第一篇：發電機失磁保護的典型配置方案

發電機失磁保護的典型配置方案

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勵磁系統是同步發電機的重要組成部分，對電力系統及發電機的穩定運行有十分重要的影響。由于勵磁系統相對較為復雜，主要包括勵磁功率單 元和勵磁控制部分，因而勵磁故障的發生率在發電機故障中是較高的。加強失磁保護的研究，找到一個合理而成熟可靠的失磁保護配置方案是十分必要的。

由于失磁保護的判據較多，閉鎖方式和出口方式也較多，因此失磁保護的配置目前在所有發電機保護中最復雜，種類也最多。據國內一發電機保護的大型生產廠家 統計，2000年中，該廠所供的失磁保護配置方案就有20多種。如此之多的配置方案對于現場運行是十分不利的。不僅業主和設計部門難以作出選擇，而且整 定、調試、運行、培訓都變得復雜。這樣，現場運行經驗和運行業績不易取得，無法形成一個典型方案以提高設計、整定效率和運行水平，也不利于保護的成熟和完 善。從電網運行中反映，失磁保護的誤動率較高。

湖北襄樊電廠4臺300MW汽輪發電機組，首次在300MW發電機組上采用國產WFB－100 微機保護，經過近3年的現場運行，其失磁保護在試運行期間發生過誤動作，在采取一定措施后，未再誤動。近年來，失磁保護先后經過數次嚴重故障的考驗和進相 運行實驗，都正確動作。本文將分析該廠失磁保護方案的特點，并以此為典型方案，以供同行借鑒參考。失磁保護的主判據

目前失磁保護使用最多的主判據主要有三種，分別是1）轉子低電壓判據，即通過測量勵磁電壓Ufd是否小于動作值；2）機端低阻抗判據Z＜；3）系統低電壓Um＜。三種判據分別反映轉子側、定子側和系統側的電氣量。2．1 轉子低電壓判據Ufd

早期的整流型和集成電路型保護，采用定勵磁電壓判據，表達式為：

Ufd＜K·Ufd0，Ufd0為空載勵磁電壓，K為小于1的常數。

目前的微機保護，多采用變勵磁電壓判據Ufd（P），即在發電機帶有功P的工況下，根據靜穩極限所需的最低勵磁電壓，來判別是否已失磁。正常運行情況下（包括進相），勵磁電壓不會低于空載勵磁電壓。Ufd（P）判據十分靈敏，能反映出低勵的情況，但整定計算相對復雜。因為Ufd是轉子系統的電氣量，多為直流，而功率P是定子系統的電氣量，為交流量，兩者在一個判據進行比較。如果整定不當很容易導致誤動作。在襄樊電廠1＃機試運行期間就因為該判據整定值偏大而誤動2次。經檢查并結合進相運行試驗數據進行分析發現，整定值K偏大的主要原因是在整定計算中，發電機空載勵磁電壓Ufd0、同步電抗Xd，均采用的是設計值，而設計值與實測值有較大的差別［1］。如襄樊電廠1＃機的設計值Ufd0＝160V，Xd＝1．997（標么值），而實測值Ufd0＝140V，Xd＝1．68（標么值）。由此造成發電機在無功功率較小或進相運行時，Ufd（P）判據落入動作區而誤動。這種情況，在全國其他地區也屢有發生，人們往往因此害怕用此判據。對于水輪機組，由于Xd與Xq的不同，整定計算就更繁瑣一些［2］。

但是勿容置疑的是，該判據靈敏度最高，動作很快。如果掌握好其整定計算方法，在整定計算上充分考慮空載勵磁電壓Ufd0和同步電抗Xd等參數的影響，或在試運行期間加以實驗調整，不僅可以避免誤動作，而且是一個十分有效的判據。能防止事故擴大而被迫停機，特別適用于勵磁調節器工作不穩定的情況。

在機組的進相運行試驗時，一臺機組在進相深度較深時，勵磁調節器2次突然失穩，Ufd（P）判據迅速動作，使勵磁2次成功恢復，避免了切機事故。2次現場記錄如下：

1）動作前，發電機帶有功P＝200MW，無功Q＝－82Mvar，功角δ＝59．3°。繼續加大進相深度時，勵磁調節器失穩，Ufd突然從170V驟減至122V，已低于空載勵磁電壓。Ufd（P）判據迅速動作，發信、減出力并切換廠用電，勵磁調節器工作恢復正常。

2）動作前，發電機帶有功P＝300MW，無功Q＝－50Mvar，功角δ＝61°。這時，無功Q突然從－50Mvar增至－80Mvar，勵磁電壓急劇下降。Ufd（P）判據出口動作，勵磁恢復正常。

2．2 低阻抗判據Z＜

反映發電機機端感受阻抗，當感受阻抗落入阻抗圓內時，保護動作。失磁保護的阻抗圓常見有兩種，一是靜穩邊界圓Z1；另一個是異步圓Z2，如圖1所示。還有介于兩者之間的蘋果圓（主要用于凸極機）。發電機發生低勵、失磁故障后，總是先通過靜穩邊界，然后轉入異步運行。因此，靜穩邊界圓比異步圓靈敏。由于靜穩邊界圓存在第一、二象限的動作區，在進相運行時，當進相較深的時候，有可能誤動。

靜穩邊界圓Z1與縱軸交于A、B兩點，A點為系統阻抗XS，B點為Xd（同步電抗）。在整定計算時，A點系統阻抗XS有時取最大方式下的阻抗，有時取最小方式下的阻抗，B點Xd的取值有時為保證能可靠動作，乘上一個可靠系數K（K一般取1．2）［3］。若機組不將進相運行作為正常運行方式，用以上整定計算方法保護都不會誤動作。但是若將進相運行作為正常的運行方式，整定計算時應充分考慮進相運行對保護的影響，以防止誤動作［4］。

以襄樊電廠4＃機進相實驗數據為依據，計算出在進相深度達到最大時（δ＝65°）的阻抗值，看是否會落入動作區內。如表1.1）若XS取最小系統阻抗（大方式），A點為Xs．min（0，3），B點不乘可靠系數K，則B點為Xd（0，－34）。圓心（0，－15．5），半徑18．5。上表中三種工況所對應的感受阻抗與圓心的距離分別為21．1，20．8，21．8。尚有10％

以上的可靠系數。

2）若XS仍取最小系統阻抗，B點乘可靠系數1．2，B點為1．2 Xd（0，－40．8）。圓心（0，－18．9），半徑21．9。表1中三種工況所對應的感受阻抗與圓心的距離分別為23，23．3，22．6。可靠系數小于5％，幾乎沒有裕度。

3）若XS取最大系統阻抗（小方式），A點為Xs．max（0，4．7），B點不乘可靠系數K，B點為Xd（0，－34）。圓心（0，－14．7），半徑19．4。表1中三種工況所對應的感受阻抗與圓心的距離分別為20．7，20．6，21．76。可靠系

數小于7％，裕度很小。

4）若XS取最大系統阻抗（小方式），B點又乘可靠系數1．2。表1中三種

工況必有誤動作發生。

由此可見，對進相運行的機組，以上第4種整定計算方法不可取。第2、3種整定計算方法，在系統振蕩，進相深度過深，三相不平衡以及機組特性差異等因素 下，也可能造成保護誤動而停機解列。因此，對把進相運行作為正常運行方式的機組，宜采用異步圓跳閘，可有效保證進相運行時不誤動。若采用靜穩圓，須用第1 種整定計算方法，或干脆去掉阻抗圓的第一、二象限部分，取XS＝0，將系統等值為無窮大系統，B點取Xd。這樣不僅整定計算簡化，而且不會造成進

