发电机二次部分

发电机二次部分

发电机可能发生的故障和不正常工作状态有哪些？

答：1）可能发生的注意故障：定子绕组相间短路，定子绕组一相匝间短路、定子绕组一相决破坏而引起的单相接地、转子绕组（励磁回路）接地、转子励磁回路低励、失磁。

2）主要的不正常工作状态：过负荷、定子绕组过电流、定子绕组过电压、三相电流不对称、失步、逆功率、过励磁、非全相运行等。

发电机一般配置哪些保护？各能反应哪些故障

答：发电机一般配置如下保护：

1) 发电机差动：发电机相间短路的主保护。保护范围为发电机中性点CT至发电机出口CT之间。

2) 三次谐波式3W定子接地保护：反映发电机中性点向机内20％左右定子绕组，与零序基波电压式3U0定子接地保护联合构成100％定子接地保护。

3) 3U0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。

4) 转子一点接地保护：接地保护的注入直流电源为装置自产，无论是发电机运行或不运行，均可监视发电机励磁回路的对地绝缘。

5) 转子两点接地保护：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二次谐波负序分量电势。转子两点接地保护即反映定子电压中二次谐波“负序”分量。

6) 发电机失磁保护：采用阻抗原理构成的失磁保护。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。

7) 发电机过电压保护：保护反映发电机定子电压。动作后经延时切除发电机。

8) 发电机对称过负荷保护：是发电机定子的过热保护。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。该保护由定时限和反时限两部分构成。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。

9) 发电机不对称过负荷保护：发电机反时限不对称过负荷保护。是发电机的转子过热保护。保护反应发电机定子电流中的负序分量。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。

10) 复合电压闭锁过流保护：发电机电压闭锁过流保护主要作为发电机相间短路的后备保护。变压器电压闭锁过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护。

11) 电压平衡式PT断线判别：电压平衡式PT断线，用于定子接地保护PT一次断线时PT断线判别。它按比较机端两组PT同名相间电压的幅值及相位关系的原理构成。

12) 非电量保护：该类保护主要有变压器瓦斯保护、压力保护、冷却器全停保护，以及发电机断水、热工等。非电量保护构成原理分两种，一是直接驱动开关量直跳继电器出口，如重瓦斯、压力释放等；另一种是由保护CPU判别非电量接点的状态，再经其它判据判别或软件延时后由保护CPU去驱动出口继电器出口，如冷却器全停、断水、热工等。

发电机差动保护有何作用？

答：纵联差动保护是反应发电机内部相间短路的主保护，能快速而灵敏地切除保护范围内部所发生的发电机内部相间短路故障。同时在正常运行以及外部故障时，又能保证动作的选择性和可靠性。

简述发电机差动的保护原理？

答：发电机的纵差动保护是在发电机的中性点侧及出线侧均装设型号和变比完全相同的电流互感器，其二次回路按环流法接线。发电机正常运行及外部短路时，由于两组互感器的一次电流相同，二次电流仅在其二次绕组回路内环流，差动回路的继电器线圈内并无电流流过，差动继电器不会动作。在发电机内部短路时，如果是单机运行，则出线侧一次电流为零；如果是并列运行，则出线侧一次电流与正常运行时方向相反，这时差动继电器将流过很大的二次短路电流，继电器动作，使发电机的断路器和灭磁开关动作，达到保护目的

发电机失磁保护一般有哪些元件组成？

答：发电机失磁保护主要由失磁阻抗元件、发电机和母线低电压元件和转子低电压闭锁元件组成。阻抗元件用于检出失磁故障，是判断低励、失磁故障的主要判别元件。发电机和母线低电压元件监视发电机端电压和母线电压，以保障系统的安全。转子低电压元件（以及发电机电压回路断线）作为闭锁元件，用于防止失磁保护在其它异常情况下误动作。

发电机断水保护的动作值和时间整定为多少？

答：1）发电机断水保护的整定时间为30秒。

2）发电机断水保护的动作值整定如下：

当定转子线圈进水压力小与0.049Mpa及发电机定转子进水流量降低至10t/h，延时30秒发电机断水保护动作启动全停I 出口。

简述发电机定子100%接地保护原理？怎样判别是中性点侧还是出口侧接地？

答：1）发电机定子100%接地保护由两部分组成

第一部分：基波零序电压（3U0）保护。其基波零序电压取自发电机1PT二次开口三角形绕组；保护范围为自发电机出线端向里侧85%的定子线圈。

第二部分：利用三次谐波电压比较原理（3W）而构成的保护。其三次谐波电压分别取自中性点PT的二次绕组和发电机1PT二次开口三角形绕组；当靠近中性点侧定子线圈50%范围内接地故障时，机端三次谐波电压大于中性点三次谐波电压，保护动作发50%定子接地信号。

