发电机主保护讲解
第六讲 发电机保护
3U0>
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TV断线
t
出口
信号 中性点零序电压
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信号
出口
机端TV开口三角
> 3U 0
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中性点零序电压
t
> 3U 0
&
10
TV断线信号
2）发电机三次谐波电压式定子接地保护
三次谐波电压式定子接地保护范围是：反映发电机中性点向机内20%左右定子 绕组或机端附近定子绕组单相接地故障,与零序基波电压式定子接地保护联合构成 100%的定子接地保护。 三次谐波电压式定子接地保护，按比较发电机中性点及机端三次谐波电压的大小和相 位构成。其交流接入回路如下。
保护的反时限特性曲线由三部分构成：上限短延时、反时限及 下限长延时。其特性曲线如下。
I
I up
t
K1 I2 K 2
IS I g1
0 t up
ts t
逻辑框图 发电机反时限对称过负荷保护的逻辑框图如下。 Ig1、t11—定时限动作电流、时间；Is、ts—下限电流、 长延时； Iup、tup—上限电流、时间
阻抗型失磁保护的逻辑框图如下：
信号
Uh< Ug < Z g<
& & &
1.5
t3
出口 信号 出口
t4
信号
TVg断线
+ & &
t1
t2
Vfd<
出口 信号 出口 信号
P>
t5
出口
失磁保护动作过程：
当发电机失磁导致机端低电压动作时，经延时t4发出信号并 作用于出口（如切换励磁或切换厂用电源等措施）； 当发电机失磁导致机组功率超过整定值时，经延时t5发出信 号并作用于出口（如降出力）； 当发电机失磁并导致系统低电压动作时，经延时t3发出信号 并作用于跳闸； 当发电机失磁阻抗元件满足，或同时转子低电压也满足时， 经t1延时或t2延时发出信号并作用于出口（如解列灭磁）。
发电机及主保护简介.
发电机及主保护简介发电机是汽轮发电机组三大重要组成部分之一。
一、发电机工作原理：在定子铁芯槽内沿定子铁芯内圆，每相隔120º分别安放着放有A、B、C三相并且线圈匝数相等的线圈，转子上有励磁绕组（也称转子绕组）R-L。
通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生稳恒的磁场。
当发电机转子被汽轮机转子带动以n1(3000转每分钟)速旋转时，定子绕组（也称电枢绕组）不断地切割磁力线，在定子线圈中产生感应电动势（感应电压），发电机和外面线路上的负载连接后输出电压。
二、发动机的结构组成：发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
发电机定子的组成：发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
1）机座与端盖：机座是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。
此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。
在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风（氢气）系统的一部分。
由于发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替分为进风区和出风区。
这些小室用管子相互连通，并能交替进行通风。
氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通过冷却器，从而有效地防止热应力和局部过热。
端盖是发电机密封的一个组成部分，为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上、下两半构成，并设有端盖轴承。
在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。
2）定子铁芯：定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。
为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，定子铁芯采用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。
每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。
冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。
扇形冲片利用定子定位筋定位，通过球墨铸铁压圈施压，夹紧成一个刚性圆柱形铁芯，用定位筋固定在内机座上。
发电机主保护及励磁系统说明
发电机主保护设计发电机是电力系统最重要的设备之一，发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性的作用。
因此必须针对发电机可能发生的各种不同的故障和不正常的运行状态配装完善的继电保护装置。
5.1发电机故障、不正常运行状态及其保护方式发电机的故障类型主要有：(1)定子绕组相间短路。
(2)定子绕组匝间短路。
(3)定子绕组单相接地。
(4)励磁回路一点或两点接地。
发电机的不正常运行状态主要有：(1)励磁电流急剧下降或消失。
(2)外部短路引起定子绕组过电流。
