发电机继电保护

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发电机保护发电机继电保护同步发电机是电力系统最重要和昂贵的设备，它的安全运行直接影响到电力系统的安全。然而，在发电机运行过程中，其定子绕组和转子回路都可能出现故障和异常情况。当故障发生后，对系统的影响较大，同时修复工作复杂且工期长，经济损失也较大。因此，发电机必须装设专门的、性能完善的继电保护装置。一旦发生故障，保护装置能快速而有选择性地将发电机从系统中切除，并进行灭磁。同步发电机处于不正常运行状态时，保护装置应能及时发出信号，以便运行人员进行处理。

1一、故障类型及异常工况状态故障类型定子绕组相间短路:破坏绝缘，烧坏铁芯匝间短路:破坏纵绝缘，进而发展为单相接地或相间短路单相接地:铁芯局部熔化转子绕组一点接地或两点接地:两点接地时烧坏励磁绕组和铁芯，破坏转子磁通对称性，引起发电机振动，对于水轮发电机和同步调相机，危害更大励磁电流急剧下降或消失:发电机要从系统吸取大量的无功功率，引起定子过电流，同时发电机可能失去同步而进入异步运行，若系统无功储备不足，将引起电压下降，严重时会危机系统的稳定运行。

2异常工况状态定子绕组过电流过负荷负序过电流和过负荷定子绕组过电压转子绕组过负荷逆功率

3二.大容量发电机组的特点大容量发电机组指的是容量在200MW以上汽轮发电机和容量在125MW以上的水轮发电机。大容量发电机组有如下特点。1.短路比减小(短路比意义是对应于空载额定电压的励磁电流下三相稳态短路时的短路电流与额定电流之比)、电抗增大2.惯性时间常数降低3.热容量降低4.时间常数增大此外，大容量发电机组采用直接冷却方式，绝缘水平相对有所降低，且冷却系统较复杂，发生故障的几率相对增多；由于单机容量增大，机组轴向长度与直径之比增大，容易引起气隙不均匀，使振动加剧。

4三.发电机的继电保护配置根据GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，发电机应装设以下继电保护装置。

5发电机保护纵联差动保护接地保护接地电容电流≥5A时动作于跳闸的零序电流保护接地电容电流<5A时作用于信号保护区为100％的定子接地保护横联差动保护过电流负序过电流及单相式低电压起动过电流保护复合电压(负序电压及线电压)起动的过电流保护过电流保护负序电流保护过负荷保护过电压保护水轮发电机设一点接地保护汽轮发电机定期检测一点接地；大容量机组装设—点接地保护和两点接地保护转子回路保护

6发电机保护失磁保护转子过负荷保护。逆功率保护失步保护低频保护断水或漏水保护断路器断口逆闪络保护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，断开发电机励磁问路，以使转子回路电流不会在定于绕组中再感应电势，继续供给短路电流。

7四.发电机保护出口方式如上所述，发电机不同的保护，出口方式不同。根据故障和异常运行状态的性质及动力系统的条件，按规定分别作用于：停机是指断开发电机断路器、灭磁，对汽轮发电机还要关闭主汽门，对水轮发电机还要关闭导水翼。解列灭磁是指断开发电机断路器，灭磁，汽轮机甩负荷。解列是指断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。减出力是指将原动机出力减至给定值。程序跳闸对汽轮发电机来说，是指首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁；对水轮发电机，是指首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器并灭磁。减励磁将发电机励磁电流减到至定值。励磁切换将励磁电源系统由工作励磁电源系统切换到备用励磁电源系统。厂用电源切换由厂用工作电源供电切换到备用电源供电。分出口动作于单独回路。信号发出声光信号。

8五、发电机纵联差动保护作为反应发电机内部定子绕组及其引出线相间短路的主保护。目前大容量发电机组都是采用比率制动特性的纵联差动保护。所谓比率制动特性就是指继电器的动作电流随外部短路电流的增大而自动增大，而且动作电流的增大比不平衡电流的增大还要快。这样就可避免由于外部短路电流的增大而造成继电器误动作，同时对于内部短路故障又有较高的灵敏度。