以上两部分共同构成发电机定子线圈100%接地保护。

2）若只发“3U0定子接地”信号，且发电机电压严重不平衡，则接地点可能发生在定子绕组出线侧50%至主变低压侧范围内。

若只发“3W定子接地”信号，且发电机电压基本平衡，则接地点可能发生在靠近中性点侧50%定子绕组范围内。

若“3U0定子接地”和“3W定子接地”信号同时发出，则接地点在线圈中间偏中性点一侧。

发动机专用匝间短路PT有何作用？

答：300MW发电机一般采用高阻抗接地，专用匝间短路PT中性点必须与发电机中性点直接相连，不能直接接地。

1) 当发电机定子绕组匝间短路或者发生对中性点不对称的各种相间短路时，专用PT开口三角的

3U0≠0，可以反映以上两种类型故障。

2) 当发电机正常运行和外部短路时，专用PT开口三角的3U0=0。

3) 当发电机单机接地故障时，虽然一次系统出现零序电压，中性点电位升高，但由于专用PT不直接接地，故专用PT开口三角检测不到零序电压即3U0=0。

4) 因此，此方法可以反映定子匝间短路及相间短路，而引入负序功率方向闭锁装置后，此保护只反映定子匝间短路保护。

大型发电机为什么要装设匝间保护？

答: 现代大型发电机的定子绕组,由于在定子同一槽的上、下层线棒会出现同相不同匝的定子线棒,因而会发生发电机定子绕组的匝间短路故障。由于纵差保护不能反应发电机定子绕组一相匝间短路，发掘定子绕组一相匝间短路后，如不能及时切除故障，则可能发展成为相间故障，造成发电机的严重损坏。为此大型发电机要装匝间保护。

大型发电机匝间保护的构成通常有几种方式？

答：大型发电机匝间保护的构成通常有以下几种方式:

1）横差保护:当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有六个引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高。

2）零序电压原理的匝间保护:采用专门电压互感器测量发电机三个相电压不对称而生成的零序电压,该保护由于采用了三次谐波制动故大大提高了保护的灵敏度与可靠性。

3）负序功率方向匝间保护:利用负序功率方向判断是发电机内部不对称还是系统不对称故障,保护的灵敏度很高,近年来运行表明该保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时,故限制了它的使用。

我厂发电机匝间保护的工作原理是什么？

答：我厂发电机匝间保护是利用接于专用PT二次开口三角绕组的零序电压继电器构成的。在发电机首段接有专用PT，其高压側中性点不接地。而于发电机的中性点相连接，专供发电机匝间保护用。当发电机定子绕组发生匝间短路或靠近中性点侧发生不对側的相间短路时，由于一次系统三相电压不对側，出现零序电压，在PT 开口三角有零序电压输出。从而使发电机匝间保护动作。当发电机发生单相接地故障时，虽然一次系统也出现零序电压，但发电机输出端每相对其中性点的电压仍然是对称的。因此，PT的一次侧三相首端对其中性点的电压同样是完全对称的，它的开口三角形绕组输出电压仍为零，故此时保护不会动作。

其开口三角形输出端一般接三次谐波滤波器。因为发电机正常运行或外部短路时，由于磁路的不对称，使三相定子电压不平衡。其中含有一定比例的三次谐波分量，这个分量在PT开口三角有输出。为消除三次谐波对匝间保护的影响而设置了三次谐波滤波器，利用它阻挡三次谐波分量进入保护装置。

为什么现代大型发电机应装设非全相运行保护？

答：发电机变压器组高压侧的断路器多分为分相操作的断路器，常由于误操作或机械方面的原因使三相不能同时合闸或跳闸，或在正常运行中突然一相跳闸。这种异常工况将在发电机-变压器组的发电机中流过负序电流，如果靠反应负序电流的反时限保护动作（对于联络变压器，要靠反应短路故障的后备保护动作），则会由于动作时间较长，而导致相邻线路对侧的保护动作，使故障范围扩大，甚至造成系统瓦解事故。因此，对于大型发电机-变压器组，在220KV及以上电压侧为分相操作的断路器时，要求装置非全相运行保护。

发电机启动升压过程中为什么要监视转子电流和定子电流?

