第7章發(fā)電機(jī)保護(hù)

機(jī)械工業(yè)出版社教材配套電子教案電力系統(tǒng)繼電保護(hù)劉學(xué)軍編制第7章發(fā)電機(jī)的保護(hù)同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，它的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用。同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是一個(gè)十分貴重的電器元件，因此，應(yīng)該針對(duì)各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。7.1發(fā)電機(jī)的故障、

不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式7.1.1發(fā)電機(jī)的故障、

不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)方式

發(fā)電機(jī)的故障類型主要有：（1）定子繞組相間短路

定子繞組間的相間短路對(duì)發(fā)電機(jī)的危害最大。產(chǎn)出很大的短路電流使繞組過(guò)熱，故障點(diǎn)的電弧將破壞絕緣，燒壞鐵芯和繞組、甚至導(dǎo)致發(fā)電機(jī)著火。（2）定子繞組匝間短路

定子繞組匝間短路時(shí)，被短路的部分繞組內(nèi)將產(chǎn)生大的環(huán)流，從而引起故障處溫度升高，絕緣破壞，并有可能轉(zhuǎn)變成單相接地和相間短路。（3）定子繞組單相接地

發(fā)生這種故障時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的電容電流將流過(guò)故障點(diǎn)，當(dāng)電流較大時(shí)，會(huì)使鐵芯局部溶化，給修理工作帶來(lái)很大的困難。（4）勵(lì)磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地

當(dāng)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒(méi)有構(gòu)成接地電流通路，因此對(duì)發(fā)電機(jī)沒(méi)有直接的危害。如果再發(fā)生另一點(diǎn)接地，就會(huì)造成勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地短路，可能燒壞勵(lì)磁繞組和鐵芯。此外，由于轉(zhuǎn)子磁通的對(duì)稱性破壞，還會(huì)引起機(jī)組的強(qiáng)烈震動(dòng)。7.1.1發(fā)電機(jī)的故障、

不正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：（1）勵(lì)磁電流急劇下降或消失發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障或自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘，引起勵(lì)磁電流急劇下降或消失。在此情況下，發(fā)電機(jī)由同步轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行狀態(tài)，并從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)，將引起電壓下降，甚至使系統(tǒng)崩潰。同時(shí)，引起定子電流增加和轉(zhuǎn)子過(guò)熱，威脅發(fā)電機(jī)安全。（2）外部短路引起定子繞組過(guò)電流（3）負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定容量而引起的過(guò)負(fù)荷以上（2）（3）兩種不正常運(yùn)行狀態(tài)都將引起發(fā)電機(jī)定子繞組溫度升高，加速絕緣老化，縮短機(jī)組壽命，也可能發(fā)展成為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障。7.1.1發(fā)電機(jī)的故障、

及不正常運(yùn)行狀態(tài)（4）轉(zhuǎn)子表層過(guò)熱電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路或發(fā)電機(jī)三相負(fù)荷不對(duì)稱時(shí)，將有負(fù)序電流流過(guò)定子繞組，在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)子的兩倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出倍頻電流。此電流可能造成轉(zhuǎn)子局部灼傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使保護(hù)環(huán)受熱松脫。特別是大型機(jī)組，這種威脅更加突出。（5）定子繞組過(guò)電壓調(diào)速系統(tǒng)慣性較大的發(fā)電機(jī)（如水輪發(fā)電機(jī)）因突然甩負(fù)荷，轉(zhuǎn)速急劇上升，發(fā)電機(jī)電壓迅速升高，造成定子繞組絕緣擊穿。此外，發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài)還有發(fā)電機(jī)失步、發(fā)電機(jī)逆功率、非全相運(yùn)行以及勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)磁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷等。7.1.2發(fā)電機(jī)的保護(hù)措施1）發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路定子繞組相間短路會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)。應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。2）發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路匝間短路將出現(xiàn)很大的環(huán)流，使絕緣老化，甚至擊穿絕緣發(fā)展為單相接地或相間短路，擴(kuò)大發(fā)電機(jī)損壞范圍。3）發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地

定子繞組單相接地是易發(fā)生的一種故障。單相接地后，其電容電流流過(guò)故障點(diǎn)的定子鐵芯，當(dāng)此電流較大或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)使鐵芯局部熔化。因此，應(yīng)裝設(shè)靈敏的反應(yīng)全部繞組任一點(diǎn)接地故障的100%定子繞組單相接地保護(hù)。7.1.2發(fā)電機(jī)的保護(hù)措施4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地兩點(diǎn)接地

轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地，由于沒(méi)有構(gòu)成通路，對(duì)發(fā)電機(jī)沒(méi)有直接危害。再發(fā)生另一點(diǎn)接地，則轉(zhuǎn)子繞組一部分被短接，會(huì)燒毀轉(zhuǎn)子繞組，由于部分繞組短接，破壞磁磁路的對(duì)稱性，造成磁勢(shì)不平衡而引起機(jī)組劇烈振動(dòng)，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地保護(hù)和兩點(diǎn)接地保護(hù)。7.1.2發(fā)電機(jī)的保護(hù)措施5）發(fā)電機(jī)失磁造成危害：失磁原因轉(zhuǎn)子繞組斷線、勵(lì)磁回路故障或滅磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)等。不僅對(duì)發(fā)電機(jī)造成危害，而且對(duì)電力系統(tǒng)安全也會(huì)造成嚴(yán)重影響。裝設(shè)失磁保護(hù)。7.1.2發(fā)電機(jī)的保護(hù)措施7.1.2發(fā)電機(jī)的的保護(hù)措施不正常工作狀態(tài)負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定值、負(fù)序電流超過(guò)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許值外部短路、非周期合閘以及系統(tǒng)振蕩等。發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷主汽門突然關(guān)閉而發(fā)電機(jī)斷路器未斷開(kāi)過(guò)電流保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)逆功率保護(hù)過(guò)電流保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)作為外部短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)。50MW及以上的發(fā)電電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。對(duì)稱過(guò)負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)只接于一相的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷，一般在50MW及以上發(fā)電電機(jī)應(yīng)裝設(shè)負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)。7.1.2發(fā)電機(jī)的的保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)逆功率保護(hù)特別是水輪發(fā)電機(jī)，在突然甩負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)速急劇上升從而引起過(guò)電壓。在水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)。主汽門突然關(guān)閉而發(fā)電機(jī)斷路器未斷，發(fā)電機(jī)變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無(wú)功，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)葉片特別是尾葉，可能過(guò)熱而損壞。