相運行時保護誤動。2．3 系統低電壓判據

反映系統（電廠高壓側母線）三相同時低電壓。本判據主要用來防止由發電機失磁故障引發無功儲備不足的系統電壓崩潰。這種判據在系統容量較小、電廠與系統 聯系薄弱或系統無功不足時，能可靠動作。這種情況往往出現在遠離負荷中心的水電廠或坑口火電廠的建設初期，或水電廠的枯水期［5］。高壓側母線的三相電壓嚴重下降將導致系統穩定運行的破壞，因此須快速跳閘。

當電廠建成后，一般有多臺發電機并聯運行，而且電廠能量外送的輸變電工程也竣工投產，此時，一臺發電機失磁不大可能將高壓側母線電壓Um下降到整定值（0．8～0．85 Un）以下，本判據往往不能動作。因此，在設計失磁保護的邏輯回路時，不應將系統低電壓判據和其他失磁主判據“與”來出口，以免閉鎖失磁機組的停機出口。宜采用當其他失磁主判據滿足時，若系統低電壓判據不滿足，則經一較長延時跳閘；若系統低電壓判據也滿足，則快速跳閘。

對于與系統聯系緊密的電廠和小型機組，本判據完全可以取消。失磁保護典型配置方案

3．1 邏輯回路

典型配置方案采用上節所敘述的三個主判據，并結合PT斷線閉鎖的輔助判據，組成完整的低勵失磁保護。邏輯圖如圖2：

3．2 本方案的特點

Ufd（P）判據直接反映勵磁電壓，最直接地反映了 一切低勵和失磁故障；變勵磁低電壓判據也是最靈敏，動作最快的主判據，是三個主判據中唯一能可靠地反映低勵故障的判據。因此，典型配置中選用這一判據，不 僅可通過延時發信、減出力等（或切換勵磁），可能使勵磁恢復正常，或值班員采取措施以恢復勵磁；同時也作為跳閘的必要條件。

失磁保護的三個主判據，其靈敏度從高到低依次為轉子低電壓、阻抗圓Z＜、系統低電壓。鑒于系統低電壓判據在較多情況下并不能可靠動作，因此不能將它作為跳閘出口的必要條件，而是作為加速跳閘的因素。

本典型方案將轉子低電壓“與”阻抗圓Z＜判據，經一較長延時t3出口跳閘；若系統低電壓判據又同時滿足，表示系統無功儲備已不足，則不經長延時t3，而是經短延時t2出口跳閘。本典型方案并不簡化，主要適用于大型機組和對系統影響很大的機組。在實際運用中，可盡可能地簡化。對于與系統聯系緊密的電廠，可省去系統低電壓判據。對系統影響較小的中小型機組，可只用阻抗圓Z＜判據。3．3 現場運行情況

采用本配置方案的失磁保護在湖北襄樊電廠4臺300MW汽輪發電機組上已投運3年，在試運行期間，失磁保護轉子低電壓判據曾幾次誤動作［1］，經重新計算和調整其整定值，保護不再誤動。其后的運行中，由于勵磁調節器工作不穩定，反復故障，失磁保護多次正確動作，成功地切除故障。特別是轉子低電壓判據能迅速發信、減出力等，有時能使勵磁恢復正常，避免停機事故。

如在2000年3月，3＃機Ufd（P）判據動作發信，運行人員迅速將勵磁調節改為手動方式，使勵磁恢復正常。后經檢查，勵磁調節器的機籠插槽接觸不好，使CPU故障，觸發脈沖丟失兩相。

其后，2000年7月，3＃機勵磁調節器再次故障，勵磁變過流保護動作，轉子低電壓判據動作，勵磁仍不能恢復正常，最后阻抗圓Z＜判據動作停機。經檢查，勵磁調節器的CPU損壞。更換勵磁柜CPU插件。

2001年4月，4＃機勵磁調節器的CPU損壞，勵磁調節器發故障信號，隨后轉子低電壓判據動作，阻抗圓動作停機。退出該勵磁柜，更換勵磁柜機籠、CPU插件、網卡等。

3．4 與其他配置方案的比較

目前失磁保護配置方案很多，不下20多種。其主判據也不外乎上節所說的幾種，主要是邏輯組合與閉鎖方式的差別。除本文所提的配置方案外，目前大機組上應 用較廣泛的方案有：采用靜穩邊界圓發信，異步圓跳閘。這種方案主要是擔心轉子低電壓判據太靈敏，易誤動。靜穩圓與異步圓從原理上沒有很大的差別，反映的都 是機端感受阻抗，只是靜穩圓比異步圓靈敏一些，動作稍快一些。如果用靜穩邊界圓發信，到減出力或采取措施，恐怕已不能使勵磁恢復正常了，停機事故將在所難 免。另外靜穩圓與異步圓都采用定子側判據，可靠性顯然不如轉子側和定子側判據“與”出口跳閘。而且轉子側判據是最直接的，任何低勵失磁故障都首先來自轉子 側，然后影響到定子側，再波及系統側。結論

本文所提出的失磁保護方案，經歷了實際運行

中多種類型低勵失磁故 障的考驗和進相運行實驗，具有良好的運行業績。我省將它作為典型配置方案，運用于近年來新建、改造的大型機組保護中。采用典型配置，不僅給設計、整定、調 試、運行帶來很大方便，而且便于技術的成熟和運行經驗的提高。

另外需指出的是，失磁保護對整定計算的要求較高，如整定不當，易造成誤動作，尤其是Ufd（P）判據。本典型方案主要適用于大型機組和對系統影響很大的機組。在實際運用中，并非所有的判據都一定要采用。合理地簡化不僅利于整定和運行，也可最終減少誤動發生的可能性。

參考文獻：

［1］ 殷建剛,彭豐.發電機失磁保護的動作分析和整定計算的研究［J］.繼電器，2000,（7）.［2］ 姚晴林，張學深，張項安．微機UL－P型轉子低電壓失磁繼電器動作方程及整定計算的研究［J］．繼電器，2000，（7）． ［3］ 崔家佩，孟慶炎，等．電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算［M］．北京：水利電力出版社，1993． ［4］ 殷建剛，彭豐，等．進相運行對發電機變壓器保護的影響的討論［J］．湖北電力，2001，（1）

［5］ 王維儉．電氣主設備繼電保護原理與應用［M］．北京：中國電力出版社，1996．

第二篇：發電機失磁保護的典型配置方案

發電機失磁保護的典型配置方案 引言

勵磁系統是同步發電機的重要組成部分，對電力系統及發電機的穩定運行有十分重要的影響。由 于勵磁系統相對較為復雜，主要包括勵磁功率單元和勵磁控制部分，因而勵磁故障的發生率在發電機故障中是較高的。加強失磁保護的研究，找到一個合理而成熟可 靠的失磁保護配置方案是十分必要的。

由于失磁保護的判據較多，閉鎖方式和出口方式也較多，因此失磁保護的配置目前在所有發電機保護中最復雜，種類也最多。據國內一發電機保護的大型生產廠 家統計，2000年中，該廠所供的失磁保護配置方案就有20多種。如此之多的配置方案對于現場運行是十分不利的。不僅業主和設計部門難以作出選擇，而且整 定、調試、運行、培訓都變得復雜。這樣，現場運行經驗和運行業績不易取得，無法形成一個典型方案以提高設計、整定效率和運行水平，也不利于保護的成熟和完 善。從電網運行中反映，失磁保護的誤動率較高。

