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同步發電機的故障、不正常運行狀態及其保護解讀
一、發電機的故障和不正常運行狀態
發電機的故障主要有：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、轉子繞組一點接地或兩點接地、勵磁回路失去勵磁電流等。
發電機的不正常運行狀態主要有：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;轉子繞組過負荷;發電機逆功率;失磁;失步、頻率降低等。
二、發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，是指斷開發電機斷路器、滅磁，對汽輪發電機還要關閉主汽門，對水輪發電機還要關閉導水翼。
解列滅磁，是指斷開發電機斷路器，滅磁，汽輪機甩負荷。
解列，是指斷開發電機斷路器，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，對汽輪發電機來說，是指首先關閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發電機斷路器并滅磁，對水輪發電機，是指首先將導水翼關到空載位置，再跳開發電機斷路器并滅磁。
(二)保護配置
1.電流速斷保護或縱差動保護
對容量在1MW以上的發電機應裝設縱差動保護。 反應定子繞組及引出線的相間短路。保護動作于停機(跳開發電機出口斷路器、滅磁、關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。當發電機定于繞組每相有并聯分支而在中性點側有各分支的引出端時，應裝設單繼電器式的橫差動保護;對中性點側無各分支引出端的大容量發電機，則采用零序電壓匝間短路保護或反映轉子二次諧波并帶有負序功率方向閉鎖的匝間短路保護。
多數情況下保護動作于停機。
3.后備保護
容量在1MW及以下的發電機，應裝設過電流保護，容量在1MW以上的發電機宜裝設復合電壓起動的過電流保護;容量在50MW及以上的發電機可裝設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斷路器或分段斷路器(以縮小故障影響范圍)或解列(斷開發電機出口斷路器)，以較長時限動作于停機。
4.負序電流保護
發電機應裝設反應不對稱過負荷、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(對汽輪發電機來說，是指首先關閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發電機斷路器并滅磁，對水輪發電機，是指首先將導水翼關到空載位置，再跳開發電機斷路器并滅磁)。
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。對于并聯在發電機電壓母線上運行的發電機，當發電機單相接地電流大于或等于5A時，應裝設作用于跳閘的零序電流保護;當接地電流小于5A時，則裝設作用于信號的接地保護，對于發電機變壓器組，100MW以上，一般應裝設消弧線圈，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。100MW以下，要求保護區不小于90%。
6.勵磁回路一點接地和兩點接地保護
對于汽輪發電機組，應裝設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。對于水輪發電機應裝設一點接地保護，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電機，當采用直流勵磁機時，應在滅磁開關斷開時聯鎖斷開發電機斷路器，采用半導體勵磁系統時，應裝設失磁保護。此外，容量在100MW以上的發電機也應裝設失磁保護。對于水輪發電機，保護動作于解列滅磁;對于汽輪發電機，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
對于水輪發電機和容量在200MW及以上汽輪發電機，應裝設定子過電壓保護。保護動作于解列滅磁。
10.逆功率保護
對于容量在200MW及以上的汽輪發電機，宜裝設逆功率保護。保護帶時限動作于信號，經長時限動作于解列。
11.低頻保護
對于容量在300MW及以上的汽輪發電機應裝設低頻保護。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及以上的發電機，需裝設失步保護。保護通常動作于信號或解列。