發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器的同時(shí)，還應(yīng)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。7.1.2發(fā)電機(jī)的保護(hù)措施

7.2發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)是發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線相間短路的主保護(hù)，它應(yīng)能快速而靈敏地切除內(nèi)部所發(fā)生的故障。同時(shí)，在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，又應(yīng)保證其動(dòng)作的選擇性和工作的可靠性。在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生相間短路時(shí)，應(yīng)瞬間斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器和自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)。一般中、小型機(jī)組的縱差保護(hù)采用帶速飽和變流器的電磁型差動(dòng)繼電器BCH-2構(gòu)成，大容量的發(fā)電機(jī)采用帶比率制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器BCH-1

構(gòu)成。

用BCH-2（BCH-1）型繼電器構(gòu)成的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)7.2.1用DCD-2型繼電器構(gòu)成的發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)是利用比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)和引出線側(cè)電流幅值和相位的原理構(gòu)成的，因此在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)和引出線側(cè)裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)縱差保護(hù)。兩組電流互感器之間為縱差保護(hù)的保護(hù)范圍。電流互感器二次按照循環(huán)電流法接線，即如果兩組電流互感器一次側(cè)的極性分別以中性點(diǎn)側(cè)和母線側(cè)為正極性，則二次側(cè)同極性相連接。差動(dòng)繼電器和兩側(cè)電流互感器的二次繞組并聯(lián)。保護(hù)的單相原理接線圖如圖7－1所示7.2發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)1、發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)原理及接線

圖11-1發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)單相原理接線圖（a）內(nèi)部故障情況；（b）正常運(yùn)行及外部故障情況1、正常運(yùn)行及外部故障時(shí)：理想情況：實(shí)際情況：1、差動(dòng)保護(hù)原理及接線保護(hù)區(qū)內(nèi)故障：?jiǎn)蝹?cè)電源：

雙側(cè)電源：1、差動(dòng)保護(hù)原理及接線2）具有斷線監(jiān)視裝置的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的原理接線如圖7－2所示。保護(hù)裝置采用三相式接線（1～3KD為差動(dòng)繼電器），在差動(dòng)回路的中線上接有斷線監(jiān)視的電流繼電器KA，當(dāng)任何一相電流互感器回路斷線時(shí)，它都能動(dòng)作，經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器KT延時(shí)發(fā)出信號(hào)。另外，為了使差動(dòng)保護(hù)的范圍能包括發(fā)電機(jī)引出線（或電纜）在內(nèi)，所使用的電流互感器應(yīng)裝在靠近斷路器的地方。圖7-2具有斷線監(jiān)視裝置的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理接線圖

2、差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算1、按電流互感器二次斷線條件：2、按最大不平衡電流條件：兩條件取較大值為整定值。差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流：3、斷線監(jiān)視繼電器啟動(dòng)電流:對(duì)于汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)IK.max=8IN，繼電器啟動(dòng)電流為：對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，IK.max=5IN,Iop.r=(0.3-0.4)IN/KTA(7-1)(7-2)靈敏度：：發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)最小的周期性短路電流。

斷線監(jiān)視動(dòng)作電流一般按20%額定電流整定，為了防止斷線監(jiān)視裝置誤發(fā)信號(hào)，KV動(dòng)作后應(yīng)延時(shí)發(fā)出信號(hào)。3）差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算(7-3)結(jié)論1）當(dāng)過(guò)渡電阻為零時(shí)，三相短路電流隨的減小而增大，如圖曲線1所示只要發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)靈敏度滿足要求，則內(nèi)部金屬性短路時(shí)保護(hù)靈敏度必然滿足要求。2）當(dāng)過(guò)渡電阻不為零時(shí)，在靠近中性點(diǎn)附近短路時(shí)，短路電流很小，如圖曲線2。當(dāng)短路電流小于動(dòng)作電流（圖曲線3）時(shí)，保護(hù)不能動(dòng)作，出現(xiàn)動(dòng)作死區(qū)。死區(qū)的大小與保護(hù)的動(dòng)作電流大小有關(guān)。3）差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算圖7-3發(fā)電機(jī)內(nèi)部三相短路電流與短路位置的關(guān)系2、差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算縱差保護(hù)雖然是發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路最靈敏的保護(hù)，但是在中性點(diǎn)附近經(jīng)過(guò)渡電阻相間短路時(shí)，仍存在一定的死區(qū)。由于定子繞組的電動(dòng)勢(shì)和匝數(shù)成正比，靠近中性點(diǎn)短路時(shí)，定子電動(dòng)勢(shì)隨定子繞組匝數(shù)的減少而減少，雖然定子繞組的電抗和匝數(shù)平方成正比，比定子電動(dòng)勢(shì)減少得更快，但是當(dāng)經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)，短路電流可能很小，使保護(hù)不能動(dòng)作。7.2.2具有比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)基本原理：是基于保護(hù)的動(dòng)作電流隨著外部故障的短路電流而產(chǎn)生的最大不平衡電流的增大而按比例的線性增大，且比最大不平衡電流增大的更快，使在任何情況下的外部故障時(shí)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。制動(dòng)電流：將外部故障的短路電流作為制動(dòng)電流。差動(dòng)電流：把流入差動(dòng)回路的電流作為動(dòng)作電流。7.2.2比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)圖7-4比率制動(dòng)差動(dòng)繼電器縱差保護(hù)單相原理接線圖及特性曲線（a）原理接線圖；（b）制動(dòng)特性；（c）比較電路圖制動(dòng)電流：差動(dòng)電流：7.2.2比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)GI1I2IOPNres1Nres2NOP圖7-4比例差動(dòng)繼電器縱差保護(hù)原理接線圖1）正常運(yùn)行時(shí)制動(dòng)電流2）外部短路時(shí)