9下图为发电机纵差动保护的单相原理图，两组CT特性、变比一致

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11同步发电机的纵差动保护图4.1发电机完全纵差保护交流接入回路完全纵差动不完全纵差动

12(1)完全差动保护:能反应发电机内部及引出线上的相间短路、（但不能反应发电机内部匝间短路及分支开焊）大电流系统侧的单相接地短路故障。(2)不完全纵差保护:适用于每相定子绕组为多分支的大型发电机。它除了能反应发电机相间短路故障，还能反应定子线棒开焊及分支匝间短路。另外，根据算法不同，可以构成比率制动特性差动保护和标积制动式差动保护。

13发电机纵差保护，按比较发电机中性点TA与机端TA二次同名相电流的大小及相位构成。发电机完全纵差保护的交流接入回路示意图如下：

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15实现制动,动作值的整定可只按躲过发电机正常运行时的不平衡电流，发电机比率制动式差动保护1、动作方程与动作特性完全纵差时不完全纵差时

16发电机纵差保护动作特性如下，其动作特性均由二部分组成：即无制动部分和比率制动部分。名称制动系数启动电流拐点电流负序电压速断倍数（*Ie）解除TA断线功能差流倍数（*Ie）额定电流代号KZIqIgU2IsIctIe（IN）整定范围0.1~1.80.05~100.5~101~301~200.8~1.20.5~8单位安安伏倍数倍数安发电机纵差保护定值清单

17（三）比率制动式发电机纵差保护定值整定

18①启动电流Iact0按躲过正常工况下最大不平衡差流来整定。不平衡差流产生的原因：主要是差动保护两侧TA的变比误差，保护装置中通道回路的调整误差。对于不完全纵差，尚需考虑发电机每相各分支电流的不平衡。一般Iact0=（0.3～0.4）IN.G②拐点电流Ibrk0Ibrk0的大小，决定保护开始产生制动作用的电流大小，建议按躲过外部故障切除后的暂态过程中产生的最大不平衡差流整定。

19③比率制动系数Kbrk（按避开外部）1、保护最大动作电流整定1）保护装置的最大动作电流按避开外部故障时的最大不平衡电流整定。一般取为1.3取1型号相同时为0.5不完全纵差取值要大一点。一般Ibrk0=（0.5～0.8）IN.G

20Kbrk应按躲过区外三相短路时产生的最大暂态不平衡差流来整定。通常，对发电机完全纵差Kbrk=0.3～0.5;对于不完全纵差保护，当两侧差动TA型号不同时，取Kbrk=0.5，以躲过区外故障因两侧TA暂态特性不同及转子偏心而造成的不平衡差流等。

21④负序电压U2解除循环闭锁的负序电压（二次值）可取U2=（9～12）V。⑤差动速断倍数Is对于发电机的差动速断，其作用相当于差动高定值，应按躲过区外三相短路时产生的最大不平衡差流来整定，一般取Is=4～8（倍）。

22⑥解除TA断线功能差流倍数Ict通常Ict=0.8～1.2IN.G。发电机额定电流IN.G⑦差动保护灵敏度校验必须满足机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数:Ksen≥2

23⑥解除TA断线功能差流倍数Ict通常Ict=0.8～1.2IN.G。发电机额定电流IN.G⑦差动保护灵敏度校验必须满足机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数:Ksen≥2

243、保护动作逻辑框图发电机纵差保护的出口方式，有两种设置：单相出口方式及循环闭锁出口方式。当采用循环闭锁出口方式时，为提高发电机内部及外部不同相同时接地故障（即两相接地短路）时保护动作的可靠性，采用负序电压解除循环闭锁（即改成单相出口方式）。对于单相出口方式，设置专门的TA断线判别，并当差电流大于解除TA断线闭锁电流倍数Ict时可解除TA断线判别功能。