(3)负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷(4)转子表层过热。
(5) 定子绕组过电压。
针对上述故障类型和异常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：（1）纵联差动保护。
对于1MW以上的发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。
（2）定子绕组接地保护。
对于直接接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地电流大于或等于5A （不考虑弧绕组的补偿作用）时，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电流小于5A时，则装设作用于信号的接地保护。
对于发电机变压器组，容量在100MW以上发电机应装设保护区为100%的定子接地保护；容量在100MW以下的发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护。
（3）定子绕组匝间短路保护。
定子绕组为双星形接线且中性点引出六个端子的发电机，通常装设单元件式横差保护，作为匝间短路保护。
对于中性点只有三个引出端子的大容量发电机的匝间短路保护，一般采用零序电压式或转子二次谐波电流式保护装置。
（4）发电机外部相间短路保护。
可采用复合电压启动的过电流保护，用于1MW 以上的发电机。
（5）定子绕组过负荷保护（本设计不考虑）。
（6）定子绕组过电压保护（本设计不考虑）。
（7）转子表层过负荷保护。
50MW 及其以上的发电机，应装设时限复序过负荷保护。
（8）励磁回路一点以及两点接地保护。
100MW 以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可以采用定期检测装置；对于两点接地故障，应设两点接地保护装置。
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。
发电机保护原理资料讲解
发电机保护原理发电机保护原理大型发电机的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。
例如，一台20万kW的汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化，为退磁需停机1个月以上，姑且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失，仅电能损失就近千万元。
大机组在电力系统中占有重要地位，特别是单机容量占系统容量较大比例的情况下，大机组的突然切除，会给电力系统造成较大的扰动。
因此，发电机的安全运行对电力系统的正常工作、用户的不间断供电、保证电能的质量等方面，都起着极其重要的作用。
1.发电机故障形式由于发电机是长期连续旋转的设备，它既要承受机身的振动，又要承受电流、电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子线圈的损坏。
因此，发电机在运行中，定子绕组和转子励磁回路都有可能产生危险的故障和不正常的运行情况。
一般说来，发电机的故障和不正常工作情况有以下几种：(1)定子绕组相间短路故障：定子绕组相间短路故障是对发电机危害最大的一种故障。
故障时，短路电流可能把发电机烧毁。
(2)定子绕组匝间短路：定子绕组匝间短路时，在匝间电压的作用下产生环流，可能使匝间短路发展为单相接地短路和相间短路。
(3)定子绕组接地故障：定子绕组的单相接地故障是发电机内较常见的一种故障，故障时，发电机电压系统的电容电流流过定子铁心，造成铁心烧伤，当此电流较大时将使铁心局部熔化。
(4)励磁回路接地故障：发电机励磁回路一点或两点接地时，一般说来，转子一点接地对发电机的危害并不严重，但一点接地后，如不及时处理，就有可能导致两点接地，而发生两点接地时，由于破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈振动，或将转子绕组烧损。
(5)定子绕组过负荷：超过发电机额定容量运行形成过负荷时，将引起发电机定子温度升高，加速绝缘老化，缩短发电机的寿命，长时间过负荷，可能导致发电机发生其他故障。
(6)定子绕组过电压：调速系统惯性较大的发电机，如水轮发电机或大容量的汽轮发电机，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。
发电机主保护及后备保护有哪些？
发电机主保护及后备保护有哪些？
不同的类型发电机有不同的爱护的。
比如30MW发电机爱护有：差动，时限电流速断，复合电压过电流，失磁，过电压等要跳闸。
温度过高，过负荷，单相接地等报警。
1、发电机主爱护：发变组差动（大差）、发电机差动（小差）、发电机横差。
（1）纵联差动爱护..
（2）匝间短路爱护.
a、定子绕组单相接地爱护.
b、转子绕组接地爱护.
c、发电机失磁爱护.
2、发电机后备爱护：失灵启动（跳上一级开关的爱护）。
意思是：当发电机爱护动作后，结果发电机爱护拒动或开关拒动，无法跳闸停机。
那么去启动发电机相邻元件爱护，跳开相邻元件的开关。
比方：发电机带一条线路，发电机不跳，就延时去跳线路的开关。
a、外部短路引起的定子绕组过电流爱护.
b、定子绕组过负荷爱护.
c、转子绕组.
d、转子表层过负荷爱护.
e、定子绕组过电压爱护.
f、逆功率爱护.
g、失步爱护.
h、过激磁爱护.
i、低频率爱护.