制動(dòng)電流為外部短路電流數(shù)值大、差動(dòng)電流數(shù)值小，保護(hù)不動(dòng)作。差動(dòng)電流制動(dòng)電流7.2.2比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)差動(dòng)電流差動(dòng)電流小于制動(dòng)電流，保護(hù)不動(dòng)作。3）內(nèi)部故障時(shí)制動(dòng)電流為兩側(cè)電流之差，其值較小：內(nèi)部短路電流。差動(dòng)電流為內(nèi)部短路電流，差動(dòng)電流大大于制動(dòng)電流，故保護(hù)動(dòng)作：發(fā)電機(jī)未并列時(shí)制動(dòng)電流為：差動(dòng)電流為：7.2.2比率制動(dòng)式發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)繼電器制動(dòng)特性

繼電器制動(dòng)特性用圖7-4（b）中折線PQS表示。OP表示制動(dòng)電流為零時(shí)繼電器最小動(dòng)作電流為：，此后，隨制動(dòng)電流增大，動(dòng)作電流增大。在外部最大短路電流下，最大為： 由于TA飽和出現(xiàn)不平衡電流用KT表示。OT表示在不同制動(dòng)電流時(shí)的不平衡電流。OT低于制動(dòng)特性PQS保證在穿越性短路時(shí)繼電器不誤動(dòng)。定義制動(dòng)系數(shù)為：NPQTS0K繼電器制動(dòng)特性7.2.2比率差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算1、確定比例制動(dòng)特性PQS（1）最小動(dòng)作電流按大于最大負(fù)荷時(shí)的不平衡電流確定

（2）比率制動(dòng)特性拐點(diǎn)Q。一般取發(fā)電機(jī)的額定電流即。

（3）制動(dòng)特性的最高點(diǎn)S。S點(diǎn)由最大外部短路電流的最大不平衡電流決定。一般：

P、Q、S三點(diǎn)確定之后，連QS直線，其斜率即為制動(dòng)系數(shù)(4)保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)。保護(hù)的靈敏系數(shù)為

式中——單機(jī)孤立運(yùn)行時(shí)的機(jī)端兩相金屬性短路周期分量短路電流有效值，一般要求靈敏系數(shù)大于2.07.2.2比率差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算P、Q、S三點(diǎn)確定之后，連QS直線，其斜率即為制動(dòng)系數(shù)，其值為：（7-6）（7-7）發(fā)電機(jī)標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)由上述保護(hù)所知比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的判據(jù)為其中為制動(dòng)量，為動(dòng)作量。式（11-10）中制動(dòng)系數(shù)Kres取小于0.5。將式兩邊平方整理得稱為標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)。式（10-11）稱為標(biāo)積制動(dòng)判據(jù)。等號(hào)左側(cè)為動(dòng)作量，右側(cè)兩電流幅值與夾角余弦乘積成為“標(biāo)積”。是制動(dòng)量。（10-10）（10-11）外部故障時(shí)，所以制動(dòng)量很大，可靠制動(dòng)。內(nèi)部故障時(shí)，，所以制動(dòng)量為負(fù)，而動(dòng)作量很大，所以差動(dòng)保護(hù)靈敏動(dòng)作。