湖北襄樊電廠4臺300MW汽輪發電機組，首次在300MW發電機組上采用國產WFB－100微機保護，經過近3年的現場運行，其失磁保護在試運行期 間發生過誤動作，在采取一定措施后，未再誤動。近年來，失磁保護先后經過數次嚴重故障的考驗和進相運行實驗，都正確動作。本文將分析該廠失磁保護方案的特 點，并以此為典型方案，以供同行借鑒參考。失磁保護的主判據

目前失磁保護使用最多的主判據主要有三種，分別是

1）轉子低電壓判據，即通過測量勵磁電壓Ufd是否小于動作值； 2）機端低阻抗判據Z＜；

3）系統低電壓Um＜。三種判據分別反映轉子側、定子側和系統側的電氣量。2．1 轉子低電壓判據Ufd

早期的整流型和集成電路型保護，采用定勵磁電壓判據，表達式為：

Ufd＜K·Ufd0，Ufd0為空載勵磁電壓，K為小于1的常數。

目前的微機保護，多采用變勵磁電壓判據Ufd（P），即在發電機帶有功P的工況下，根據靜穩極限所需的最低勵磁電壓，來判別是否已失磁。正常運行情況下（包括進相），勵磁電壓不會低于空載勵磁電壓。Ufd（P）判據十分靈敏，能反映出低勵的情況，但整定計算相對復雜。因為Ufd是轉子系統的電氣量，多為直流，而功率P是定子系統的電氣量，為交流量，兩者在一個判據進行比較。如果整定不當很容易導致誤動作。

在襄樊電廠1＃機試運行期間就因為該判據整定值偏大而誤動2次。經檢查并結合進相運行試驗數據進行分析發現，整定值K偏大的主要原因是在整定計算中，發電機空載勵磁電壓Ufd0、同步電抗Xd，均采用的是設計值，而設計值與實測值有較大的差別［1］。如襄樊電廠1＃機的設計值Ufd0＝160V，Xd＝1．997（標么值），而實測值Ufd0＝140V，Xd＝1．68（標么值）。由此造成發電機在無功功率較小或進相運行時，Ufd（P）判據落入動作區而誤動。這種情況，在全國其他地區也屢有發生，人們往往因此害怕用此判據。對于水輪機組，由于Xd與Xq的不同，整定計算就更繁瑣一些［2］。

但是勿容置疑的是，該判據靈敏度最高，動作很快。如果掌握好其整定計算方法，在整定計算上充分考慮空載勵磁電壓Ufd0和同步電抗Xd等參數的影響，或在試運行期間加以實驗調整，不僅可以避免誤動作，而且是一個十分有效的判據。能防止事故擴大而被迫停機，特別適用于勵磁調節器工作不穩定的情況。

在機組的進相運行試驗時，一臺機組在進相深度較深時，勵磁調節器2次突然失穩，Ufd（P）判據迅速動作，使勵磁2次成功恢復，避免了切機事故。2次現場記錄如下：

1）動作前，發電機帶有功P＝200MW，無功Q＝－82Mvar，功角δ＝59．3°。繼續加大進相深度時，勵磁調節器失穩，Ufd突然從170V驟減至122V，已低于空載勵磁電壓。Ufd（P）判據迅速動作，發信、減出力并切換廠用電，勵磁調節器工作恢復正常。

2）動作前，發電機帶有功P＝300MW，無功Q＝－50Mvar，功角δ＝61°。這時，無功Q突然從－50Mvar增至－80Mvar，勵磁電壓急劇下降。Ufd（P）判據出口動作，勵磁恢復正常。

2．2 低阻抗判據Z＜

反映發電機機端感受阻抗，當感受阻抗落入阻抗圓內時，保護動作。失磁保護的阻抗圓常見有兩種，一是靜穩邊界圓Z1；另一個是異步圓Z2，如圖1所示。還有介于兩者之間的蘋果圓（主要用于凸極機）。發電機發生低勵、失磁故障后，總是先通過靜穩邊界，然后轉入異步運行。因此，靜穩邊界圓比異步圓靈敏。由于靜穩邊界圓存在第一、二象限的動作區，在進相運行時，當進相較深的時候，有可能誤動。

靜穩邊界圓Z1與縱軸交于A、B兩點，A點為系統阻抗XS，B點為Xd（同步電抗）。在整定計算時，A點系統阻抗XS有時取最大方式下的阻抗，有時取最小方式下的阻抗，B點Xd的取值有時為保證能可靠動作，乘上一個可靠系數K（K一般取1．2）［3］。若機組不將進相運行作為正常運行方式，用以上整定計算方法保護都不會誤動作。但是若將進相運行作為正常的運行方式，整定計算時應充分考慮進相運行對保護的影響，以防止誤動作［4］。

以襄樊電廠4＃機進相實驗數據為依據，計算出在進相深度達到最大時（δ＝65°）的阻抗值，看是否會落入動作區內。如表1.1）若XS取最小系統阻抗（大方式），A點為Xs．min（0，3），B點不乘可靠系數K，則B點為Xd（0，－34）。圓心（0，－15．5），半徑18．5。上表中三種工況所對應的感受阻抗與圓心的距離分別為21．1，20．8，21．8。尚有10％以上的可靠系數。

2）若XS仍取最小系統阻抗，B點乘可靠系數1．2，B點為1．2 Xd（0，－40．8）。圓心（0，－18．9），半徑21．9。表1中三種工況所對應的感受阻抗與圓心的距離分別為23，23．3，22．6。可靠系數小于5％，幾乎沒有裕度。

3）若XS取最大系統阻抗（小方式），A點為Xs．max（0，4．7），B點不乘可靠系數K，B點為Xd（0，－34）。圓心（0，－14．7），半徑19．4。表1中三種工況所對應的感受阻抗與圓心的距離分別為20．7，20．6，21．76。可靠系數小于7％，裕度很小。

4）若XS取最大系統阻抗（小方式），B點又乘可靠系數1．2。表1中三種工況必有誤動作發生。

由此可見，對進相運行的機組，以上第4種整定計算方法不可取。第2、3種整定計算方法，在系統振蕩，進相深度過深，三相不平衡以及機組特性差異等因素 下，也可能造成保護誤動而停機解列。因此，對把進相運行作為正常運行方式的機組，宜采用異步圓跳閘，可有效保證進相運行時不誤動。若采用靜穩圓，須用第1 種整定計算方法，或干脆去掉阻抗圓的第一、二象限部分，取XS＝0，將系統等值為無窮大系統，B點取Xd。這樣不僅整定計算簡化，而且不會造成進相運行時保護誤動。2．3 系統低電壓判據

反映系統（電廠高壓側母線）三相同時低電壓。本判據主要用來防止由發電機失磁故障引發無功儲備不足的系統電壓崩潰。這種判據在系統容量較小、電廠與系 統聯系薄弱或系統無功不足時，能可靠動作。這種情況往往出現在遠離負荷中心的水電廠或坑口火電廠的建設初期，或水電廠的枯水期［5］。高壓側母線的三相電壓嚴重下降將導致系統穩定運行的破壞，因此須快速跳閘。

當電廠建成后，一般有多臺發電機并聯運行，而且電廠能量外送的輸變電工程也竣工投產，此時，一臺發電機失磁不大可能將高壓側母線電壓Um下降到整定值（0．8～0．85 Un）以下，本判據往往不能動作。因此，在設計失磁保護的邏輯回路時，不應將系統低電壓判據和其他失磁主判據“與”來出口，以免閉鎖失磁機組的停機出口。宜采用當其他失磁主判據滿足時，若系統低電壓判據不滿足，則經一較長延時跳閘；若系統低電壓判據也滿足，則快速跳閘。