25图10-4单相出口方式发电机纵差保护逻辑框图发电机不完全纵差动保护一段使用单相出口方式。

26图10-5循环闭锁出口方式发电机纵差保护逻辑框图发电机完全纵差动保护推荐使用循环闭锁出口方式。

27六、定子绕组匝间短路保护1、定子绕组匝间短路类型定子绕组接线方式有两种：双星形接线和单星形接线定子绕组匝间短路类型主要有：同相同分支；同相不同分支；不同相间；定子开焊。

282、单元件式横差电流保护1）基本原理：发生匝间短路故障时，由于双Y接线绕组的中性点连线上有电流出现，因此，取用中性点连线上的电流可以构成定子绕组的匝间短路保护。该保护构成简单，灵敏度高，不仅可反应定子绕组的匝间短路故障和分支绕组的开焊故障，而且还能反应定子绕组的相间短路故障，故可作为发电机内部短路故障的保护；但保护存在死区，只适用于每相定子绕组为多分支，且有两个或两个以上中性点引出的发电机。

292）微机发电机横差保护交流输入回路发电机单元件横差保护的输入电流，为发电机两个中性点连线上的TA二次电流。以定子绕组每相两分支的发电机为例，其交流输入回路示意图如下：

30逻辑框图横差保护是发电机内部故障的主保护，动作应无延时。但考虑到在发电机转子绕组两点接地短路时发电机气隙磁场畸变可能致使保护误动，故在转子一点接地后，使横差保护带一短延时动作。其逻辑框图如下：

31定值清单:其动作方程为:Ikz＞Ig…Ikz——发电机两中性点之间的基波电流（TA二次值）；Ig——横差保护的动作电流整定值名称动作电流动作时间代号Igt1整定范围0.1~300.1~10单位A秒

323、发电机纵向零序电压式匝间保护1）基本原理：发电机纵向零序电压式匝间保护，是发电机同相同分支匝间短路及同相不同分支之间匝间短路的主保护。定子绕组发生匝间短路时，定子侧有纵向零序电压，这时可采用反应纵向零序电压的匝间短路保护。其原理接线如下。该保护原理简单，具有较高的灵敏度，适用于中性点只有三个引出端子的多分支绕组的发电机上。但须设专用电压互感器，因其中性点不直接接地，故不能用来测量相对地电压和用于接地保护。

33发电机纵向零序电压式匝间短路保护保护采用两段式：I段为次灵敏段，II段为灵敏段。动作方程:

342）微机保护原理构成原理：该保护反映的是发电机纵向零序电压的基波分量，并用其三次谐波增量作为制动量。纵向零序电压取自机端专用TV的开口三角输出端。TV应全绝缘,其一次中性点不允许接地，而是通过高压电缆与发电机中性点联接起来。保护的交流接入回路如下：

35逻辑框图为防止专用TV一次断线时保护误动，引入TV断线闭锁；另外，为防止区外故障或其他原因（例如，专用TV回路有问题）产生的纵向零序电压使保护误动，引入负序功率方向闭锁。负序功率方向判据采用开放式（即允许式）闭锁。保护的逻辑框图如下：

36定值取值建议（1）纵向零序电压动作值及动作电压的整定原则是：能可靠躲过正常工况下由发电机纵向不对称及专用TV三相参数不一致产生的零序电压，而在定子绕组发生最小匝间短路时能可靠动作。对于由上海电机厂生产的定子绕组呈单Y型连接、容量为125MW的汽轮发电机，可取8V以上；而对于国内生产的定子绕组呈双Y型连接、容量为200MW～300MW的汽轮发电机，可取5V~8V。可取（0.4~0.8），一般约3V左右。