7.3發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)按定子雙星形接線時(shí)可以采用橫差保護(hù)，否則應(yīng)采用其它匝間保護(hù)。如利用負(fù)序功率閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電流原理構(gòu)成的匝間短路保護(hù)；定子繞組零序電壓原理構(gòu)成的匝間短路保護(hù)；負(fù)序功率方向閉鎖的零序電壓匝間短路保護(hù)。橫差保護(hù)靈敏性較高，但有死區(qū)；負(fù)序功率閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電流原理構(gòu)成的匝間短路保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏性高，一般可用于大型發(fā)電機(jī)組，大型發(fā)電機(jī)組也可以采用負(fù)序功率方向閉鎖的零序電壓匝間短路保護(hù)；定子繞組零序電壓原理構(gòu)成的匝間短路保護(hù)裝置由零序電壓、負(fù)序功率方向和電壓斷線閉鎖三部分組成，裝置復(fù)雜，靈敏性不高，因此，只在不能采用單元件橫差保護(hù)的情況下采用。7.3發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)同步發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，包括同一分支匝間和同一相不同分支匝間的短路。發(fā)生匝間短路時(shí)，短路環(huán)中的電流可能很大，若不及時(shí)處理，故障處的溫度升高，使絕緣損壞，很可能導(dǎo)致定子繞組單相接地或發(fā)展成相間短路。對(duì)于這種故障，縱差保護(hù)不能反映。因此，在發(fā)電機(jī)（尤其是大型機(jī)組）應(yīng)該裝設(shè)匝間短路保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作后，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器和自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)。橫差保護(hù)只裝設(shè)在定子繞組為雙星形接線的發(fā)電機(jī)上。雙星形接線的定子繞組匝間短路有兩種情況1）同一繞組內(nèi)部發(fā)生匝間短路：此時(shí)由于兩個(gè)分支繞組的電動(dòng)勢(shì)不等，將有環(huán)流產(chǎn)生。短路的匝數(shù)越多環(huán)流越大，短路匝數(shù)越少，環(huán)流越??；KD雙星形接線的定子繞組匝間短路有兩種情況2）同相的兩個(gè)分支繞組間發(fā)生匝間短路：當(dāng)兩繞組在不同的電位點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，由于短路形成的兩個(gè)回路中都存在電動(dòng)勢(shì)差，因此兩個(gè)回路將分別出現(xiàn)環(huán)流。電動(dòng)勢(shì)差越大，環(huán)流越大。兩繞組的等電位點(diǎn)短路時(shí)，就沒(méi)有環(huán)流。KD7.3.1單繼電器式橫差保護(hù)在兩組星形接線的中性點(diǎn)連線上裝一個(gè)電流互感器，將一組星形接線繞組的三相電流之和與另一組星形接線繞組的三相電流之和進(jìn)行比較。這種方式由于只用一個(gè)電流互感器，不存在兩個(gè)電流互感器的誤差不同所引起的不平衡電流問(wèn)題，因而啟動(dòng)電流小，靈敏高，加上接線簡(jiǎn)單，故得到廣泛的采用。一、單繼電器式橫差保護(hù)圖7-7單繼電器式橫差保護(hù)的原理接線圖一、單繼電器式橫差保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)：由于每相的兩個(gè)分支繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，各供應(yīng)相電流的一半，故兩組星形繞組里的三相電流對(duì)稱且平衡，兩個(gè)中性點(diǎn)電位相等，故裝在中性點(diǎn)連線上的電流互感器TA中沒(méi)有電流流過(guò)，電流繼電器KA不會(huì)動(dòng)作。一個(gè)繞組發(fā)生匝間短路，或者在同相的兩個(gè)繞組間發(fā)生匝間短路時(shí)：該相的兩個(gè)分支繞組間就有環(huán)流流過(guò)，從而電流互感器TA一次側(cè)有電流流過(guò)，接于TA二次側(cè)的電流繼電器KA在電流超過(guò)其動(dòng)作電流值時(shí)就會(huì)動(dòng)作，中間繼電器KM因而啟動(dòng)，使發(fā)電機(jī)斷路器和勵(lì)磁開(kāi)關(guān)跳閘，并進(jìn)行事故停機(jī)。一、單繼電器式橫差保護(hù)由于三次諧波電壓三相同電位，三相電壓之和不為零，故當(dāng)發(fā)電機(jī)存在三次諧波電動(dòng)勢(shì)時(shí)，雙星形接線的兩個(gè)中性點(diǎn)上都會(huì)出現(xiàn)三次諧波電壓。如果兩個(gè)中性點(diǎn)上的三次諧波電壓不相等，中性點(diǎn)連線上就會(huì)出現(xiàn)三次諧波電流，橫差保護(hù)就有可能誤動(dòng)作，因此必須加裝三次諧波電流濾過(guò)器，用以濾除三次諧波電流。

電容C的作用是濾過(guò)三次諧波，由于容抗大小與頻率成反比，通過(guò)三次諧波電流時(shí)容抗比通過(guò)基波電流要小，因此，當(dāng)電流繼電器和電容并聯(lián)時(shí)，三次諧波電流會(huì)被電容支路分流掉，從而起到三次諧波濾過(guò)器作用。電容量用滿足三倍工頻150Hz時(shí)繼電器動(dòng)作電流比50Hz時(shí)動(dòng)作電流大10倍。橫差保護(hù)的動(dòng)作電流，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以整定為20％～30％發(fā)電機(jī)額定電流。7.3.2反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流原理匝間短路保護(hù)一、發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路時(shí)，將在轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)二次諧波電流。發(fā)電機(jī)正常對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流無(wú)二次諧波成分。因此，可以利用轉(zhuǎn)子二次諧波電流構(gòu)成匝間短路保護(hù)。圖7-8二次諧波式匝間保護(hù)原理圖7.3.2反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流原理匝間短路保護(hù)二、工作原理分析1、定子繞組匝間電短路后，轉(zhuǎn)子二次諧波電流大于保護(hù)動(dòng)作電流。