對于與系統聯系緊密的電廠和小型機組，本判據完全可以取消。失磁保護典型配置方案

3．1 邏輯回路

典型配置方案采用上節所敘述的三個主判據，并結合PT斷線閉鎖的輔助判據，組成完整的低勵失磁保護。邏輯圖如圖2：

3．2 本方案的特點

Ufd（P）判據直接反映勵磁電壓，最直接地反映了一切低勵和失磁故障；變勵磁低電壓判據也是最靈敏，動作最快的主判據，是三個主判據中唯一能可靠地反映低勵故障的判 據。因此，典型配置中選用這一判據，不僅可通過延時發信、減出力等（或切換勵磁），可能使勵磁恢復正常，或值班員采取措施以恢復勵磁；同時也作為跳閘的必 要條件。

失磁保護的三個主判據，其靈敏度從高到低依次為轉子低電壓、阻抗圓Z＜、系統低電壓。鑒于系統低電壓判據在較多情況下并不能可靠動作，因此不能將它作為跳閘出口的必要條件，而是作為加速跳閘的因素。

本典型方案將轉子低電壓“與”阻抗圓Z＜判據，經一較長延時t3出口跳閘；若系統低電壓判據又同時滿足，表示系統無功儲備已不足，則不經長延時t3，而是經短延時t2出口跳閘。本典型方案并不簡化，主要適用于大型機組和對系統影響很大的機組。在實際運用中，可盡可能地簡化。對于與系統聯系緊密的電廠，可省去系統低電壓判據。對系統影響較小的中小型機組，可只用阻抗圓Z＜判據。3．3 現場運行情況

采用本配置方案的失磁保護在湖北襄樊電廠4臺300MW汽輪發電機組上已投運3年，在試運行期間，失磁保護轉子低電壓判據曾幾次誤動作［1］，經重新計算和調整其整定值，保護不再誤動。其后的運行中，由于勵磁調節器工作不穩定，反復故障，失磁保護多次正確動作，成功地切除故障。特別是轉子低電壓判據能迅速發信、減出力等，有時能使勵磁恢復正常，避免停機事故。

如在2000年3月，3＃機Ufd（P）判據動作發信，運行人員迅速將勵磁調節改為手動方式，使勵磁恢復正常。后經檢查，勵磁調節器的機籠插槽接觸不好，使CPU故障，觸發脈沖丟失兩相。

其后，2000年7月，3＃機勵磁調節器再次故障，勵磁變過流保護動作，轉子低電壓判據動作，勵磁仍不能恢復正常，最后阻抗圓Z＜判據動作停機。經檢查，勵磁調節器的CPU損壞。更換勵磁柜CPU插件。

2001年4月，4＃機勵磁調節器的CPU損壞，勵磁調節器發故障信號，隨后轉子低電壓判據動作，阻抗圓動作停機。退出該勵磁柜，更換勵磁柜機籠、CPU插件、網卡等。3．4 與其他配置方案的比較

目前失磁保護配置方案很多，不下20多種。其主判據也不外乎上節所說的幾種，主要是邏輯組合與閉鎖方式的差別。除本文所提的配置方案外，目前大機組上 應用較廣泛的方案有：采用靜穩邊界圓發信，異步圓跳閘。這種方案主要是擔心轉子低電壓判據太靈敏，易誤動。靜穩圓與異步圓從原理上沒有很大的差別，反映的 都是機端感受阻抗，只是靜穩圓比異步圓靈敏一些，動作稍快一些。如果用靜穩邊界圓發信，到減出力或采取措施，恐怕已不能使勵磁恢復正常了，停機事故將在所 難免。另外靜穩圓與異步圓都采用定子側判據，可靠性顯然不如轉子側和定子側判據“與”出口跳閘。而且轉子側判據是最直接的，任何低勵失磁故障都首先來自轉 子側，然后影響到定子側，再波及系統側。結論

本文所提出的失磁保護方案，經歷了實際運行

中多種類型低勵失磁故障的考驗和進相運行實驗，具 有良好的運行業績。我省將它作為典型配置方案，運用于近年來新建、改造的大型機組保護中。采用典型配置，不僅給設計、整定、調試、運行帶來很大方便，而且 便于技術的成熟和運行經驗的提高。

另外需指出的是，失磁保護對整定計算的要求較高，如整定不當，易造成誤動作，尤其是Ufd（P）判據。本典型方案主要適用于大型機組和對系統影響很大的機組。在實際運用中，并非所有的判據都一定要采用。合理地簡化不僅利于整定和運行，也可最終減少誤動發生的可能性。

第三篇：發電機失磁后的機端測量阻抗

?Ed?XjId??Uf?UsI??XjIs?

?——發電機端的相電壓 Uf ?Ed——發電機的同步電勢 ?——無窮大系統的相電壓 UsI——發電機的定子電流

Xd——發電機的同步電抗

Xs——發電機與系統之間的聯系電抗 ?——受端的功率因數角

??—— E d 和 U ? s之間的夾角（即功角）

根據電機學中的分析，發電機送到受端的功率W?P?jQ分別為：

P?EdUssin?X?EdUsUs2 Q?cos??X?X???tg?1QP正常運行時，??90?。一般當不考慮勵磁調節器的影響時，??90?為穩定運行的極限，??90?后，發電機失步。

發電機失磁以前，向系統送出無功功率，?角為正，測量阻抗位于第一象限。失磁以后，隨著無功功率的變化，?角由正值變為負值，因此測量阻抗也沿著圓周隨之由第一象限過渡到第四象限。

失磁保護的構成方式：

根據發電機容量和勵磁方式的不同，失磁保護有如下兩種：

1、利用自動滅磁開關聯鎖跳開發電機斷路器。

實際上發電機失磁并不都是由于自動滅磁開關跳開而引起的，特別是當采用半導體勵磁系統時，由于半導體元件或回路的故障而引起發電機失磁是可能的，而在這種情況下保護將不能動作。因此這種保護方式一半用于容量在100MW以下帶直流勵磁機的水輪發電機以及不允許失磁運行的汽輪發電機上。

2、利用失磁后發電機定子各參數變化的特點構成失磁保護 發電機定子參數的變化如下：機端測量阻抗由第一象限進入第四象限，無功功率改變方向，機端電壓下降，功角?增大，勵磁電壓降低等。

