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1、发电机正常运行时发出的是三相对称的正序电流。发电机转子的旋转方向和旋转速 度与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致，即转子的转动与 正序旋转磁场之间无相对运动，此即“同步”的概念。当电力系统发生三相不对称 短路或负荷三相不对称时，在发电机定子绕组中就流过负序电流，该负序电流在发 电机气隙中产生反向（与正序电流产生的正向旋转磁场方向相反）旋转磁场，它相 对于转子来说为 2 倍的同步转速，因此在转子中就会感应出 100HZ 的电流，即所谓 的倍频电流，该倍频电流的主要部分流经转子本体、槽锲和阻尼条，而在转子端部 附近沿周界方向形成闭合回路，这就使得转子端部、护环内表面、槽锲和小齿接
2、触 面等部位局部灼伤，严重时会使护环松脱，给发电机造成灾难性破坏，即通常所说 的“负序电流烧机”，这是负序电流对发电机的危害之一。另外，负序（反向）气 隙旋转磁场与转子电流之间，正序（正向）气隙旋转磁场与定子负序电流之间产生 的 100HZ 的交变电磁力矩，将同时作用于转子大轴和定子机座，引起频率为 100HZ 的振动，此为负序电流危害之二。汽轮发电机承受负序电流的能力，一般取决于转 子的负序电流发热条件，而不是发生的振动。鉴于以上原因，发电机应装设负序电流保护。负序电流保护按其动作时限分为定时 限和反时限两种。前者用于中型发电机，后者用于大型发电机零序电压匝间短路保护可用于各种发电机，尤其是
3、中性点没有引出三相六端子的发 电机（此时不能用横差保护）。零序电压匝间短路保护 3U0 原理接线图如下图：发电机定子绕组发生内部故障时，其三相绕组的对称性遭到破坏，机端三相对发电 机中性点出现基波零序电压 3U0，因此 TV0 有 3U0 输出。发电机正常运行和外部相 间短路时，3U00。发电机内部或外部发生单相接地故障时，一次系统出现对地零 序电压 3U0，发电机中性点电位升高 3U0，因 TV0 一次侧中性点是接在发电机中性 点上，因此开口三角绕组输出的 3U0 仍为零。发电机纵差（或发电机变压器组纵差）保护在发电机中性点侧的电流互感器 TA1 仅在每相的部分分支中，电流互感器 TA1 减
4、小为机端电流互感器 TA2 的一半，在正 常运行或外部短路时，仍有不平衡电流（理论上为零）。在内部相间短路或匝间短 路时，不管短路发生在电流互感器所在分支或没有电流互感器的分支，不完全纵差 保护均能动作，这主要依靠定子绕组之间的互感作用。TA3 与 TA4 将组成发电机变 压器组不完全纵差。不完全纵差保护对定子绕组相间短路和匝间短路有保护作用， 并能兼顾分支开焊故障。发电机纵差保护是根据差流法的原理来装设的。其原理接线图如下：在发电机中性点侧与靠近发电机出口断路器 QF 处，装设性能、型号相同的两组电 流互感器 TA1、TA2，来比较定子绕组首尾端的电流值和相位，两组电流互感器， 按环流法连接
5、，差流回路接入电流继电器-.在正常时，中性点与出口侧的电流数值和相位都相同，差流回路没有电流，继电器 -不会动作。在保护范围外发生短路故障，与正常运行时相似，差流回路也没有电流，保护也不 会动。在保护范围内发生故障，流经电流继电器-的电流，为 TA1、TA2 电流互 感器二次电流之差，继电器-启动，保护装置将动作。这就是发电机纵差保护 的基本工作原理。对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应根据发电机的容量有选择地装设 以下保护。1、纵联差动保护。为定子绕组及其引出线的相间短路保护。2、横联差动保护。为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及 以上并联分支而构成两个或三个中性点
6、引出端时，才装设该种保护。3、单相接地保护。为发电机定子绕组的单相接地保护。4、励磁回路接地保护。为励磁回路的接地故障保护，分为一点接地保护和两点接 地保护两种。中小型汽轮发电机，当检查出励磁回路一点接地后再投入两点接地保 护，大型汽轮机发电机应装设一点接地保护。5、低励、失磁保护。为防止大型发电机低励（励磁电流低于静稳极限所对应的励 磁电流）或失去励磁（励磁电流为零）后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产 生不利影响，100MW 及以上容量的发电机都装设这种保护。6、过负荷保护。发电机长时间超过额定负荷电流运行时作用于信号的保护。中小 型发电机只装设定子过负荷保护；大型发电机应分别装设定子过
7、负荷和励磁绕组过 负荷保护。7、定子绕组过电流保护。当发电机纵差范围外发生短路，而短路元件的保护或断 路器拒动时，为了可靠切除故障，则应装设反应外部短路的过电流保护。这种保护 兼作纵差保护的后备保护。8、定子绕组过电压保护。中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。水轮发电机 和大型汽轮发电机都装设过电压保护，以切除突然甩去全部负荷后引起定子绕组过 电压。9、负序过电流保护。电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称（如电气机车、 电弧炉等单相负荷的比重太大）时，发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产生反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转速，因此在转子中出现 100HZ 的倍频 电流，它会使转子
8、端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部 灼伤，因此应装设负序过流保护。中小型发电机多装设负序定时限电流保护；大型 发电机多装设负序反时限电流保护，其动作时限完全由发电机转子承受负序发热的 能力决定，不考虑与系统保护配合。10、失步保护。大型发电机应装设反应系统振荡过程的失步保护。中小型发电机都 不装设失步保护，当系统发生振荡时由运行人员判断，根据情况用人工增加励磁电 流、增加或减少原动机出力、局部解列等方法处理。11、逆功率保护。当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出 口断路器未跳闸时，发电机失去原动力变成电动机运行，从电力系统吸收有功功率。 这种工况对发电
9、机并无危险，但由于鼓风损失，汽轮机尾部叶片有可能过热而造成 汽轮机事故，故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护，用于保护汽轮 机发电机相间短路的后备保护在下述情况下应动作：（1）发电机内部故障，而纵联差动保护或其他主要保护拒动时。（2）发电机、发电机变压器组的母线故障，而该母线没有母线差动保护或保护 拒动时。（3）当连接在母线上的电气元件（如变压器、线路）故障而相应的保护或断路器 拒动时。发电机的后备保护方式有：低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过 电流保护、负序电流以及单元件低压过电流保护和阻抗保护。1）低电压启动的过电流保护。发电机低压启动的过流保护的电流继电器，接在发 电机中
10、性点侧三相星形连接的电流互感器上，电压继电器接在发电机出口端电压互 感器的相间电压上，在发电机投入前发生故障时，保护也能动作。低电压元件的作 用在于区别是过负荷还是由于故障引起的过电流。2）复合电压启动的过电流保护。复合电压启动是指负序电压和单元件相间电压共 同启动过电流保护。在变压器高压侧母线不对称短路时，电压元件的灵敏度与变压 器绕组的接线方式无关，有较高的灵敏度。3）负序电流和单元件低压过流保护。发电机负序电流保护采用两段式定时限负序 电流保护，由于不能反应三相对称短路，故加设单元件低压过流保护作为三相短路 的保护；对于发电机变压器组，宜在变压器两侧均设低压元件。两段式定时限负 序保护的灵敏段作为发电机不对称过负荷保护，经延时作用于信号。定时限负序电 流保护作为发电机不对称短路的后备保护，它和单元件电压过流共用时间元件。
