护 7.3 发电机定子绕组单相接地保护 7.4 发电机负序电流保护 7.5 发电机的失磁保护
7.1 发电机的故障、不正常运行 状态及其保护方式
1.发电机的故障
定子绕组
• 定子绕组及引出线上的相间短路 • 定子绕组的匝间短路 • 定子绕组的单相接地故障
2.发电机纵差动保护的灵敏性
K sen
I k .min Id
要求Ksen≥1.5
计算条件：
①发电机与系统并列运行以前，其出口发生 两相短路；
②发电机采用自同期并列时，在系统最小运 行方式下，其出口发生两相短路。
三、发电机横差动保护
1.发电机裂相横差动保护基本原理
2 Id
nTA
. .
. .
I d.r
2Id nTA
Iset
动作
Id
α
利用因电势差而在各绕
组间产生的环流来实现
α≈0时，环流较小，保护有死区
同一分支绕组内部匝间短路
1.发电机裂相横差动保护基本原理
. .
2
2 Id nTA
.
.
Id
Id
1
I d.r
2Id nTA
Iset
动作
利用两个分支绕组短路 点存在电势差而产生的 环流来实现
7.2 发电机定子绕组短路故障 的保护
一、比率制动式纵差动保护
..
I1
I1
I2 . . I2
正常运行或区外故障时：
Id
Id I1 I2 0
内部故障时： Id I1 I2 0
Id I1 I2 动作方程：
Ires
I1 I2 2
有关；
内部发生单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为外接元件电容电流，方向由 发电机流向母线；
发生外部单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为发电机本身的电容电流，方 向由外部流向发电机。
二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护
① 零序电流互感器装在
CW
发电机出口；
I0
U 0
1 3
(U AD
U BD
U CD)
E A
TA 0
Ik0
U k0
I0f Cf
I0w Cw
3I0f j3 E A Cf
3I0w j3 E A Cw
3Ik0 j3 E A (Cf Cw )
特点
有零序电压出现，其大小与α成正比； 接地点通过容性零序电流，大小与α及Cf、Cw
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
按躲区外不对称短路时的最大不平衡电压整定 一般取2.5~3V。需性能良好的三次谐波滤过器
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
防止TVN1一次熔断器熔断而引起保护误动作
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
防止区外故障时匝间短路保护误动作
α1≈α2时，环流较小，保护有死区
同相不同分支绕组匝间短路
2.单元件横差动保护基本原理
A
B
C
需具有性能良好的 三次谐波滤过器
Id.r (0.2 ~ 0.路保护
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
利用匝间短路时破坏了三相对中性点的对称， 而产生对中性点的零序电压来实现
转子绕组
• 一点接地或两点接地 • 转子励磁回路励磁电流消失
2.发电机的不正常运行状态
定子绕组过电流 对称过负荷 负序过电流 定子绕组过电压 转子绕组过负荷 逆功率等
3.发电机应装设的保护
（1）纵联差动保护； （2）定子绕组接地保护； （3）定子绕组匝间短路保护； （4）发电机外部相间短路保护； （5）负序过电流保护； （6）定子绕组过负荷保护； （7）定子绕组过电压保护；
② 采用具有交流助磁的
TA0
零序电流互感器；
CLX
③ 当相间保护动作时将
Cf
接地保护退出。
中性点附近有死区
三、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护
CT
U>
1
CLX
Cf
中性点附近有死区
整定值：躲正常运 行时的不平衡电压 （包括三次谐波电 压），以及变压器 高压侧接地时在发 电机端所产生的零 序电压。
Id.min A 0
Bα
I res.min
(1)启动电流的整定
C
Id.min Krel (Ier1 Ier2 )
式中 Krel 1.5 ~ 2
Ik.max
Ires
Ier1 0.06Ign
Ier2 0.1Ign
Id.min (0.24 ~ 0.32)Ign 通常取0.3Ign
Id
3.发电机应装设的保护
（8）励磁绕组一点及两点接地保护； （9）失磁保护； （10）励磁绕组过负荷保护； （11）逆功率保护； （12）过励磁保护； （13）失步保护；
3.发电机应装设的保护
（14）大容量发电机还应考虑配置低频 保护、过频保护、起停机保护、误 上电保护、断口闪络保护等；
（15）发电机的非电量保护，如采用水 冷却的发电机应配置断水保护。
I d.max
Id.min A 0
Bα
I res.min
C
(2)拐点电流的整定
Ik.max
Ires.min (0.5 ~ 1.0)Ign
Ires
(3)制动特性的斜率的整定
K Id.max Id.min I I k.max res.min
K 0.2 ~ 0.4
式中 Id.max K I rel unb.max
7.3 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电气量的特征
TA0 C B A
E A
U AD k
α
U CD
U 0 U BD
Cf
机端
U AD (1 )E A U BD E B E A U CD E C E A
Cw E C
E B
四、发电机100%定子绕组单相接地保护
Id K (Ires Ires.min ) Id.min
Id Id.min
Id
C
I d.max
Ires Ires.min Ires Ires.min
Id.min A 0
Bα
I res.min
Ik.max
Ires
二、发电机纵差动保护整定计算与灵敏度
1.纵差动保护的整定
Id
I d.max
第七章 发电机保护
主要内容
7.1 发电机的故障、不正常运行状态及其保护方式 7.2 发电机定子绕组短路故障的保护 7.3 发电机定子绕组单相接地保护 7.4 发电机负序电流保护 7.5 发电机的失磁保护
7.1 发电机的故障、不正常运行 状态及其保护方式
1.发电机的故障
定子绕组
• 定子绕组及引出线上的相间短路 • 定子绕组的匝间短路 • 定子绕组的单相接地故障
2.发电机纵差动保护的灵敏性
K sen
I k .min Id
要求Ksen≥1.5
计算条件：
①发电机与系统并列运行以前，其出口发生 两相短路；
②发电机采用自同期并列时，在系统最小运 行方式下，其出口发生两相短路。
三、发电机横差动保护
1.发电机裂相横差动保护基本原理
2 Id
nTA
. .