你摟住我的雙肩，輕聲說抱歉，我抬起頭看你的臉，看見深深的疲倦，這一次你竟然沒有掉眼淚，這一次也好象顯得特別黑，這才了解你原來也能這樣決裂。

你說你從不后悔，愛過這一回，只是我倆沒有明天，愛得越深越有罪，我知道你不是存心要辯解，我知道你一定也不能睡，決定之前你不知壓下多少傷悲。

愛無罪，再過一百年我都這樣認為，活著本來就很累，誰又能保證自己永不犯罪。愛無罪，為她吃盡苦頭我也無所謂。如果一定要心碎，是我的勇氣能為你把心碎。

發電機——變壓器組繼電保護的特點：

由于發電機和變壓器的成組連接，相當于一個工作元件，因此，就能夠把發電機和變壓器中某些性能相同的保護合并成一個對全組公用的保護。

發電機－變壓器組縱聯差動保護的特點：

（1）當發電機和變壓器之間無斷路器是，一般裝設整組共用的縱差動保護，但對大容量的發電機組，發電機應補充裝設單獨的縱差動保護。

對于水輪發電機和繞組直接冷卻的汽輪發電機，當公用的差動保護整定值大于1.5倍發電機額定電流時，發電機也應補充裝設單獨的縱差動保護。

（2）當發電機與變壓器之間有斷路器時，發電機和變壓器應分別裝設縱差動保護。

（3）當發電機與變壓器之間有分支線時，應把分支線也包括在差動保護。范圍內，這時分支線上電流互感器的變比應與發電機回路的相同

對于發電機－變壓器組，由于發電機與系統之間沒有電的聯系，因此，發電機定子接地保護就可以簡化。

對于發電機－變壓器組，其發電機的中性點一般不接地或經消弧線圈接地。

根據故障及異常運行狀態的性質，發電機保護可動作于：

1、停機，即斷開發電機斷路器，滅磁，關閉汽輪機主汽門或水輪機導水翼。

2、解列并滅磁，即斷開發電機斷路器，滅磁，原動機甩負荷。

3、解列，即斷開發電機斷路器，原動機甩負荷。

4、減出力，即將原動機負荷減到給定值。

5、縮小故障影響范圍，例如雙母線斷開母線斷路器等。

6、發出聲光信號

7、程序跳閘，即首先關閉原動機主汽門或導水翼，待逆功率繼電器動作后，再斷開斷路器并滅磁。

發電機縱聯差動保護原理： 發電機縱聯差動保護接線：在中性點側裝設一組電流互感器；在機端引出線靠近斷路器處裝設另外一組電流互感器，所以它的保護范圍是定子繞組及其引出線。

發電機縱聯差動保護的特點與評價：

（1）由于被保護對象是定子繞組，因此，當定子一相繞組發生匝間短路時，繞組兩端的電流仍相同，流入差動繼電器的差回路電流只有不平衡電流，差動繼電器不會動作，故它不能反映匝間短路。（2）當在發電機定子繞組不同地點發生相間短路時，由于定子繞組各點感應電動勢不同及短路回路阻抗不同，所以短路電流大小就不一樣。

（3）由于發電機電壓系統的中性點一般為不接地或經大阻抗接地的，單相接地時的短路電流很小，縱差保護不能動作，故必須設置獨立的定子單相接地保護。

第四篇：發電機保護習題

發電機保護

一、選擇題

1.發電機解列的含義是(B)。

A：斷開發電機斷路器、滅磁、甩負荷

B:斷開發電機斷路器、甩負荷

C:斷開發電機斷路器、滅磁

2．*汽輪發電機解列滅磁的含義是(A、B、C)。

A：斷開發電機斷路器

B：滅磁

C：汽輪機甩負荷

D：發聲光信號

3．發電機出口發生三相短路時的輸出功率為(C)。

A：額定功率

B：功率極限

C：零

4．發電機裝設縱聯差動保護，它作為(C)保護。

A：定子繞組的匝間短路

B：定子繞組的相間短路

C：定子繞組及其引出線的相間短路

5.發電機比率制動的差動繼電器，設置比率制動原因是(B)。

A：提高內部故障時保護動作的可靠性

B：使繼電器動作電流隨外部不平衡電流增加而提高

C：使繼電器動作電流不隨外部不平衡電流增加而提高

D：提高保護動作速度

6．單元件橫差保護是利用裝在雙Y型定子繞組的兩個中性點聯線的一個電流互感器向一個橫差電流繼電器供電而構成。其作用是(B)。

A：定子繞組引出線上發生兩相短路其動作

B：當定子繞組相間和匝間發生短路時其動作

C：在機端出口發生三相短路時其動作

7．對于定子繞組采用雙星型接線的發電機，如能測量到雙星形中性點之間的電流，便可采用單元件橫差保護，該保護(C)。

A：既能反應發電機定子繞組的相間短路，又能反應定子繞組的匝間短路

B：既能反應發電機定子繞組的匝間短路，又能反應定子繞組的開焊故障

C：上述幾種故障均能反應

8、利用縱向零序電壓構成的發電機匝間保護，為了提高其動作的可靠性，則應在保護的交流輸入回路上（C）

A：加裝2次諧波濾過器

B：加裝5次諧波濾過器

C：加裝3次諧波濾過器

D：加裝高次諧波濾過器

9．機端電壓為18000V的30萬KW汽輪發電機的允許接地電流最大為(A)。

A：

1A

B：3A

C：4A

10．定子繞組中性點不接地的發電機，當發電機出口側A相接地時，發電機中性點的電壓為(A)。

A：相電壓

B：相電壓

C：相電壓

D：零

11．發電機正常運行時，其(B)。

A：機端三次諧波電壓大于中性點三次諧波電壓

B：機端三次諧波電壓小于中性點三次諧波電壓

C：機端三次諧波電壓與中性點三次諧波電壓相同

12．由反應基波零序電壓和利用三次諧波電壓構成的100％定子接地保護，其基波零序電壓元件的保護范圍是(B)。

A：由中性點向機端的定子繞組的85％～90％

B：由機端向中性點的定子繞組的85％～90％

C：100％的定子繞組

D：由中性點向機端的定子繞組的50%線匝

13．利用基波零序電壓的發電機定子單相接地保護(C)。

A：不靈敏

B：無死區

C：有死區

D：靈敏

14．當在距離發電機中性點70%處發生定子單相接地時，發電機端電壓互感器開口三角形側的零序電壓為（B）。

A.100伏

B.70伏

C.30伏

15．發電機定子繞組過電流保護的作用是：(C)。

A：反應發電機內部故障

B：反應發電機外部故障

C：反應發電機外部故障，并作為發電機縱差保護的后備

16．發電機復合電壓起動的過電流保護在(A)低電壓起動過電流保護。

A：反應對稱短路及不對稱短路時靈敏度均高于過電流保護

B：反應對稱短路靈敏度相同但反應不對稱短路時靈敏度高于過電流保護

C：反應對稱短路及不對稱短路時靈敏度相同只是接線簡單

D：反應不對稱短路靈敏度相同但反應對稱短路時靈敏度均高于過電流保護

17．發電機、變壓器的阻抗保護，(A)有電壓回路斷線閉鎖。

A：應

B：可

C：宜

D：不能

18．發電機在電力系統發生不對稱短路時，在轉子中就會感應出(B)電流。

A．50Hz

B：100Hz

C：150Hz

19．發電機反時限負序電流保護的動作時限是(C)。

A：無論負序電流大或小，以較長的時限跳閘

B：無論負序電流大或小，以較短的時限跳閘

C：當負序電流大時以較短的時限跳閘；當負序電流小時以較長的時限跳閘

20．發電機的負序過流保護主要是為了防止(B)。

A：損壞發電機的定子線圈

B：損壞發電機的轉子

C：損壞發電機的勵磁系統

21．定子繞組中出現負序電流對發電機的主要危害是(A)。

A：由負序電流產生的負序磁場以2倍的同步轉速切割轉子，在轉子上感應出流經轉子本體、槽楔和阻尼條的100Hz電流，使轉子端部、護環內表面等部位過熱而燒傷

B：由負序電流產生的負序磁場以2倍的同步轉速切割定子鐵芯，產生渦流燒壞定子鐵芯

C：負序電流的存在使定子繞組過電流，長期作用燒壞定子線棒

22．發電機轉子繞組兩點接地對發電機的主要危害之一是(A)