負(fù)序功率由發(fā)電機(jī)流向系統(tǒng)，故負(fù)序功率方向繼電器KWH不動(dòng)作，KWH不發(fā)出閉鎖信號(hào)，從而保護(hù)無(wú)延時(shí)送出跳閘脈沖。7.3.2反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流原理匝間短路保護(hù)2、由于負(fù)序電流取自機(jī)端電流互感器，因此，在發(fā)電機(jī)內(nèi)部?jī)上喽搪窌r(shí)，匝間短路保護(hù)也會(huì)動(dòng)作，KWH不發(fā)閉鎖信號(hào)。此時(shí)，匝間短路保護(hù)可兼作內(nèi)部?jī)上喽搪繁Ｗo(hù)，負(fù)序電流取自中性點(diǎn)側(cè)的電流互感器7.3.2反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流原理匝間短路保護(hù)3、當(dāng)發(fā)電機(jī)外部不對(duì)稱短路時(shí)，轉(zhuǎn)子回路也會(huì)出現(xiàn)二次諧波電流，匝間保護(hù)繼電器也可能誤動(dòng)，此時(shí)，負(fù)序功率由外部流入發(fā)電機(jī)，KWH動(dòng)作，發(fā)出閉鎖信號(hào)，使保護(hù)閉鎖。7.3.3定子繞組零序電壓原理的匝間短路保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，機(jī)端三相電壓對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不對(duì)稱，出現(xiàn)零序電壓。圖7-9由負(fù)序功率閉鎖的縱向零序電壓匝間短路保護(hù)原理示意圖7.3.3定子繞組零序電壓原理的匝間短路保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行和外部發(fā)生相間短路時(shí)，理論TVN1的開(kāi)口三角繞組沒(méi)有輸出電壓；即3U0=0。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或外部發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然一次系統(tǒng)出現(xiàn)了零序電壓，即一次側(cè)三相對(duì)地電壓不再平衡，中性點(diǎn)電位升高為U0，但是TVN1一次側(cè)中性點(diǎn)并不接地，所以即使它的中性點(diǎn)電位升高，三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓仍然完全對(duì)稱，故開(kāi)口三角繞組輸出電壓也等于零。只有當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生匝間短路或者對(duì)中性點(diǎn)不對(duì)稱的各種相間短路時(shí)，破壞了三相對(duì)中性點(diǎn)的對(duì)稱，產(chǎn)生對(duì)中性點(diǎn)的零序電壓，即3 U0≠0，使零序電壓匝間短路保護(hù)正常動(dòng)作。7.4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)由于定子繞組與鐵芯之間絕緣的破壞而造成定子繞組單相接地故障，這是發(fā)電機(jī)常見(jiàn)的故障之一。由于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地和經(jīng)高阻抗接地，定子繞組單相接地并不引起大的故障電流，過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間100MW以下的發(fā)電機(jī)的定子接地保護(hù)只發(fā)信號(hào)而不立即跳閘停機(jī)。多年的運(yùn)行實(shí)踐和事故教訓(xùn)表明，5A的定子接地電流不能認(rèn)為是安全電流。因此為確保大型發(fā)電機(jī)的安全，不使單相接地故障發(fā)展成為相間或匝間短路，應(yīng)該使單相接地故障處不產(chǎn)生電弧或者接地電弧瞬間熄滅，這個(gè)不產(chǎn)生電弧的最大接地電流被定義為發(fā)電機(jī)單相接地安全電流，發(fā)電機(jī)接地電流允許值如表7-1所示。表7-1發(fā)電機(jī)接地電流允許值表7-1發(fā)電機(jī)接地電流允許值發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)發(fā)電機(jī)容量(MW)接地電流允許值(A)6.3及以下≤50410.5汽輪發(fā)電機(jī)50～1003水輪發(fā)電機(jī)10~10013.8～15.75汽輪發(fā)電機(jī)125~2002（氫冷發(fā)電機(jī)為2.5）水輪發(fā)電機(jī)40~22518～20300～60017.4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)定子繞組單相接地的危害

接地電流會(huì)產(chǎn)生電弧，燒傷鐵芯，使定子繞組鐵芯疊片燒結(jié)在一起，造成檢修困難。接地電流會(huì)破壞繞組絕緣，擴(kuò)大事故，若一點(diǎn)接地未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很有可能發(fā)展成繞組的匝間或相間短路故障，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)電機(jī)。對(duì)大中型發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)的基本要求：繞組有100%的保護(hù)范圍。在繞組匝內(nèi)發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻接地故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)有足夠靈敏度。7.4發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)7.4.1反應(yīng)基波零序電壓的接地保護(hù)1、各相對(duì)地電壓為：故障點(diǎn)零序電壓：結(jié)論：故障點(diǎn)零序電壓與α成正比，故障點(diǎn)離中性點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越高。如圖所示，假設(shè)A相接地發(fā)生在定子繞組距中心點(diǎn)處，表示中性點(diǎn)到故障點(diǎn)的繞組占全部繞組匝數(shù)的百分?jǐn)?shù)，則故障點(diǎn)各電動(dòng)勢(shì)，而各相對(duì)地電壓分別為：在機(jī)端接地時(shí)：在中性點(diǎn)處接地時(shí)：7.4.1反應(yīng)基波零序電壓的接地保護(hù)圖7-10c零序電壓隨的變化關(guān)系7.4.1反應(yīng)基波零序電壓的接地保護(hù)圖7-10發(fā)電機(jī)內(nèi)部定子繞組單相接地時(shí)的零序電流分布（a）網(wǎng)絡(luò)圖；（b）零序等值電路發(fā)電機(jī)內(nèi)部定子繞組單相接地時(shí)零序電流分布圖中C0G