3、发电机，1831年9月23日由法拉第创造，是将机械能转变成电能的电机。
通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。
电能是现代社会最主要的能源之一。
发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机分为直流发电机和沟通发电机两大类。
后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。
现代发电站中最常用的是同步发电机。
第七章发电机保护讲解
大容量发电机采用反映零序电压的匝间短路保护。 发电机正常运行时，机端不出现基波零序电压。 相间短路时，也不会出现零序电压。单相接地故 障时，接地故障相对地电压为零，而中性点电压 上升为相电压，但是三相对中性点电压仍然对称， 不出现零序电压。当发电机定子绕组发生匝间短 路时，机端三相电压对发电机中性点不对称，出 现零序电压。
继电保护教学
横联差动保护的动作电流一般根据运行经验取值
Iop 0.2 ~ 0.3IGN
发电机额定电流
横联差动保护的TA变比一般为 nTA 0.25IGN / 5
继电保护教学
横差保护灵敏度很高，但是在切除故障时有一定 的死区： 1、单相分支匝间短路的α较小（短接的匝数较少） 时； 2、同相两分支匝间短路，且α1=α2，或者两者差 别较小时。
继电保护教学
转子绕组的接地可分为瞬时接地、永久接地和断 续接地。还可分为一点接地和两点接地。一点接 地时不用停止运行。在永久两点接地时，磁场不 平衡，中线中有不平衡电流，横差保护动作（不 是误动作）。但是瞬时两点接地（下一时刻会恢 复为一点接地）时，保护会误动作。
继电保护教学
为了躲过瞬时两点接地故障，需增设0.5~1s的动 作延时。切换片XS有两个位置，正常时投到1~2， 保护不带延时。如发现转子绕组一点接地时，XS 切至1~3，使保护经过KT延时，为转子永久性两 点接地故障做好准备。
重影响
转子故障
继电保护教学
定子绕组相间短路 装设纵联差动保护
定子绕组匝间短路 装设横联差动保护
定子绕组单相接地 100%定子绕组单相 接地保护 转子绕组一点或两点 接一地点或两点接地保 转护子失磁 装设失磁保护
7.1.2 发电机的不正常工作状态及其保护
发电机的主保护
发电机的主保护：纵联差动保护短路保护单相接地保护发电机的后备保护：短路保护过电流保护负序电流保护励磁保护变压器的主保护：瓦斯保护差动保护电流速断保护后备保护：相间故障接地短路过负荷过励磁倒闸操作：电气设备的几种状态⑴运行状态系指某回路中的高压隔离开关和高压断路器（或低压刀开关及自动开关）均处于合闸位置，电源至受电端的电路得以接通而呈运行状态。
⑵检修状态系指某回路中的高压断路器及高压隔离开关（或自动开关及刀开关）均已断开，同时按保证安全的技术措施的要求悬挂了临时接地线，并悬挂标示牌和装好临时遮栏，处于停电检修的状态。
⑶热备用状态系指某回路中的高压断路器（或自动开关）已断开，而高压隔离开关（或刀开关）仍处于合闸位置。
⑷冷备用状态系指某回路中的高压断路器及高压隔离开关（或自动开关及刀开关）均已断开。
编辑本段倒闸操作规定⑴、倒闸操作必须根据值班调度员或电气负责人的命令，受令人复诵无误后执行。
⑵、发布命令应准确、清晰，使用正规操作术语和设备双重名称，即设备名称和编号。
⑶、发令人使用电话发布命令前，应先和受令人互通姓名，发布和听取命令的全过程，都要录音并做好记录。
⑷、倒闸操作由操作人填写操作票。
⑸、单人值班，操作票由发令人用电话向值班员传达，值班员应根据传达填写操作票，复诵无误，并在监护人签名处填入发令人姓名。
⑹、每张操作票只能填写一个操作任务。
⑺、倒闸操作必须有二人执行，其中一人对设备较为熟悉者作监护，受令人复诵无误后执行；单人值班的变电所倒闸操作可由一人进行。
⑻、开始操作前，应根据操作票的顺序先在操作模似板上进行核对性操作。
（预演）⑼、操作前，应先核对设备的名称、编号和位置，并检查断路器、隔离开关、自动开关、刀开关的通断位置与工作票所写的是否相符。
⑽、操作中，应认真执行复诵制、监护制，发布操作命令和复诵操作命令都应严肃认真，声音宏亮、清晰，必须按操作票填写的顺序逐项操作，每操作完一项应有监护人检查无误后在操作票项目前打"√"；全部操作完毕后再核查一遍。
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发电机主保护讲解
1、发电机失磁保护
失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。
由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。
励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。
静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。
TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A<IA<ISET(电流门坎)时判为TV二次回路断线，将失磁保护闭锁。
│UA+UB+UC-3U0│≥USET用于判别TV单相或两相断线，低压判据判断三相失压。
在电力系统短路或短路切除等非失磁因素引起系统振荡时，保护采取措施闭锁Ufd(P)，可防止保护误出口。
励磁低电压Ufd(P)判据动作后经t1（2s）发出失磁信号。
励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗判据均满足且无TV二次回路断线时经t2（6s）发出跳闸指令。
励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗、系统低电压判据均满足且无TV二次回路断线时经t3（1s）发出跳闸指令。
2、发电机过激磁保护
过激磁保护是反应发电机因频率降低或者电压过高引起铁芯工作磁密过高的保护。
过激磁保护分高、低两段定值，低定值经固定延时5s发出信号和降低励磁电压（降低励磁电压、励磁电流的功能暂未用），高定值经反时限动作于解列灭磁。
反时限延时上限为5秒，下限为200秒。
3、发电机定子接地保护
发电机定子接地保护作为发电机定子单相接地故障保护，由基波零序电压部分和三次谐波电压两部分组成，基波零序电压保护机端至机尾95%区域的定子绕组单相接地故障，由反映发电机机端零序电压原理构成，经时限t1（3s）动作于解列灭磁；三次谐波电压保护机尾至机端30%区域的定子绕组单相接地故障，由发电机中性点和机端三次谐波原理构成，经时限t2（5s）动作于信号。
二者组成100%的定子接地保护。
保护设有ＰＴ断线闭锁。
4、发电机定子匝间保护
保护由纵向零序电压和故障分呈负序方向判据构成,设置PT断线闭锁措施，作为发电机内部匝间、相间短路以及定子绕组开焊的主保护.故障分量负序方向判据通过检测流出发电机的负序功率实现纵向零序电压判据通检测中性点与发电机中性点直接相连但不接地的3PT开口三角绕组所输出的纵向3U0实现。
保护动作于全停。
5、失步保护
保护采用三阻抗元件，通过阻抗的轨迹变化来检测滑极次数并确定振荡中心的位置。
在短路故障、系统振荡、电压回路断线等情况下，保护不误动作。
保护一般动作于信号；当振荡中心在发电机－变压器组内部，保护I段启动经t1(0.5s)发跳闸命令,动作于解列灭磁；当振荡中心在发电机－变压器组外部，保护II段启动经t2(2s)发信号。
保护装设有电流闭锁装置，用以保证在断路器断开时电流不超过断路器额定失步开断电流。
6、低频累加保护
低频累加保护反应系统频率降低对汽轮机影响的累积效应，保护由灵敏的频率继电器和计数器组成，经出口断路器辅助接点闭锁（即发电机退出运行时低频累加保护也退出运行），累计系统频率低于频率定值47.5Hz的时间，当累计时间达到整定值3000秒时，经延时30秒动作于发信号。
装置在运行时可实时监视：定值，频率f及累计时间的显示。
发变组差动保护、变压器差动保护及高变差动保护是被保护元件内部相间短路故障的主保护，采用比率制动式原理。
区外故障时可靠地躲过各侧CT特性不一致所产生的不平衡电流，区内故障保护灵敏地动作。
为避免在变压器励磁涌流作用下保护误动，保护采用二次谐波闭锁。
保护设有不经二次谐波闭锁差流速断功能，当差动电流达到整定值时瞬间切除故障。
保护具有CT断线闭锁功能（实际未用）。
CT断线判别与发电机差动保护相同。
7、励磁回路过负荷保护
励磁回路过负荷保护用作转子励磁回路过流或过负荷的保护，接成三相式，由定时限和反时限两部分组成。
定时限部分动作电流按正常运行最大额定电流下能可靠返回的条件整定，经时限t1(5s)动作于信号和降低励磁电流（降低励磁电流的功能未用）；反时限部分动作特性按发电机励磁绕组的过负荷能力确定，保护动作于解列灭磁，反时限上限为10秒。
8、发电机转子一点接地保护
发电机转子一点接地保护用于反应发电机转子回路一点接地故障，保护采用乒乓式切换原理，轮流采样转子回路正、负极对地电压，通过求解两个不同的接地回路方程，实时计算转子接地电阻和接地位置。
保护经延时2秒动作于信号。
9、发电机对称过负荷保护
保护装置由定时限和反时限两部分组成，定时限部分经时限5秒动作于信号。
反时限动作特性按发电机承受过负荷电流的能力确定，动作于解列。
保护装置能反应发电机定子的热积累过程。
10、发电机负序过负荷保护
保护装置由定时限和反时限两部分组成，定时限动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流值和躲过最大负荷下负序电流滤过器不平衡的电流值整定，经时限3秒动作于信号。
反时限动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于解列灭磁。
保护装置能反应发电机转子的热积累过程。
11、发电机过电压保护
在发电机并网前，如机端电压达到1.3倍额定值时，发电机过电压经延
时0.5秒动作于解列灭磁。
当发电机并网后，自动退出此保护。
发电机－变压器组是否并网通过主变220KV侧开关辅助接点状态进行判别。