A：破壞了發電機氣隙磁場的對稱性，將引起發電機劇烈振動，同時無功功率降低

B：無功功率出力增加

C：轉子電流被地分流，使流過轉子繞組的電流減少

D：轉子電流增加，致使轉子繞組過電流

23．汽輪發電機勵磁回路一點接地保護動作后，作用于(C)。

A：全停

B：解列、滅磁

C：發信號

24．發電機失磁會對電力系統產生下列影響：(A、C)。

A：造成系統電壓下降

B：在系統中產生很大的負序電流

C：可能造成系統中其他發電機過電流

25．汽輪發電機完全失磁后，將出現(A)。

A：發電機有功功率基本不變，吸收無功功率，定子電流增大

B：發電機無功功率基本不變，有功功率減少，定子電流減小

C：發電機有功功率基本不變，定子電壓升高，但定子電流減小

26．發電機失磁后，需從系統中吸取(C)功率，將造成系統電壓下降。

A：有功和無功

B：有功

C：無功

27．大型汽輪發電機要配置逆功率保護，目的是（B）

A：防止主汽門關閉后，汽輪機反轉；

B：防止主汽門關閉后，長期電動機運行造成汽輪機尾部葉片過熱；

C：防止主汽門關閉后，發電機失步；

D：防止主汽門關閉后，發電機轉子過熱。

28．發電機逆功率保護的主要作用是(C)。

A：防止發電機在逆功率狀態下損壞

B：防止系統發電機在逆功率狀態下產生振蕩

C：防止汽輪機在逆功率狀態下損壞

D：防止汽輪機及發電機在逆功率狀態下損壞

29．*大型汽輪發電機要配置逆功率保護，目的是(B，D)。

A：防止系統在發電機逆功率狀態下產生振蕩

B：防止主汽門關閉后，長期電動機運行造成汽輪機尾部葉片過熱

C：防止主汽門關閉后，發電機失步

D：防止汽輪機在逆功率狀態下損壞

30．形成發電機過勵磁的原因可能是(C)。

A：發電機出口短路，強行勵磁動作，勵磁電流增加

B：汽輪發電機在啟動低速預熱過程中，由于轉速過低產生過勵磁

C：發電機甩負荷，但因自動勵磁調節器退出或失靈，或在發電機啟動低速預熱轉子時，誤加勵磁等

31．發電機變壓器的非電量保護，應該(C)。

A：設置獨立的電源回路(包括直流空氣小開關及直流電源監視回路)，出口回路與電氣量保護公用

B：設置獨立的電源回路及出口跳閘回路，可與電氣量保護安裝在同一機箱內

C：設置獨立的電源回路和出口跳閘回路，且在保護柜上的安裝位置也應相對獨立

二、判斷題

1．發電機定子繞組的故障主要是指定子繞組的相間短路、匝間短路和接地短路。

（√）

2．發電機裝設縱聯差動保護，它是作為定子繞組及其引出線的相間短路保護。

(√)

3．發電機的比率制動式縱差保護對發電機匝間短路無保護作用。(√)

4．發電機不完全差動保護只對定子繞組相間短路有保護作用，而對繞組匝間短路不起作用。（×）

5．反應發電機定子匝間短路的零序電壓保護裝置，其零序電壓可從機端電壓互感器原邊中性點與發電機中性直接連接TV的付邊開口三角形繞組獲得

。（√）

6．發電機匝間保護零序電壓的接入，應用兩根線，不得利用兩端接地的方法代替其中一根線，以免兩接地點之間存在著電位差，致使零序電壓繼電器誤動。(√)

7．利用縱向零電壓構成的發電機匝間保護，要求在保護的交流輸入回路上加裝3次諧波濾過器。(√)

8．發電機機端定子繞組接地，對發電機的危害比其他位置接地危害要大，這是因為機端定子繞組接地流過接地點的故障電流及非故障相對地電壓的升高，比其他位置接地時均大。(√)

9．100MW及以上發電機定子繞組單相接地后，只要接地電流不超過5A，可以繼續運行。（×）

10．發電機中性點處發生單相接地時，機端零序電壓為

(相電動勢)；機端發生單相接地時，零序電壓為零。（×）

11．發電機中性點處發生單相接地時，機端的零序電壓為0V。(√)

12．發電機定子單相繞組在中性點附近接地時，機端3次諧波電壓大于中性點的3次諧波電壓。(√)

13．發電機正常運行時，其機端3次諧波電壓大于中性點的3次諧波電壓。（×）

14．阻抗保護可作為變壓器或發電機內部短路時有足夠靈敏度的后備保護。（×）

15．發電機負序電流保護的作用是為了提高不對稱短路時電流元件的靈敏度。

（√）

16．發電機負序反時限保護是發電機轉子負序燒傷的唯一主保護，所以該保護電流動作值和時限與系統后備保護無關。(√)

17．發電機勵磁回路一點接地保護動作后，一般作用于全停。（×）

18.對于汽輪發電機當發電機失磁后如失磁保護的動作立即切機。（×）

19．發電機—變壓器組的過勵磁保護應裝在機端，當發電機與變壓器的過勵磁特性相近時，該保護的整定值應按額定電壓較低的設備(發電機或變壓器)的磁密來整定，這樣對兩者均有保護作用。(√)

20．現代大型發電機變壓器組均設有非全相運行保護，是因為發電機負序電流反限保護動作時間長，當發—變組非全相運行時，可能導致相鄰線路對側的保護搶先動作，擴大事故范圍。(√)

21．發電機逆功率保護主要保護汽輪機。(√)

22．發電機逆功率保護是用來保護發電機的保護類型之一。（×）

三、填空題

1．發電機—變壓器組應裝設雙重快速保護，即裝設發電機縱聯差動保護，變壓器縱聯差動保護和發電機—變壓器組共用縱聯差動保護這只適應于容量在(300MW)及以上的汽輪發電機—變壓器組。

2．發電機定子完全差動保護不能反應定子（內部匝間短路）和（分支開焊）故障。

3．發電機縱差保護是(相間短路)的主保護，其保護范圍是(發電機中性點電流互感器與發電機出口電流互感器之間)。

4．發電機或發電機—變壓器組縱差保護的動作電流整定值大于發電機的額定電流，應裝設(電流回路斷線監視)裝置，(斷線)后動作于信號。

5．發電機不完全縱差對定子繞組相間短路和(匝間短路)有保護作用，并能兼顧(分支開焊)故障。容量不大于50MW，額定電壓為6.3kV的發電機接地電流允許值為(4A)；容量125～200MW，額定電壓為13.8～15.75kV的非氫冷發電機接地電流允許值為(2A)。

6．發電機橫差保護是定子繞組(匝間短路)的主保護，兼做定子繞組(開焊)保護。它動作與否取決于(定子雙星形繞組中性點連線)電流的大小。

7．利用縱向零序電壓構成的發電機匝間保護，為了提高其動作的可靠性，在保護的交流輸入回路上加裝(3)次諧波濾波器。

8．發電機在（定子繞組機端）發生單相接地時，機端零序電壓為相電壓，在（定子繞組中性點處）發生單相接地時，機端零序電壓為零。

9．利用基波零序電壓的發電機定子單相接地保護不能作為(100％定子接地)保護，有死區。

10．由反應基波零序電壓和利用3次諧波電壓構成的100％定子接地保護，其基波零序電壓元件的保護范圍是由機端到中性點的定子繞組的(85％～95％)。

11．雙頻式100%發電機定子接地保護是由（基波零序）電壓和（三次諧波）電壓共同構成的。

12．發電機勵磁回路接地保護，分為(一點接地)保護和(兩點接地)保護。

13．發電機短路故障后備保護，主要作為(發電機外部(相間)短路和發電機主保護)的后備保護。

14．當發電機帶有不對稱負荷或系統中發生不對稱故障時，在定子繞組中將有（負序電流)，在發電機中產生(反向)的旋轉磁場，于是在轉子中產生倍頻電流，引起附加損耗，導致轉子過熱。

15．發電機定子繞組中的負序電流對發電機的危害主要是引起(在轉子回路中感應出倍頻電流或轉子發熱)和(引起100Hz的轉子振動)。

16．發電機在電力系統發生不對稱短路時，在(轉子)中就會感應出(100Hz)電流。

17．為防止發電機轉子遭負序電流灼傷，需裝設完善的(負序電流)保護。

18．大型發電機要配置逆功率保護，目的是(為了防止汽輪機斷汽后，由于鼓風損失，汽輪機尾部葉片有可能過熱使汽輪機遭到損壞)。

19．發電機解列滅磁的含義是(斷開發電機斷路器)、滅磁、(汽輪機甩負荷)。

四、簡答題

1．在<繼電保護和安全自動裝置技術規程)中關于“停機”的含義是什么?