37三次谐波额定电压取发电机额定负荷下三次谐波电势2~5V三次谐波增量制动系数一般取0.4~0.5纵向零序电压式匝间保护，应带一个小延时动作，以确保在专用TV一次断线时能可靠不动作。运行实践表明：t0=0.15~0.2秒是合理的。

384.匝间短路的裂相横差保护

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40七、同步发电机的定子单相接地保护表10-1发电机单相接地电流允许值发电机额定电压(kV)发电机额定容量(MW)接地电流允许值(A)6.3<50410.550-100313.10-15.75125-2002①110-203001①对于氢冷发电机,允许值为2.5A。

41定子绕组接地短路保护1、发电机定子绕组单相接地的特点（1）产生零序电压、零序电流。（2）零序电压的大小与接地点有关，越靠近中性点接地零序电压越小。（3）发电机定子接地机端的零序电流为发电机系统外面的零序电流。由于发电机中性点不直接接地，因此它具有一般不接地系统单相短路的特点。不同之处在于故障点的零序电压将随定子绕组接地点的位置而改变。如下图所示。

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43故障点的零序电压为

442、定子绕组接地短路保护（一）利用零序电流构成的定子接地保护（1）工作原理：利用发电机定子接地时要产生零序电流的特点构成。（2）零序电流的整定原则：1)避开外部单相接地时发电机本身的电容电流，以及由于零序电流互感器—次侧三相导线排列不对称而在二次侧引起的不平衡电流。（3）为提高灵敏度采取的措施：1）在相间保护动作时将接地保护闭锁，整定值不考虑躲过区外短路的最大不平衡电流。2)保护装置一般带有1~2s的时限，以避开外部单相接地瞬间，发电机暂态电容电流的影响。（4）零序电流保护的死区：当发电机电压等级的其他元件对地电容小时，或接地点靠近中性点会出现死区。

45定子绕组接地短路保护(二）基波零序电压型定子接地保护当发电机定子绕组单相接地时，利用零序电压随接地点而变化的特点，可以构成基波零序电压保护。零序电压保护的测量信号是发电机的零序电压。发电机零序电压可从发电机出口端三相电压互感器的开口三角形绕组上取得，也可从接地变压器的二次侧绕组上取得，两种测量方法对同一种接地方式来讲所测得的零序电压是相同的。而当定子绕组中性点附近接地时，零序电压数值很小。保护不能起动，因此存在一定的死区。

46微机发电机定子接地保护基波零序电压式定子接地保护保护范围为由机端至机内90%左右的定子绕组单相接地故障。保护接入3U0电压，取自发电机机端TV开口三角绕组两端，或取自发电机中性点单相TV的二次。其交流输入回路如图下。

47定子接地保护方案基波零序电压式定子接地保护，保护范围为由机端至机内90%左右的定子绕组单相接地故障。可作小机组的定子接地保护。也可与三次谐波定子接地保护合用，组成大、中型发电机的100%定子接地保护。

48发电机基波零序电压式定子接地保护原理图

49逻辑框图当零序电压式定子接地保护的输入电压取自机端TV开口三角形绕组时，为确保TV一次断线时保护不误动，需引入TV断线闭锁。可采用的保护逻辑框图如下。

50（三）发电机100%定子接地保护随着发电机组容量的不断增大，要求定子接地保护应有100%保护区，不允许存在死区。目前国产发电机基本上都采用反应基波零序电压和3次谐波电压，以实现定子100%保护区的接地保护。该保护装置由两段构成，一段（简称基波部分）保护定子绕组从机端到中性点的5%～100%，采用基波零序电压原理构成。另一段（简称3次谐波部分）保护定子绕组从中性点到机端的0～20%，利用发电机机端3次谐波电压作为动作量，而发电机中性点的3次谐波电压作为制动量。两段共同构成发电机定子100%接地保护。当发电机定子绕组的任一点（即100%范围内）发生接地时，该保护装置按整定的时限动作于信号。

