如何保护电机机组

发电机的故障类型主要有：

定子绕组相间短路；定子绕组一相的距向短路；定子绕组单相接地；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。

发电机的不正常运行状态主要有：

由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由外部不对称短路或不对称负荷(如单相负荷、非全相运行等)而引起的发电机负序过电流和过负荷；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。

针对上述故障类型及不正常运行状态，按相关规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：

(1)1MW及以下单独运行的发电机，如中性点侧有引出线，则在中性点侧装设过电流保护，如中性点侧无引出线，则在发电机端装设低电压保护。

(2)1MW及以下与其他发电机或与电力系统并列运行的发电机，应在发电机端装设电流速断保护。如电流速断灵敏系数不符合要求，可装设纵联差动保护；对中性点侧没有引出线的发电机，可装设低压过流保护。

(3)对1MW以上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。

(4)对100MW及以上的发电机一变压器组，应装设双重主保护，每一套主保护宜具有发电机纵联差动和变压器纵联差动保护功能。

(5)对直接联于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当发电机电压网络的接地电容电流大于或等于5A时(不考虑消弧绕组的补偿作用)，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电容电流小于5A时，则装设作用于信号的接地保护。对于发电机变压器组，一般在发电机电压侧装设作用于信号的接地保护；当发电机电压侧接地电容电流大于5A时，应装设消弧绕组。容量在100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。

(6)对于发电机定子绕组的匝间短路，当绕组接成星形且每相中有引出的并联支路时，应装设单继电器式的横联差动保护。

(7)50MW及以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点只有三个引出端子时，根据用户和制造厂要求，可装设专用的匝间短路保护。

(8)对于发电机外部短路引起的过电流和作为发电机主保护的后备，可采用下列保护方式，保护装置宜配置在发电机中性点侧：

①负序过电流及单相式低电压启动过电流保护，一般用于50MW及以上的发电机；

②复合电压(负序电压及线电压)启动的过电流保护，用于1MW以上的发电机；

③过电流保护，用于1MW以下的小发电机。

(9)对于由不对称负荷非全相运行或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序电流保护。

(10)对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。

(11)100MW及以上的汽轮发电机，宜装设过电压保护。过压保护宜动作于解列灭磁或程跳。对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。

(12)对于发电机励磁回路的接线故障：

①水轮发电机一般装设一点接地保护，小容量机组可采用一点接地定期检测装置；

②对汽轮发电机励磁回路的一点接地，一般采用定期检测装置，对大容量机组则可以装设一点接地保护。对两点接地故障，应装设两点接地保护，在励磁回路发生一点接地后投入。

(13)对于发电机励磁消失的故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。

(14)对于转子回路的过负荷，在100MW及以上并采用半导体励磁系统的发电机上，应装设转子过负荷保护。

(15)对于汽轮发电机主汽门突然关闭，为防止汽轮机遭到损坏，对大容量的发电机组可考虑装设逆功率保护。

(16)其他的，如当电力系统振荡影响机组安全运行时，在300MW机组上，宜装设失步保护；当汽轮机低频运行造成机械振动，叶片损伤对汽轮机危害极大时，可装设低频保护；当水冷却发电机断水时，可装设断水保护等。

为了快速消除发电机内部的故障，在保护动作于发电机断路器跳闸的同时，还必须动作于自动灭磁开关，断开发电机励磁回路，以使转子回路电流不会在定子绕组中再感应电动势，继续供给短路电流。

上述各项保护，根据故障和异常情况，按规定分别动作于：

(1)停机：断开出口断路器、灭磁，对于汽轮发电机，要关闭主汽门；对水轮发电机还要关闭导水翼。

(2)解列灭磁：断开出口断路器、灭磁，汽轮机甩负荷。

(3)解列：断开出口断路器，汽轮机甩负荷。

(4)减出力：将原动机出力减到给定值。

(5)缩小故障影响范围：例如，断开预定的其他断路器。

(6)程序跳闸：对汽轮发电机，首先关闭主汽门，待逆功率保护动作后，再跳开出口断路器和灭磁开关。对于水轮发电机，首先将导水翼关至空载位置，再跳开出口断路器和灭磁开关。

(7)减励磁：将励磁电流减到给定值。

(8)励磁切换：将励磁电源由工作励磁电源切换为备用。

(9)厂用电源切换：将厂用工作电源切换为备用电源。

(10)信号：发出声光信号。