答：停機一斷開發電機斷路器、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。

2．發電機故障的類型有哪幾種?

答：1)定子繞組相間短路；2)定子繞組一相的匝間短路；

3)定子繞組單相接地；

4)轉子勵磁電流消失等。

3.圖1所示系統中，若發電機、變壓器各裝有圖示的保護，若k點發生兩相短路時，發電機和變壓器各有哪些保護會起動？應由哪個保護最先動作？跳開哪些斷路器？

答：k點發生兩相短路時，發電機的過電流保護與過負荷保護會起動；變壓器的縱差保護、過電流保護、過負荷保護會起動。應由變壓器的主保護縱差動保護先動作，跳開2QF與3QF。如果變壓器的縱差動保護未動作，則由變壓器的后備保護過電流保護動作，跳開2QF與3QF。如果變壓器的過電流保護也未動作，將由發電機的過電流保護作為遠后備而動作，跳開1QF。兩者的過負荷保護過了9秒后再動作于信號。

4．畫圖比較發電機完全縱差和不完全縱差有什么異同。

答：如下圖所示。(1)電流互感器安裝位置不同。發電機不完全縱差(或發—變組縱差)保護在發電機中性點側的電流互感器(TAl)僅接在每相的部分分支中，互感器TAl的變比減小為機端互感器TA2的一半，在正常運行或外部短路時仍有不平衡電流(理論上為零)。

(a)不完全差動

(b)完全差動

完全縱差電流互感器變比相等，在正常運行或外部短路肘不平衡電流很小。

(2)保護范圍不同。在內部相間短路、匝間短路時，不管短路發生在互感器所在分支或沒有互感器的分支，不完全縱差保護均能動作，這主要依靠定子繞組之間的互感作用。TA3與TA4將組成發-變組不完全縱差。不完全縱差保護對定子繞組相間短路和匝間短路有保護作用，并能兼管分支開焊故障。

完全縱差對匝間和分支開焊故障不能動作。

5．為什么發電機縱差保護不能反應匝間短路?

答：發電機縱差保護在原理上只反映繞組中性點與機端電流之差，而匝間短路主要發生在發電機的同一相繞組上，從該相繞組中性點與機端電流互感器上測得的電流幅值相等，相位相差180°，故縱差保護不反應匝間短路。

6．什么是發電機的不完全縱差保護?它有哪些保護功能?一次不平衡電流怎樣解決?

答：利用發電機中性點側的電流互感器僅接在每相的部分分支中與發電機機端每相電流互感器構成的縱差保護稱之為不完全縱差保護。

不完全縱差保護對定子繞組相間短路和匝間短路有保護作用，并能兼管分支開

焊故障。

發電機出線端電流為I，中性點分支只有1/n(n為分支數)，可采用不同變比的電流互感器解決不平衡電流問題，也可以在整定繼電器基準電流Ib中解決，等等。

7．試分析發電機縱差保護和橫差保護的性能，兩者的保護范圍如何?能否相互代替?

答：發電機縱差保護是相間短路的主保護，它反映發電機中性點至出口同一相電流的差值，保護范圍即中性點電流互感器與出口電流互感器之間部分。因為反應同一相電流差值，故不能反應同相繞組匝間短路，所以不能替代匝間保護。

發電機橫差保護，是定子繞組匝間短路的保護，兼做定子繞組開焊保護。它反應定子雙星形繞組中性點連線電流的大小。當某一繞組發生匝間短路時，在同一相并聯支路中產生環流使保護動作。對于相間短路故障，橫差保護雖可能動作，但死區可達繞組的15％～20％，且不能切除引出線上的相間短路，所以它不能代替縱差保護。

8．簡述發電機單元件橫差保護的工作原理

答：對于大型發電機的雙星形繞組中性點正常運行時兩電位均為零，即相等。中性點連線上無電流流過，單元件橫差保護不動作。

當同一相某一繞組發生匝間短路、同一相不同繞組發生匝間短路、定子繞組開焊、定子繞組相間短路、轉子回路兩點接地時，兩中性點電位發生改變不再相等，中性點連線上有電流流過，單元件橫差保護動作。

但此保護有死區。

9．發電機常用的內部短路的主保護有哪些?并說明哪些判據可反映定子匝間短路故障。

答：(1)發電機常用的內部短路主保護有：

1)縱聯差動保護(完全縱差、不完全縱差)；

2)故障分量負序方向保護；

3)橫差保護；

4)縱向零序過電壓保護；

5)轉子二次諧波電流保護。

(2)反映定子匝間短路故障的判據有：

1)故障分量負序方向保護：發電機內部不對稱故障時必有負序功率輸出。而外部故障時負序功率由外部系統流入發電機。所以用負序功率的流向作為判據。

2)不完全縱差保護：由機端電流與中性點部分分支電流構成差動保護。裝設電流互感器的發電機分支發生匝間短路時會產生差流，不完全縱差可動作。而未裝設電流互感器的發電機分支發生匝間短路時，可通過互感磁通使裝設電流互感器的非故障分支繞組感受到故障的發生。

3)橫差保護：將定子繞組分為幾個部分，比較不同部分繞組的電流。所以可以反映匝間短路。應用較多的是單元件橫差保護。

4)縱向零序過電壓保護：電壓取自專用電壓互感器開口三角，專用電壓互感器一次中性點與發電機中性點直接相連。在發電機發生匝間短路時，三相對中性點電壓不平衡，會出現縱向零序電壓。由于外部不對稱故障也會產生縱向零序電壓，該保護需負序功率方向閉鎖及電壓互感器斷線閉鎖。

5)轉子二次諧波電流保護：利用發電機內部故障時產生負序電流，氣隙中有反向旋轉磁場，會在轉子中感應出二次諧波電流。該保護需負序功率方向閉鎖。

10．大型發電機定子接地保護應滿足哪幾個基本要求?

答：應滿足三個基本要求：

(1)故障點電流不應超過安全電流。

(2)有100%的保護區。

(3)保護區內任一點發生接地故障時，保護應有足夠高的靈敏度。

11．發電機為什么要裝設定子單相接地保護?

答：發電機裝設定子接地保護的原因主要有兩點：

1)定子繞組發生單相接地后接地電流可能會燒傷定子鐵芯。

2)定子繞組發生單相接地后，另外兩個健全相對地電壓上升。另外故障點將產生間歇性弧光過電壓，極有可能引發多點絕緣損壞，從而使單相接地故障擴展為災難性的相間或匝間短路。

12．由反應基波零序電壓和3次諧波電壓構成的發電機定子100％接地保護，其3次諧波元件的保護范圍是為發電機的哪一部分?

答：由中性點向機端的定子繞組的50％以內。

13．請問下列敘述是否正確。如果是錯誤，請問為什么?

“發電機定子繞組過電流保護的作用是反應發電機外部短路，并作為發電機縱差保護的后備”

答：正確。

14．怎樣利用基波零序電壓和3次諧波電壓構成發電機100％定子接地保護?