51100％定子接地保护装置组成：第—部分是零序电压保护，保护定子绕组的85％以上；第二部分保护则用来消除零序电压保护不能保护的死区。为提高可靠性，两部分的保护区应相互重总叠。2、利用基波零序电压和三次谐波电压构成的100％定子接地保护1）、发电机三次谐波电势的分布特点产生原因：由于发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁磁饱和的影响。

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53可见：在正常运行时，发电机中性点侧的三次谐波电压U3N总是大于发电机端的三次谐波电压U3S。极限情况是当发电机出线端开路时:U3S＝U3N机端三次谐波电压与中性点三次谐波电压之比为

54当发电机定子绕组发生金属性单相接地时，设接地发生在距中性点a处，此时不管发电机中性点是否接有消弧线圈，恒有：

55动作量：机端三次谐波电压U3S；制动量：中性点侧三次谐波电压UN3；保护的动作条件：U3S>U3N保护范围：反应定子绕组中性点侧约50％范围内的接地故障。

56三次谐波定子接地保护交流接入回路

57绝对值比较式定子接地保护的动作方程为K1、K3三次谐波式定子接地保护调整系数定值浮动电压门坎。三次谐波式定子接地保护的逻辑框图如图下。定子接地保护逻辑框图

582、基波零序电压和三次谐波电压构成的定子单相接地保护(1)保护原理基波零序电压保护：发电机距机端95％范围内定子绕组单相接地故障（中性点附近有5%的死区）；三次谐波电压保护：发电机中性点附近定子绕组的单相接地。动作判据为

59Uset——为实测基波不平衡电压。当UOP＜10V时，应校验高压系统接地短路时传递到机端的基波零序电压，以免误动。2)三次谐波电压比的整定。若实测发电机正常运行时的最大三次谐波电压比值设为K0，则取K＝(1.05～1.15)K0。取1.2～1.3

60若发电机机端电压互感器变比为不管发电机中性点接地方式如何，中性点电压互感器变比应满足

61八、发电机相间短路的后备保护发电机相间短路的后备保护，应在下列情况下动作：1)发电机外部故障，而故障元件的保护或断路器拒动时。2)发电机电压母线上发生短路、而该母线又末装设专用保护时3)发电机内部发生相间短路，纵差动保护拒动时。

621、同步发电机复合电压过流保护保护构成原理及逻辑框图（0.7～0.75）UN（8%~10%）UN图4.19发电机复合电压过电流保护出口逻辑框图

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642、阻抗保护（包括发电机、变压器）发电机变压器低阻抗保护，主要作为发电机及变压器相间短路的后备保护，有时还兼作相邻设备（母线、线路等）相间短路的后备保护。该保护主要由三个相间阻抗元件构成。阻抗元件的接入电压和接入电流，可以取自机端TV及TA的二次，也可以取自主变高压侧或中压侧TV及TA二次。

65图4.20发电机低阻抗保护动作逻辑框图

66发电机过负荷及过电流保护保护反映发电机定子电流的大小。当发电机定子电流超过额定电流值（过负荷）或很大时（系统故障引起过电流），经延时动作于信号（过负荷）或作用于切机（过电流）。保护引入发电机电流（TA二次值）。保护可引入三相电流、或只一相电流，在保护定义时确定。引入一相电流的保护，一般为过负荷保护。引入三相电流的保护，一般为过流保护。

673、发电机反时限对称过负荷保护作用：是发电机定子的过热保护，主要用于内冷式大型汽轮发电机。构成原理：保护反映发电机定子电流的大小，其输入电流同发电机定时限过负荷及过电流保护，即可为发电机TA二次某一相电流，或者为三相电流。该保护由定时限和反时限两部分构成。

68动作方程定时限部分：反时限部分

69动作特性当发电机的电流大于定时限动作整定值时，经延时发信号；而大于反时限启动电流值时，保护的动作时间与电流大小成反比，出口作用于解列或程序跳闸。保护的反时限特性曲线由三部分构成：上限短延时、反时限及下限长延时。其特性曲线如图所示。