為發(fā)電機(jī)每相的對(duì)地電容，C0∑為發(fā)電機(jī)以外電壓網(wǎng)絡(luò)每相對(duì)地的等值電容。由此即可求出發(fā)電機(jī)的零序電容電流和網(wǎng)絡(luò)的零序電容電流分別為：則故障點(diǎn)總的接地電流即為：結(jié)論：故障點(diǎn)接地電流與成正比，當(dāng)故障點(diǎn)位于發(fā)電機(jī)出線端時(shí)，接地電流最大。（7-12）（7-13）定子繞組單相接地的特點(diǎn)單相接地時(shí)的零序電流發(fā)電機(jī)內(nèi)部、外部單相接地時(shí)，流過(guò)機(jī)端零序電流互感器的零序電流是有區(qū)別的：外部接地時(shí)，流過(guò)的零序電流為發(fā)電機(jī)本身的零序電容電流如圖7-11所示；內(nèi)部接地時(shí)，流過(guò)的電流如圖7-10b所示，為發(fā)電機(jī)以外電壓網(wǎng)絡(luò)所有其它元件的零序電容電流之和，其值為圖7-11發(fā)電機(jī)外部單相接地時(shí)零序等值網(wǎng)絡(luò)當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)實(shí)際無(wú)法測(cè)得故障點(diǎn)的零序電壓UK0，而只能借助與機(jī)端電壓互感器TV來(lái)測(cè)量。由圖7-10d可見(jiàn)，當(dāng)忽略各相電流在發(fā)電機(jī)內(nèi)阻抗上的壓降時(shí)，機(jī)端各相對(duì)地電壓分別為其相量關(guān)系如圖7-12所示，由此可以求得機(jī)端的零序電壓為圖7-12發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)機(jī)端電壓相量圖定子繞組單相接地的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)三次諧波電勢(shì)的特點(diǎn)。7-18圖7-197-207.4.2零序電流及零序電壓的定子繞組單相接地保護(hù)1、利用零序電流構(gòu)成的定子接地保護(hù)如圖7-14所示，TA2為零序電流互感器，1KA用于保護(hù)兩點(diǎn)接地故障，2KA用作發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)的起動(dòng)元件。閉鎖繼電器KL防止外部故障保護(hù)誤動(dòng)。這樣可以使整定值不必躲開(kāi)外部故障時(shí)相對(duì)應(yīng)的不平衡電流。當(dāng)外部故障時(shí)閉鎖。KT延時(shí)1-2s，動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)出口繼電器，斷開(kāi)斷路器及勵(lì)磁開(kāi)關(guān)。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組的中性點(diǎn)附近短路時(shí)，由于接地電流很小，保護(hù)將不能動(dòng)作，因此，零序電流保護(hù)存在一定死區(qū)，為了減小死區(qū)的范圍，應(yīng)在滿足發(fā)電機(jī)外部接地時(shí)動(dòng)作選擇性的前提下，盡量減低保護(hù)的啟動(dòng)電流。1、零序電流構(gòu)成的定子接地保護(hù)圖7-14利用零序電流構(gòu)成定子接地保護(hù)原理接線2、零序電壓構(gòu)成的定子接地保護(hù)1、利用零序電壓構(gòu)成定子接地保護(hù)2．適用范圍：發(fā)電機(jī)-變壓器組。3．保護(hù)構(gòu)成：參見(jiàn)圖7-16。4．保護(hù)的整定：動(dòng)作電壓應(yīng)躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)開(kāi)口三角形輸出的3次諧波電壓；同時(shí)要躲開(kāi)在變壓器高壓側(cè)接地時(shí)，通過(guò)變壓器高，低壓繞組間電容耦合到機(jī)端的零序電壓。5．解決死區(qū)的措施1）降低動(dòng)作電壓值。2）采用適當(dāng)延時(shí)。3）將定子繞組接地保護(hù)閉鎖或使保護(hù)制動(dòng)：變壓器高壓側(cè)為非直接接地電網(wǎng)時(shí)，利用高壓側(cè)接地時(shí)的零序電壓。2、反映零序電壓保護(hù)原理接線缺點(diǎn)：保護(hù)在離中性點(diǎn)附近仍有5%~10%存在動(dòng)作死區(qū)。圖7-16反應(yīng)零序電壓的發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)7.4.3利用三次諧波電壓的構(gòu)成100%定子繞組單相接地保護(hù)1．發(fā)電機(jī)三次諧波電壓分布的特點(diǎn)由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙磁通密度的非正弦分布和鐵磁飽和的影響，在定子繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)除基波分量外，還含有百分之幾的三次諧波電動(dòng)勢(shì)E3。如果把發(fā)電機(jī)的對(duì)地電容等值地集中在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)N和機(jī)端S，每端為0.5C0G；并將發(fā)電機(jī)機(jī)端出線、升壓變壓器、廠用變壓器等其他元件的每相對(duì)地電容C0S

放在機(jī)端，則正常運(yùn)行時(shí)的等值電路如圖7-17所示。利用等值電路，根據(jù)分壓原理，可以求得中性點(diǎn)及極端的三次諧波電壓分別為2、定子繞組單相接地時(shí)三次諧波電壓的分布（7-18）由式（7-18）可見(jiàn)，在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓UN3總是大于發(fā)電機(jī)端三次諧波電壓US3，在極限情況下，發(fā)電機(jī)出線開(kāi)路時(shí)（C0G=0）時(shí)，UN3=US3，當(dāng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，等效電路如圖7-18所示。圖7-17正常運(yùn)行時(shí)等效網(wǎng)絡(luò)圖7-18發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)三次諧波電壓分布等效電路假設(shè)基波電容電流完全補(bǔ)償，則有發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三次諧波等值阻抗為（7-19）（7-20）將式（7-19）代入（7-20）得發(fā)電機(jī)端三次諧波電抗三次諧波之比發(fā)電機(jī)開(kāi)路時(shí)：圖7-182、定子繞組單相接地時(shí)三次諧波電壓的分布設(shè)發(fā)電機(jī)定子繞組距中性點(diǎn)處發(fā)生金屬性單相接地，其等效電路如圖7-19所示。無(wú)論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)是否接有消弧線圈，恒有UN3=E3,Us3=(1-)E3，其比值為圖7-19定子單相繞組接地時(shí)三次諧波電壓分布等效電路2、定子繞組單相接地時(shí)三次諧波電壓的分布