答；(1)第一部分是基波零序電壓元件，其保護范圍不少于定子繞組韻85％(從發電機端開始)；

(2)第二部分是利用3次諧波電壓構成定子接地保護，用以消除基波零序電壓元件保護不到的死區，其保護范圍不小于定子繞組的20％(從發電機中性點開始)。

15．發電機定子接地保護和匝間短路保護所用電壓互感器有什么不同?當機端發生A相金屬性接地故障時，定子接地保護和匝簡短路保護受到的電壓分別為多少?這兩種保護動作情況如何?

答：發電機定子接地保護所用電壓互感器的一次繞組的中性點直接接地。發電機匝間保護所用電壓互感器的一次繞組的中性點接變壓器中性點。

機端A相接地時，定子接地保護感受到的電壓為100V，保護動作。匝間保護感受到的電壓為0V，保護不動作。

16．定子單相接地保護和定子匝間短路保護均采用電流用基波零序電壓，這兩種電壓有什么不同?采用的定子匝間短路保護在發電機發生單相接地故障時會誤動嗎?

答：(1)定子單相接地保護的電壓是機端三相對地零序電壓，定子匝間短路保護的電壓是機端三相對中性點的零序電壓。如下圖所示。

(2)由于定子單相接地故障時，不改變機端三相對中性點的電壓，所以匝間短路保護不會誤動。

(a)定子接地保護；

(b)匝間保護

17．試述縱向零序電壓發電機內部短路保護的適用范圍及其基本原理，并畫出其原理接線圖。

答：零序電壓匝間短路保護可用于各種發電機，尤其是中性點沒有引出三相6端子的發電機(此時不能用橫差保護)。

零序電壓匝間短路保護原理接線圖，如下圖所示。

零序電壓匝間短路保護原理接線圖

發電機定子繞組發生內部短路時，其三相繞組的對稱性遭到破壞，機端三相對發電機中性點出現基波零序電壓，因此TV0有輸出。發電機正常運行和外部相間短路時，=0。

發電機內部或外部發生單相接地故障時，一次系統出現對地零序電壓，發電機中性點電位升高，因TV0一次側中性點是接在發電機中性點上，因此開口三角形繞組輸出的仍為零。

18、發電機勵磁回路為什么要裝設一點接地和兩點接地保護7

答：發電機勵磁回路一點接地，雖不會形成故障電流通路，從而不會給發電機造成直接危害，但要考慮第二點接地的可能性，所以由一點接地保護發出信號，以便加強檢查、監視。

當發電機勵磁回路發生兩點接地故障時：①由于故障點流過相當大的故障電流而燒傷發電機轉子本體；②破壞發電機氣隙外傷的對稱性，引起發電機的劇烈振動；⑧使轉子發生緩慢變形而形成偏心，進一步加劇振動。所在在一點接地后要投入兩點接地保護，以便發生兩點接地時經延時動作停機。

19．大型汽輪發電機裝設逆功率保護的目的是什么?

答：主要用于保護汽輪機。因為在汽輪機主汽門誤關閉，或機爐保護動作關閉。主汽門而發電機出口斷路器未跳閘時，發電機失去原動力變成電動機運行，從電力系統吸收有功功率。此時，由于鼓風損失，汽輪機尾部葉片有可能過熱而造成汽輪機事故。

20．逆功率對發電機本身無害，為何大型汽輪發電機還需裝設逆功率保護?

答：在汽輪發電機組上當機爐動作關閉主汽門或由于調整控制回路故障而誤關主汽門，在發電機斷路器跳開前發電機將轉為電動機運行。此時逆功率對發電機本身無害，但由于殘留在汽輪機尾部的蒸汽與長葉片摩擦，會使葉片過熱，所以逆功率運行不能超過3min，需裝設逆功率保護。

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第五篇：發電機進相試驗中失磁事故分析及改進措施

湛江發電廠3號發電機勵磁采用三機勵磁系統，GEC-1型全數字式非線性勵磁調節器。勵磁系統由主勵磁機輸出的交流電流，經三相全波橋式接成的硅整流柜整流后供給發電機勵磁，而交流主勵磁機的勵磁則由中頻永磁副勵磁機經勵磁調節器的可控硅整流后供給。調節器根據發電機電壓、電流互感器取得的調節信號，實現機組勵磁的自動調節。發電機通過調節勵磁可以在發電機出口建立電壓，發電機并網后，通過調節勵磁，可以維持局部電網的電壓穩定，控制局部電網的充電功率。湛江電廠開展進相運行，充分利用發電機這一固有的能力，吸收系統多余的無功，維持較好的電能質量，但是，由于進相運行是降低機組的熱穩定性和靜穩定極限為代價來實現的，加上3號發電機在設計、調試和運行時沒有考慮進相運行，因此，機組應經過進相試驗后，才可以正式投入進相運行。事故經過

1999-09-03T16:07，3號發電機在手動勵磁方式時，在進相運行試驗中發生失磁事件，試驗人員立即手動將發電機與電網解列，沒有造成局部電網穩定性破壞。

事故前按照《湛江發電廠3號發電機進相運行試驗方案》，電網方面，化州500 kV變電站退出3×40 Mvar電抗器，湛江地區投入部分電容器，粵西地區有功負荷615 MW，無功負荷256 Mvar，按正常方式運行。電廠方面，1，2，3號機組運行(3×300 MW)，實際出力510 MW，無功210 Mvar，220kV母線電壓234 kV。3號發電機在手動勵磁方式時，在進相運行試驗前，退出低勵限制、失磁保護，匝間保護投測量，其余保護正常投入。3號機組有功150 MW，無功從100 Mvar降到-95 Mvar，各運行參數在允許范圍內；第2次，3號機組有功200 MW，無功從60 Mvar降到-65 Mvar；第3次，3號機組有功250 MW，無功從30 Mvar降到-55 Mvar；第4次，3號機組有功300 MW，無功從30 Mvar降到-6 Mvar，約2 s，3號發電機失磁，試驗人員手動將發電機與電網解列。事故原因分析

(1)在做300 MW運行點的進相試驗時，發電機在穩定極限點附近失步，主要原因是一方面該手動勵磁的馬達功率過大與原設備不匹配，調幅過大；另一方面有來自系統電壓或調速方面的較大擾動。

(2)3號發電機在手動勵磁方式時，由廠用電(交流380 V)供電，感應調壓器手動調壓、變壓器隔離和變壓，經不可控橋整流的主勵備用勵磁裝置，在調節器不具備投入運行情況下，可臨時滿足發電需要。從試驗數據看，廠用6 kV電壓已降到下線值，由于手動勵磁方式是開環運行，受廠用電供電系統影響較大。進相運行時，發電機出口、6 kV母線電壓均不同程度減少，加快了手動勵磁調節速度，使發電機出口電壓降得更低，容易造成失步。

(3)由于該機組電抗值較大且又遠離主網，故其與主網的電氣距離較大，靜穩極限較低，加之其阻尼在同型機組中也屬偏小，動態穩定性較差，故在手動勵磁方式時，進相運行的能力較差，特別是在輸出有功較大時，不具備進相運行的能力。改進措施(1)更換手動勵磁的馬達與原設備匹配，保證手動勵磁具備良好的調節性能。

(2)建議手動勵磁工作電源由工作段(交流380 V)供電改為廠用共用段(交流380 V)供電，防止本機工作電壓降低太多影響手動勵磁輸出，減少外界因素的干擾。

(3)在手動勵磁方式時，進相運行的能力較差，不作進相運行，在系統電壓較高和投入自動勵磁調節器的情況下才開展進相運行。