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71逻辑框图发电机反时限对称过负荷保护的逻辑框图如下。Ig1、t11—定时限动作电流、时间；Is、ts—下限电流、长延时；Iup、tup—上限电流、时间

724、发电机反时限不对称过负荷保护发电机反时限不对称过负荷保护，适用于大型内冷式汽轮发电机。是发电机的转子过热保护，也叫转子表层过热保护。保护反应发电机定子电流中的负序分量。其输入电流为发电机TA二次三相电流。保护由定时限和反时限二部分构成。当发电机负序电流大于定时限动作整定值时，经延时发信号；大于反时限启动电流值时，保护按反时限作用于切除发电机。保护的反时限特性曲线由三部分构成：上限短延时、反时限及下限长延时。其特性曲线如下。

73动作方程定时限部分：反时限部分

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755、发电机转子绕组过负荷及过流保护发电机转子绕组过负荷及过电流保护，用于保护转子绕组及作为励磁机的后备保护。

76九、发电机转子回路接地保护1、发电机励磁回路故障原因及危害发电机转子励磁绕组的接地故障包括一点接地和两点接地。所谓接地是指励磁绕组绝缘损坏或击穿而使励磁绕组导体与转子铁芯相接触。励磁回路一点接地故障对发电机并不造成危害，但若再相继发生第二点接地将严重威胁发电机的安全。当发生两点接地故障时，由于故障点流过相当大的故障电流将烧伤转子本体；由于绕组部分短接，励磁绕组中电流增加，可能因过热而烧伤；由于部分绕组被短接，使气隙磁通失去平衡，从而引起振动，特别是多极机会引起更加严重的转动，甚至会因此造成灾难性后果。此外，汽轮发电机励磁回路两点接地，还可能使轴系和汽机磁化。因此，励磁回路两点接地故障的后果是严重的。

772、发电机励磁回路接地保护现状对于1MW以上的水轮发电机，都装设一点接地保护，动作于信号，不装设两点接地保护。中小型汽轮发电机，只装设可供定期检测用的绝缘检查电压表和正常不投入运行的两点接地保护，不装设一点接地保护。当用绝缘检查电压表检出一点接地故障后，再把两点接地保护装置投入。转子水内冷汽轮发电机和100MW及以上汽轮发电机，应装设一点接地保护，并根据情况可装设两点接地保护装置。通常在大型发电机组上都要求装设转子一点接地保护，动作于信号；同时，也投入两点接地保护，以防可能发生的两点同时接地及匝间短路故障。

783、转子一点接地故障保护励磁回路的一点接地保护，除简单、可靠这些一般要求之外，还要求能够反应在励磁回路中任一点发生的接地故障，并且要求有足够的灵敏度。在评价励磁回路一点接地保护时，灵敏度是用故障点对地之间的过渡电阻大小来定义，若过渡电阻为Rg，保护装置处于动作边界上，则称保护装置在该点的灵敏度为Rg（Ω）。转子一点接地故障保护的方式很多，如绝缘监视、电桥式、迭加直流电压式，迭加交流电压式等。在微机保护装置中，转子一点接地保护常采用的是注入式直流电源，该电源系装置自产。因此，在发电机运行及不运行时，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。该保护动作灵敏、无死区。

79(1)励磁回路一点接地检查装置励磁回路绝缘完好时，U1=U2=U/2；若正极接地，则U1=0，U2=U；若接地点靠近负极，则U1>U/2，U2

80(2)叠加直流电压式一点接地保护①保护原理。这种保护采用了新型的叠加直流方法，叠加源电压一般为50V，内阻>50kΩ。利用微机智能化测量，克服了传统保护中绕组正负极灵敏度不均匀的缺点，能准确地计算出转子对地的绝缘电阻值，范围可达200kΩ。转子分布电容对测量无影响。发电机启动过程中，转子无电压时，保护并不失去作用，保护引入转子负极与大轴接地线。图4.25叠加直流式转子一点接地保护原理图

