发电机故障和异常状态

1、发电机的继电保护（一）电机的故障类型、不正常工作状态及其保护方式。相对变压器而言，发电机更加负责，变压器有原边绕组，副边绕组，通过 铁芯，磁场来将原边和副边连接起来，进行磁耦合，来实现能量的传递。发电 机，有转子绕组，定子绕组，转子铁芯，定子铁芯。在发电机中有静止的部 分，也有旋转的部分，通过定子去切割气隙中的磁场，在定子上感应电势，产 生电流。将转子上所接收到的机械能，带动转子转动，通过磁场将机械能转化 为电能，通过定子绕组输送出去。发电机内部有时间变化量，定子上感应的电 流，电压，呈正弦变化，还有空间变化。发电机的故障状态以及不正常状态相对于变压器来说，就复杂得多。发电 机相对非常贵重，使

2、得它的重要程度升高。1、发电机的内部故障：有定子绕组的故障和有转子绕组的故障。有静止部分的故障和有旋转部分 故障。（1）定子绕组的相间短路：危害最大。（2）定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路。对发电机有直接的危害。（3）定子绕组单相接地：较常见，一般中性点不接地，或高阻接地，没有 较大的单相电流，如果电流值大于 5A 的话，可造成铁芯烧伤或局部融化。（4）转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地 时，因破坏了转子磁通的平衡，可能引发发电机的强烈震动或将转子绕组烧 损。一般给转子绕组通入直流电流，让其产生旋转磁场，使定转子之间形成磁 路的耦合，使转子获得的

3、机械能通过磁场传输到定子上。一般来说，转子绕组 是接在正负电源之间，转子上本身是没有接地点的，只有正负极，也就是没有 零电位，发生一点接地时，也就是相当于出现了一个零电位，形成不了回路， 对发电机没有直接的危害，但是，如果发生两点接地，就相当于形成了一个短 路状态，此时，会有非常大的短路电流，造成了磁场的畸变，使转子局部发 热，同时，会在定子感应较大的短路电压，定子铁芯易饱和，机组会出现发热 现象，同时，由于磁场的不均匀，使得它收到磁力的作用也不均匀，会引起发 电机组的震动，对发电机有直接的危害。不允许发电机继续运行，必须马上退 出运行。（5）转子励磁回路电流急剧下降或消失：从系统吸收无功功率

4、，造成失 步，从而引起系统电压下降，甚至可使系统崩溃。本来通过转子建立磁场，建立连接桥梁，转子励磁电流急剧下降，会使得 转子的一部分机械能无法转换为电能，使得转子的转速升高，外部连接的系统 中的电流会建立连接桥梁，从而传递机械能，本来是向系统中发送无功功率， 现在变成了向系统中吸收无功功率，无功功率和系统中的电压有直接联系，无 功功率充足，系统中的电压能够保持较高的水平，无功功率不足，电压下降， 甚至可能使得系统崩溃。（二）发电机的不正常运行状态（ 1）外部短路或系统振荡引起的定子绕组的过电流（ 2）定子绕组引起的三相对称过负荷。发电机的抗过负荷能力远小于变压 器，变压器作为静止元件，没有旋转

5、部分，当过负荷时，能够通过变压器油有 效地冷却。发电机有高速旋转部分，本身发热量较大，其散热也没有像变压器 油那样比较好的进行散热，一般不允许过负荷状态，一般过负荷，会发生报警 信号。（ 3）外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序电流。发电机作为旋转元件，当其出现负序电流时，会产生一个反转的磁场，发 电机的工作原理是其转子上加上一个励磁电流后产生磁场，随着转子的旋转， 这个磁场会跟着转子一起旋转，磁场在定子绕组上感应电势，产生三相交流 电。三相交流电同样会合成一个旋转磁场，这个磁场在一般情况下转子磁场保 持静止状态，对于负序电流，转子磁场正转，而定子负序电流所产生的这个磁 场反转，磁场抵

6、消，磁场很弱，机组振动。（ 4）突然甩负荷而引起的定子绕组过电压。（5）励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。（6）汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率运行以及低频、失步、 过励磁等。主汽轮提供机械能，突然关闭，转子由于惯性接着旋转，这个时候会出现 从系统吸收机械能，发电机的逆功率运行。对发电机而言，转子转速下降，其 频率下降，出现转子转子转速接近于发电机的谐振转速。发电机的转子转速和 系统的额定转速不能保持一致，为失步，比如发电机震荡引起。过励磁为定子 铁芯中的磁场严重饱和，对 30 万以上的发电机组要考虑的，为了充分利用有色 金属材料，也为了缩短转轴的长度，容易出现过励磁状

7、态。（三）发电机的保护配置（ 1）定子绕组相间短路保护（ 1MW 以上一般采用差动保护）（2）定子绕组匝间短路保护。变压器的匝间保护靠瓦斯保护来反应，而发电机中的定子绕组的相间短路 保护和匝间短路保护共同构成发电机的主保护。（ 3）定子绕组接地保护（ 100MW 以上发电机应有 100%保护区）在定子绕组中任意一点发生单相短路，都能反应。（4）励磁回路一点及两点接地保护；（ 5）励磁电流异常下降或消失保护（ 100MW 以上发电机）一般叫做低励失磁保护。（6）发电机外部相间短路保护一般作为发电机相间短路的远后备。（7）定子绕组过负荷保护8）转子表层（负序）过负荷保护；（ 50MW 以上发电机）9）定子绕组过电压保护。10）励磁绕组过负荷保护（