. .
I d.r
2Id nTA
Iset
动作
Id
α
利用因电势差而在各绕
组间产生的环流来实现
α≈0时，环流较小，保护有死区
同一分支绕组内部匝间短路
1.发电机裂相横差动保护基本原理
. .
2
2 Id nTA
.
.
Id
Id
1
I d.r
2Id nTA
Iset
动作
利用两个分支绕组短路 点存在电势差而产生的 环流来实现
7.2 发电机定子绕组短路故障 的保护
一、比率制动式纵差动保护
..
I1
I1
I2 . . I2
正常运行或区外故障时：
Id
Id I1 I2 0
内部故障时： Id I1 I2 0
Id I1 I2 动作方程：
Ires
I1 I2 2
有关；
内部发生单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为外接元件电容电流，方向由 发电机流向母线；
发生外部单相接地时，机端零序电流互感器 中流过的电流为发电机本身的电容电流，方 向由外部流向发电机。
二、利用零序电流构成的发电机定子绕组单相接地保护
① 零序电流互感器装在
CW
发电机出口；
I0
U 0
1 3
(U AD
U BD
U CD)
E A
TA 0
Ik0
U k0
I0f Cf
I0w Cw
3I0f j3 E A Cf
3I0w j3 E A Cw
3Ik0 j3 E A (Cf Cw )
特点
有零序电压出现，其大小与α成正比； 接地点通过容性零序电流，大小与α及Cf、Cw
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
按躲区外不对称短路时的最大不平衡电压整定 一般取2.5~3V。需性能良好的三次谐波滤过器
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
防止TVN1一次熔断器熔断而引起保护误动作
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
防止区外故障时匝间短路保护误动作
α1≈α2时，环流较小，保护有死区
同相不同分支绕组匝间短路
2.单元件横差动保护基本原理
A
B
C
需具有性能良好的 三次谐波滤过器
Id.r (0.2 ~ 0.路保护
TVN1 TV2
TA
零序电压
断线闭锁
出口
负序功率闭锁
利用匝间短路时破坏了三相对中性点的对称， 而产生对中性点的零序电压来实现
转子绕组
• 一点接地或两点接地 • 转子励磁回路励磁电流消失
2.发电机的不正常运行状态
定子绕组过电流 对称过负荷 负序过电流 定子绕组过电压 转子绕组过负荷 逆功率等
3.发电机应装设的保护
（1）纵联差动保护； （2）定子绕组接地保护； （3）定子绕组匝间短路保护； （4）发电机外部相间短路保护； （5）负序过电流保护； （6）定子绕组过负荷保护； （7）定子绕组过电压保护；
② 采用具有交流助磁的
TA0
零序电流互感器；
CLX
③ 当相间保护动作时将
Cf
接地保护退出。
中性点附近有死区
三、利用零序电压构成的发电机定子绕组单相接地保护
CT
U>
1
CLX
Cf
中性点附近有死区
整定值：躲正常运 行时的不平衡电压 （包括三次谐波电 压），以及变压器 高压侧接地时在发 电机端所产生的零 序电压。
Id.min A 0
Bα
I res.min
(1)启动电流的整定
C
Id.min Krel (Ier1 Ier2 )
式中 Krel 1.5 ~ 2
Ik.max
Ires
Ier1 0.06Ign
Ier2 0.1Ign
Id.min (0.24 ~ 0.32)Ign 通常取0.3Ign
Id
3.发电机应装设的保护
（8）励磁绕组一点及两点接地保护； （9）失磁保护； （10）励磁绕组过负荷保护； （11）逆功率保护； （12）过励磁保护； （13）失步保护；
3.发电机应装设的保护
（14）大容量发电机还应考虑配置低频 保护、过频保护、起停机保护、误 上电保护、断口闪络保护等；
（15）发电机的非电量保护，如采用水 冷却的发电机应配置断水保护。
I d.max
Id.min A 0
Bα
I res.min
C
(2)拐点电流的整定
Ik.max
Ires.min (0.5 ~ 1.0)Ign
Ires
(3)制动特性的斜率的整定
K Id.max Id.min I I k.max res.min
K 0.2 ~ 0.4
式中 Id.max K I rel unb.max
7.3 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电气量的特征
TA0 C B A
E A
U AD k
α
U CD
U 0 U BD
Cf
机端
U AD (1 )E A U BD E B E A U CD E C E A
Cw E C
E B