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同步發(fā)電機的故障、不正常運行狀態(tài)及其保護解讀
一、發(fā)電機的故障和不正常運行狀態(tài)
發(fā)電機的故障主要有：定子繞組的相間短路、定子繞組同一相的匝間短路，定子繞組的單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點接地或兩點接地、勵磁回路失去勵磁電流等。
發(fā)電機的不正常運行狀態(tài)主要有：過電流;對稱過負荷和不對稱過負荷、負序過電流和負序過負荷;定子繞組過電壓;轉(zhuǎn)子繞組過負荷;發(fā)電機逆功率;失磁;失步、頻率降低等。
二、發(fā)電機的繼電保護配置及出口方式
(一)幾種出口方式概念
停機，是指斷開發(fā)電機斷路器、滅磁，對汽輪發(fā)電機還要關(guān)閉主汽門，對水輪發(fā)電機還要關(guān)閉導水翼。
解列滅磁，是指斷開發(fā)電機斷路器，滅磁，汽輪機甩負荷。
解列，是指斷開發(fā)電機斷路器，汽輪機甩負荷。
減出力，是指將原動機出力減到給定值。
程序跳閘，對汽輪發(fā)電機來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁，對水輪發(fā)電機，是指首先將導水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁。
(二)保護配置
1.電流速斷保護或縱差動保護
對容量在1MW以上的發(fā)電機應裝設(shè)縱差動保護。 反應定子繞組及引出線的相間短路。保護動作于停機(跳開發(fā)電機出口斷路器、滅磁、關(guān)閉主汽門或水輪機導水翼)。
2.定子繞組匝間短路保護
用于反應定子繞組同一相的匝間短路。當發(fā)電機定于繞組每相有并聯(lián)分支而在中性點側(cè)有各分支的引出端時，應裝設(shè)單繼電器式的橫差動保護;對中性點側(cè)無各分支引出端的大容量發(fā)電機，則采用零序電壓匝間短路保護或反映轉(zhuǎn)子二次諧波并帶有負序功率方向閉鎖的匝間短路保護。
多數(shù)情況下保護動作于停機。
3.后備保護
容量在1MW及以下的發(fā)電機，應裝設(shè)過電流保護，容量在1MW以上的發(fā)電機宜裝設(shè)復合電壓起動的過電流保護;容量在50MW及以上的發(fā)電機可裝設(shè)負序電流保護和單元件低電壓起動的過電流保護，當靈敏度不滿足要求時，可采用低阻抗保護。保護以較短時限動作于母聯(lián)斷路器或分段斷路器(以縮小故障影響范圍)或解列(斷開發(fā)電機出口斷路器)，以較長時限動作于停機。
4.負序電流保護
發(fā)電機應裝設(shè)反應不對稱過負荷、非全相運行和外部不對稱短路故障的負序電流保護。保護動作于信號或解列或程序跳閘(對汽輪發(fā)電機來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁，對水輪發(fā)電機，是指首先將導水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁)。
5.定子繞組單相接地保護
用以反應定子繞組單相接地故障。對于并聯(lián)在發(fā)電機電壓母線上運行的發(fā)電機，當發(fā)電機單相接地電流大于或等于5A時，應裝設(shè)作用于跳閘的零序電流保護;當接地電流小于5A時，則裝設(shè)作用于信號的接地保護，對于發(fā)電機變壓器組，100MW以上，一般應裝設(shè)消弧線圈，將單相接地電流限制在1.0-1.5A以下，而且接地保護應具有100%的保護區(qū)。100MW以下，要求保護區(qū)不小于90%。
6.勵磁回路一點接地和兩點接地保護
對于汽輪發(fā)電機組，應裝設(shè)勵磁回路一點接地保護和兩點接地保護，一點接地保護動作于信號，兩點接地保護動作于停機。對于水輪發(fā)電機應裝設(shè)一點接地保護，且保護動作于停機。
7.失磁保護
對于容量在100MW以下不允許失磁運行的發(fā)電機，當采用直流勵磁機時，應在滅磁開關(guān)斷開時聯(lián)鎖斷開發(fā)電機斷路器，采用半導體勵磁系統(tǒng)時，應裝設(shè)失磁保護。此外，容量在100MW以上的發(fā)電機也應裝設(shè)失磁保護。對于水輪發(fā)電機，保護動作于解列滅磁;對于汽輪發(fā)電機，保護動作于減出力，以便縮短異步運行時間盡快恢復同步運行，在不允許繼續(xù)異步運行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護動作于解列滅磁(斷開發(fā)電機出口斷路器并滅磁)。
8.定于繞組、勵磁繞組過負荷保護
在定子繞組、勵磁繞組上應裝設(shè)定時限和反時限過負荷保護。定時限過負荷保護動作于信號或自動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。
9，過電壓保護
對于水輪發(fā)電機和容量在200MW及以上汽輪發(fā)電機，應裝設(shè)定子過電壓保護。保護動作于解列滅磁。
10.逆功率保護
對于容量在200MW及以上的汽輪發(fā)電機，宜裝設(shè)逆功率保護。保護帶時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。
11.低頻保護
對于容量在300MW及以上的汽輪發(fā)電機應裝設(shè)低頻保護。保護動作于信號并能顯示低頻運行的累計時間。
12.失步保護
對于容量在300MW及以上的發(fā)電機，需裝設(shè)失步保護。保護通常動作于信號或解列。