UN3和US3隨變化曲線如圖7-20所示。圖7-20UN3隨US3變化曲線7.4.3利用三次諧波電壓的構(gòu)成100%定子繞組單相接地保護(hù)圖7-21零序電壓和三次諧波結(jié)合構(gòu)成100%定子接地保護(hù)原理圖7.4.3利用三次諧波電壓的構(gòu)成100%定子繞組單相接地保護(hù)圖中UX1和UX2為電抗變換器，UX1一次繞組接在電壓互感器TV1的開(kāi)口三角繞組側(cè)，反應(yīng)機(jī)端的三次諧波電壓UT3.C1和UX1的一次繞組并聯(lián)，組成對(duì)三次諧波電壓的并聯(lián)諧振電路。放大機(jī)端的三次諧波電壓。同理，接在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)TV的二次側(cè)的UX2,由于其一次繞組和電容C3組成并聯(lián)諧振電路，也能放大中性點(diǎn)的三次諧波電壓UN3.UX1和UX2的二次電壓分別反應(yīng)UT3和UN3,經(jīng)過(guò)整流濾波后即可以進(jìn)行絕對(duì)值比較。圖中C2、C4對(duì)基波起到阻波作用，這因?yàn)槿菘购皖l率成反比。零序電壓保護(hù)部分由和機(jī)端電壓互感器的開(kāi)口三角接線側(cè)的三次諧波電壓濾過(guò)器和零序電壓元件組成。三次諧波電壓保護(hù)區(qū)為30%，零序電壓保護(hù)區(qū)為85%，兩者結(jié)合就可以保護(hù)全部定子繞組。提高保護(hù)靈敏度措施：加裝3次諧波濾過(guò)器。高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，利用保護(hù)延時(shí)躲過(guò)高壓側(cè)接地故障。高壓側(cè)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中，利用高壓側(cè)接地出現(xiàn)的零序電壓閉鎖或者制動(dòng)發(fā)電機(jī)接地保護(hù)。注意：在中性點(diǎn)附近接地仍有5%的死區(qū)。7.5發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)1、勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)

當(dāng)勵(lì)磁繞組絕緣嚴(yán)重下降或損壞時(shí)，會(huì)引起勵(lì)磁回路的接地故障，最常見(jiàn)的是勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障。發(fā)生一點(diǎn)接地故障后，勵(lì)磁回路對(duì)地電壓將升高，在某些條件下會(huì)誘發(fā)第二點(diǎn)接地，勵(lì)磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障將嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)。1）絕緣檢查裝置用一個(gè)或兩個(gè)電壓表定期測(cè)量勵(lì)磁回路正、負(fù)極對(duì)低電壓。正常運(yùn)行時(shí)，電壓表V1，V2的讀數(shù)相等。當(dāng)勵(lì)磁回路對(duì)地絕緣水平下降時(shí)，V1與V2的讀數(shù)不相等。

缺點(diǎn)：中點(diǎn)附近接地時(shí)，存在動(dòng)作死區(qū)。2）直流電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)正常時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)；當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，電橋失去平衡。缺點(diǎn)接地點(diǎn)靠近勵(lì)磁回路兩極時(shí)保護(hù)靈敏度高，而接地點(diǎn)靠近中點(diǎn)M時(shí)，存在死區(qū)。措施：1）在電阻R1的橋臂中串接非線性元件穩(wěn)壓管，其阻值隨外加勵(lì)磁電壓的大小而變化，因此，保護(hù)裝置的死區(qū)隨勵(lì)磁電壓改變而移動(dòng)位置。這樣在某一電壓下的死區(qū)，在另一電壓下則變?yōu)閯?dòng)作區(qū)，從而減小了保護(hù)拒動(dòng)的機(jī)率。2）轉(zhuǎn)子偏心和磁路不對(duì)稱等原因，使轉(zhuǎn)子繞組中點(diǎn)對(duì)地電壓不保持為零，而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。利用此電壓來(lái)消除保護(hù)死區(qū)。2、勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)兩點(diǎn)接地，故障點(diǎn)流過(guò)很大短路電流，電弧可能燒傷轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)發(fā)生畸變，力矩不平衡，致使機(jī)組振動(dòng)?？赡苁蛊状呕?。工作原理：當(dāng)勵(lì)磁回路K1點(diǎn)發(fā)生接地后，投入刀閘S1并按下按鈕SB，調(diào)節(jié)的滑動(dòng)觸點(diǎn)，使電橋平衡。調(diào)整平衡后，合上S2，將保護(hù)投入工作。當(dāng)勵(lì)磁回路第二點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)，電橋平衡遭到破壞，電流繼電器中有電流通過(guò)，若電流大于繼電器的動(dòng)作電流，保護(hù)動(dòng)作，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)出口斷路器。缺點(diǎn)：1）若故障點(diǎn)K2點(diǎn)離第一個(gè)故障點(diǎn)K1點(diǎn)較遠(yuǎn)，則保護(hù)的靈敏度較好；反之，若K2點(diǎn)離K1點(diǎn)很近，保護(hù)將拒動(dòng)，因此保護(hù)存在死區(qū)，死區(qū)范圍在10%左右。2）若第一個(gè)接地點(diǎn)K1點(diǎn)發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞組的正極或負(fù)極端，則因電橋失去作用，不論第二點(diǎn)接地發(fā)生在何處，保護(hù)裝置將拒動(dòng)，死區(qū)達(dá)100%。3）由于兩點(diǎn)接地保護(hù)只能在轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地后投入，所以對(duì)于發(fā)生兩點(diǎn)同時(shí)接地，或者第一點(diǎn)接地后緊接著發(fā)生第二點(diǎn)接地的故障，保護(hù)均不能反映。圖7-28電橋式轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)的原理接線圖7.6發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)7.6.1、發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及其產(chǎn)生的影響