81（3）外加交流电压式一点接地保护经辅助电压互感器TVA将一交流电压U0，经过一普通电流继电器K和一隔直耦合电容C，叠加到励磁绕组的一端与地之间，就构成了简单的叠加交流电压式一点接地保护。继电器的动作电流，要躲过正常情况下流过继电器的不平衡电流。当励磁绕组上某一点经过渡电阻Rf接地时，流过继电器的电流大于整定值时，继电器动作。

82（4）微机型切换采样式一点接地保护基于切换采样原理的励磁回路一点接地微机保护原理如图所示。接地故障点k将转子绕组分为α和1-α两部分（α为转子绕组的百分数），Rg为故障点过渡电阻，由四个电阻R和一个信号电阻R1组成两个网孔的直流电路。如图所示，两个电子开关S1和S2轮流接通。

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843、励磁回路两点接地保护1）利用切换采样原理当再发生第二点接地时判发生了两点接地。该原理两点接地有死区。2）二次谐波式保护构成原理当发电机转子绕组两点接地时，其气隙磁场将发生畸变，在定子绕组中将产生2次谐波负序分量电势。转子两点接地保护即反应定子电压中2次谐波“负序”分量。动作方程：

85（2）逻辑框图在转子一点接地保护动作后，自动投入转子两点接地保护。转子两点接地保护的逻辑框图如图

86十．发电机失磁保护（阻抗原理）

87发电机失磁保护1、发电机的失磁运行及其产生的影响失磁故障指励磁突然全部消失或部分消失（低励）励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流）失磁原因：三种（1）励磁回路开路，励磁绕组断线灭磁开关误动作，励磁调节装置的自动开关误动，可控硅励磁装置中部分元件损坏（2）励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路（3）运行人员调整等。发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都会发生变化，且将危及发电机和系统的安全。2、发电机失磁后的机端测量阻抗按失磁的物理过程的三个阶段，分别为等有功阶段、临界失步点、异步运行阶段。对应这三个阶段，其机端测量阻抗分别为：等有功阻抗圆，临界失步阻抗圆，异步运行时的测量阻抗。

883、失磁保护构成方式的特点引起失磁的原因很多，失磁后会引起许多参数变化，但每一个参数的变化都不能唯一表征失磁故障。故失磁保护的判据通常不至一个，而是由至少一个主判据和二个辅助判据构成。失磁保护的主判据主要有：1）机端测量阻抗是否进入静稳边界阻抗圆（临界失步阻抗圆）2）机端测量阻抗是否进入异步阻抗圆3）无功方向由正变负4）机端三相电压或变压器高压侧三相电压降低失磁保护的辅助判据主要有：1）发电机的励磁电压降低2）是否有负序分量出现3）用延时躲过振荡的影响4）电压互感器二次断线闭锁

894、发电机失磁保护（阻抗原理）微机型发电机失磁保护一般提供了两种原理的保护：阻抗原理失磁保护和新型逆无功原理失磁保护（特别适合于无刷励磁的发电机）。正常运行时，若用阻抗复平面表示机端测量阻抗，则阻抗的轨迹在第一象限（滞相运行）或第四象限（进相运行）内。发电机失磁后，机端测量阻抗的轨迹将沿着等有功阻抗园进入异步边界园内。阻抗型失磁保护，通常由阻抗判据（Zg＜）、转子低电压判据（Vfd＜）、机端低电压判据（Ug＜）、系统低电压判据（Un＜）及过功率判据（P＞）构成。保护输入量有：机端三相电压、发电机三相电流、主变高压侧三相电压（或某一相间电压）、转子直流电压。