答：发电机启动升压过程中，监视转子电流的目的：

1) 监视转子电流和与之对应的定子电压，可以发现励磁回路有无短路。

2) 额定电压下的转子电流较额定空载励磁电流显著增大时，可以粗略判定转子有匝间短路或定子铁芯有局部短路。

3) 电压回路断线或电压表卡涩时，防止发电机电压升高，威胁绝缘。

4) 发电机启动升压过程中，监视定子电流是为了判断发电机出口及主变压器高压侧有无短路线。

大型汽轮发电机为什么要配置逆功率保护？

答:在汽轮发电机组上,当机炉控制装置动作关闭主汽门或由于调整控制回路故障而误关主汽门,在发电机开关跳开前发电机将转为电动机运行。此时逆功率对发电机本身无害,但由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与长叶片摩擦,会使叶片过热,所以逆功率运行不能超过3分钟,因而需装设逆功率保护。

大型汽轮发电机为何要装设频率异常保护？

答:汽轮机的叶片都有一个自然振动频率,如果发电机运行频率低于或高于额定值,在接近或等于叶片自振频率时,将导致共振,使材料疲劳,达到材料不允许的程度时,叶片就有可能断裂,造成严重事故,材料的疲劳是一个不可逆的积累过程,所以汽轮机给出了在规定频率不允许的累计运行时间。低频运行多发生在重负荷下,对汽轮机的威胁将更为严重,另外对极低频工况,还将威胁到厂用电的安全,因此发电机应装设频率异常运行保护。

为什么要装设发电机意外加电压保护？

答:发电机在盘车过程中,由于出口断路器误合闸,突然加电压,使发电机异步启动,它能给机组造成损伤。因此需要有相应的保护,当发生上述事件时,迅速切除电源。一般设置专用的意外加电压保护,可用延时返回的低频元件和过流元件共同存在为判据。该保护正常运行时停用,机组停用后才投入。

当然在异常启动时,逆功率保护、失磁保护、阻抗保护也可能动作,但时限较长,设置专用的误合闸保护比较好。

误上电保护:发电机盘车时，未加励磁，断路器误合，造成发电机异步起动。（2）发电机起停过程中，已加励磁，但频率低于一定值，断路器误合。3）发电机起停过程中，已加励磁，但频率大于一定值，断路器误合或非同期。

启停机保护: 发电机启动或停机过程中，配置反应相间故障的保护和定子接地故障的保护。由于发电机启动或停机过程中，定子电压频率很低，因此保护采用了不受频率影响的算法，保证了启停机过程中对发电机的保护。 以上的启停机保护的投入可经低频元件闭锁，也可经断路器位置辅助接点闭锁。

为什么要装设发电机启动和停机保护？

答:对于在低转速启动或停机过程中可能加励磁电压的发电机,如果原有保护在这种方式下不能正确工作时,需加装发电机启停机保护,该保护应能在低频情况下正确工作。例如作为发电机--变压器组启动和停机过程的保护,可装设相间短路保护和定子接地保护各一套,将整定值降低,只作为低频工况下的辅助保护,在正常工频运行时应退出,以免发生误动作。为此辅助保护的出口受断路器的辅助触点或低频继电器触点控制。

发电机过流保护用CT为什么装在发电机的中性点侧？

答：是为了保证发电机在为并入系统之前（已升压），或从系统解列之后（未降压时）出现内部故障时能开口动作，将励磁开关跳开，保证发电机的安全。

发电机励磁系统有何作用？

答：发电机励磁系统有如下作用：

1) 调节励磁，维持机端或系统中某一点的电压在给定的水平；

2) 调节励磁，可以改变发电机无功功率的数值，可使并联运行机组间的无功功率合理分配；

3) 采用完善的励磁系统及其自动调节装置，可以提高输送功率极限，扩大静态稳定运行的范围；

4) 发生短路时，强励有利于提高动态稳定能力；

5) 发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，防止发电机过电压；

6) 发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，减小故障损坏程度，缩小故障影响范围；

7) 在不同运行工况下，实行过励和欠励限制，确保发电机组的安全稳定运行。

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强行励磁起什么作用？

答：当系统电压大大下降时，例如突然短路时，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫强行励磁。

1) 提高稳定度。通过增加励磁，抬高功角曲线，从而使系统维持动态稳定。

2) 在短路切除后，使电压迅速恢复。提高带时限的过流保护动作的可靠性。

低励限制有何作用？

答：发电机在运行中，由于系统电压的升高、操作人员的误操作及数字电位器故障等原因，都有可能造成发电机在低励磁状态运行，这样，容易破坏发电机静稳定。在励磁调节器中有低励限制单元，其作用是：当发电机进相运行时，限制其最小励磁电流，使之不低于允许值之下。防止发电机失步及定子端部过热。低励限制值须根据运行容量.限额曲线确定，应考虑不少于10%的裕度。

励磁回路中的灭磁电阻起何作用？

答：励磁回路中的灭磁电阻主要由两个作用：一是防止转子绕组因电流突然断开，磁场发生突变引起的过电压，使其不超过允许值；二是将磁场能量变为热能，加速灭磁过程。