發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁時(shí)，其勵(lì)磁電流將近似按指數(shù)規(guī)律衰減，定子電動(dòng)勢(shì)隨勵(lì)磁電流減小而降低。發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩將小于原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子加速，使發(fā)電機(jī)功角增加，當(dāng)功角超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限時(shí)，發(fā)電機(jī)失去同步而進(jìn)入異步運(yùn)行。勵(lì)磁故障或完全失磁：造成低勵(lì)故障的原因通常是由于主勵(lì)磁機(jī)或副勵(lì)磁機(jī)故障；勵(lì)磁系統(tǒng)有些整流元件損壞或自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)不正確動(dòng)作及操作上的錯(cuò)誤。完全失磁通常是由于自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器整流裝置中自動(dòng)開(kāi)關(guān)誤跳閘，勵(lì)磁繞組斷線或端口短路以及副勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電源消失等。7.6.1發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及其產(chǎn)生的影響發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁后，對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響1）使系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功功率缺額發(fā)電機(jī)失磁后，不但不能向系統(tǒng)輸送功率，而且還要從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。使系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功功率缺額。2）造成其他發(fā)電機(jī)過(guò)電流為了供給失磁發(fā)電機(jī)無(wú)功功率，可能造成系統(tǒng)中其他發(fā)電機(jī)過(guò)電流。失磁發(fā)電機(jī)容量在系統(tǒng)中比重越大，過(guò)電流越大。發(fā)電機(jī)失磁對(duì)發(fā)電機(jī)本身影響1）由于轉(zhuǎn)子損耗增大而造成轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱發(fā)電機(jī)失磁后，轉(zhuǎn)子會(huì)和定子磁場(chǎng)間出現(xiàn)速度差，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子，就在轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出轉(zhuǎn)差頻率電流，引起附加溫升。2）發(fā)電機(jī)受交變的異步力矩的沖擊而發(fā)生震動(dòng)，發(fā)電機(jī)磁路越不對(duì)稱，則交變的異步力矩越大，發(fā)電機(jī)震動(dòng)越厲害。7.6.2、發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)端的測(cè)量阻抗指從發(fā)電機(jī)端向系統(tǒng)方向所看到的阻抗。測(cè)量阻抗失磁后機(jī)端測(cè)量阻抗的變化是失磁保護(hù)的重要判據(jù)。以發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大系統(tǒng)并列運(yùn)行為例進(jìn)行討論：失磁進(jìn)入穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行三個(gè)階段失磁后到失步前臨界失步點(diǎn)失步后1）失磁后到失步前的階段

失磁后到失步前，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在慣性，失步前的失磁發(fā)電機(jī)滑差很小，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率基本上保持失磁前輸出的有功功率值，可近似看作恒定，而無(wú)功功率則從正值變?yōu)樨?fù)值。圖11-28發(fā)電機(jī)與無(wú)限大系統(tǒng)并列運(yùn)行測(cè)量阻抗：結(jié)論：因系統(tǒng)電抗、電壓、發(fā)電機(jī)輸出有功不變，測(cè)量阻抗變化軌跡是圓。其圓心座標(biāo)：圓半徑：o'等有功園2）臨界失步點(diǎn)表示發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無(wú)功，且為常數(shù)。測(cè)量阻抗：當(dāng)汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)處于靜態(tài)穩(wěn)定極限，此時(shí)失磁發(fā)電機(jī)輸送至系統(tǒng)無(wú)功功率為：簡(jiǎn)化后測(cè)量阻抗為：等無(wú)功阻抗園，圓內(nèi)為失步區(qū)，圓外為穩(wěn)定區(qū)。3）失步后異步運(yùn)行階段最大、最小測(cè)量阻抗機(jī)端測(cè)量阻抗：圖7-32發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行的等值電路圖7-31等值電路失磁后其機(jī)端測(cè)量阻抗沿等有功圓向第四象限變化。臨界失步時(shí)達(dá)到等無(wú)功阻抗圓的b點(diǎn)。異步運(yùn)行后，便進(jìn)入等無(wú)功阻抗圓，穩(wěn)定在c點(diǎn)附近。圖7-33失磁后機(jī)端測(cè)量阻抗7.6.3、失磁保護(hù)的主要判據(jù)與構(gòu)成

發(fā)電機(jī)的失磁故障可采用無(wú)功功率改變方向、機(jī)端測(cè)量阻抗超越靜穩(wěn)邊界圓的邊界、機(jī)端測(cè)量阻抗進(jìn)入異步靜穩(wěn)邊界阻抗圓為主要判據(jù)，來(lái)檢測(cè)失磁故障。

為防止誤動(dòng)還需要用非正常運(yùn)行狀態(tài)下的某些特征作為失磁保護(hù)和輔助判據(jù)。例如勵(lì)磁電壓的下降，系統(tǒng)電壓的降低均可用作失磁保護(hù)輔助判據(jù)。7.7發(fā)電機(jī)相間短路后備保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)7.7.1過(guò)電流保護(hù)發(fā)電機(jī)的過(guò)電流保護(hù)時(shí)發(fā)電機(jī)外部短路和定子繞組內(nèi)部相間短路的后備保護(hù)，它的保護(hù)范圍一般包括升壓變壓器的高中壓母線、廠