90阻抗型失磁保护的逻辑框图如下：

91失磁保护动作过程：当发电机失磁导致机端低电压动作时，经延时t4发出信号并作用于出口（如切换励磁或切换厂用电源等措施）；当发电机失磁导致机组功率超过整定值时，经延时t5发出信号并作用于出口（如降出力）；当发电机失磁并导致系统低电压动作时，经延时t3发出信号并作用于跳闸；当发电机失磁阻抗元件满足，或同时转子低电压也满足时，经t1延时或t2延时发出信号并作用于出口（如解列灭磁）。

92十一、发电机失步保护反应电机机端测量阻抗的变化轨迹，动作特性为双遮挡器的失步保护

93可以看出：电阻线R1、R2、R3、R4及电抗线将阻抗复平面分成0~4共5个区测量阻抗依次穿过五个区后记录一次滑极。当滑极次数累计达到整定值时，便发出跳闸命令。

94失步保护逻辑框图开断电流所谓开断电流，系指断路器断开时，流过开关触点的电流。该电流不能大于开关允许的额定遮断电流。

95十二、发电机逆功率保护如果出现系统向发电机倒送有功，即发电机变成电动机运行，这就是逆功率的异常工况。并网运行的汽轮发电机，在主汽门关闭后，便作为同步电动机运行。从电网中吸收有功，拖着汽轮机旋转。由于汽缸中充满蒸汽，它与汽轮机叶片磨擦产生热，使汽轮机叶片过热。长期运行，损坏汽轮机叶片。逆功率保护：主要由逆功率继电器组成。发-变组保护装置中一般有两只逆功率继电器，其一用于程序跳闸方式，即当过负荷保护、过励磁保护、低励失磁保护等动作后，应保证先关主汽门．等列出现逆功率状态时就确信主汽门已经经关闭，这时逆功率继电器动作，允许主断路器跳闸，这种程序跳闸就可避免因主汽门末关而断路器先断开引起灾难性“飞车”事故。这一逆功率继电器整定值为:P1.set=（1~3）%PN.G程序跳闸方式下：要先关主气门再跳闸其目的是为了防止出现飞车事故。另一种逆功率保护是防止由于主气门误关闭出现逆功率异常运行方式对发电机的危害：

96我国目前在20万kw及以上汽轮发电机组上装设逆功率保护，燃气轮发电机组也安装设此保护。对于其它发电机组，有关继电保护技术规程尚未作出装设逆功率保护的规定。汽轮发电机逆功率保护的动作功率一般可取为P2.set=（0.5~1.0）%PN.G（COSφ=1.0时）其延时分两段，短延时1.0-1.5s动作于信号,长延时2—3min动作于跳间。（1）保护原理：当主汽门误关闭或机组保护动作于关闭主汽门而出口断路器未跳闸时，发电机将变为电动机运行,吸收有功功率.逆功率保护原理就是反应发电机从系统中吸收有功功率的大小而动作.电压取自机端，电流取中性点或机端。

97构成原理及逻辑框图逆功率保护的输入量为机端TV二次三相电压及发电机TA二次三相电流。当发电机吸收有功功率时动作。构成框图如下。由图可以看出，当发电机吸收的有功功率大于整定值时，经短延时t1发信号，经长延时t2作用于出口。图中P——发电机有功功率计算值Pl、t1、t2——逆功率保护整定值

98九、发电机（变压器）过励磁保护过励磁的危害：发电机或变压器过励磁运行时，由于励磁阻抗减小电流会很大，电流波形将发生严重畸变，漏磁大大增加，长时间运行损坏发电机或变压器。因此，对于大容量发电机及变压器，装设过励磁保护非常必要。发电机（变压器）的感应电势为

99（1）保护的原理过励磁保护反映的是过激磁倍数，而过励磁倍数等于电压与频率标幺值之比。发电机或变压器的电压升高或频率降低，可能产生过励磁。（2）保护的组成过励磁保护由定时限段和反时限段组成。通常，定时限用于发信号，或发信号并减励磁，反时限用于切除发电机或变压器。