發電機的安全運行對保證電力系統的正常工作和電能質量起著決定性的作用，同時發電機本身是十分貴重的電氣設備，保障發電機在電力系統中的安全運行非常重要。因此，應該針對各種不同的故障和不正常運行狀態，裝設性能完善的繼電保護裝置。

 

發電機二等角軸測圖

發電機上視圖

 

 

一、發電機的故障

 

發電機正常運行時發生的故障類型主要有以下幾種。

（1）定子繞組的相間短路。

發電機定子繞組發生相間短路若不及時切除，將燒毀整個發電機組，引起極為嚴重的后果，必須有兩套或兩套以上的快速保護反應此類故障。

（2）定子一相繞組內的匝間短路。

發電機定子繞組發生匝間短路會在短路環內產生很大電流，因此發生定子繞組匝間短路時也應快速將發電機切除。

隨著發電機設計技術的改進，同相同槽的繞組越來越少，發生匝間短路的可能性也大大減少。

（3）定子繞組單相接地。

定子單相接地并不屬于短路性故障，但由于以下幾方面的原因，對單相接地故障卻要求靈敏而又可靠地反應：大型發電機組中性點都經高阻接地，接地時將有電流流過接地點；接地的電容電流會灼傷故障點的鐵芯；而絕大部分短路都是首先由于單相接地未及時進行處理發展而成；接地故障時非接地相電壓升高，影響絕緣。

（4）轉子勵磁回路勵磁電流消失（失磁）。

由于勵磁設備故障、勵磁繞組短路等會引發失磁（全失磁或部分失磁），使發電機進入異步運行，對系統和發電機的安全運行都有很大影響。發電機組要求及時準確地檢測出失磁故障。

（5）轉子繞組一點接地或兩點接地故障

。轉子一點接地對汽輪發電機組的影響不大，一般都允許繼續運行一段時間；柴油發電機發生一點接地后會引起機組的振動，一般要求切除發電機組。發生兩點接地時，部分轉子繞組被短路，氣隙磁場不對稱，從而引起轉子燒傷和振動，要求兩點接地時盡快將發電機切除。

 

二、發電機不正常運行狀態

 

由于發電機是旋轉設備，一般發電機在設計制造時，考慮的過載能力都比較弱，一些不正常的運行狀態將會嚴重威脅發電機的安全運行，因此必須及時、準確的處理。不正常運行狀態主要有：

（1）定子繞組負序過電流。

由外部不對稱短路或不對稱負荷（如單相負荷、非全相運行等）而引起的發電機負序過電流。發電機承受負序過電流能力非常弱，很小的負序電流流經定子繞組，就可能會引起轉子鐵芯的嚴重過熱，甚至燒損發電機的鐵芯、槽鍥和護環。大機組上一般都配置兩套反應負序過電流的保護。

（2）定子對稱過電流。

當外部發生對稱三相短路時，會引起發電機定子過熱，因此應有反應對稱過電流的保護。

（3）過負荷。

由于負荷超過發電機額定容量而引起的三相對稱過負荷。當發電機過負荷時，應及時告警。

（4）過電壓。

由于突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓，會影響發電機的絕緣壽命，因此必須有反應過電壓的保護。

（5）過勵磁。

當電壓升高、頻率降低時，可引起發電機和主變壓器過勵磁，從而使發電機過熱而損壞，需裝設反應過勵磁的保護。

（6）頻率異常。

發電機在非額定頻率下運行，可能會引起共振，使發電機疲勞損傷，應配置頻率異常保護。

（7）發電機與系統之間失步。

當發電機和系統失步時，巨大的交換功率使發電機無法承受而損壞，應配有檢測失步的保護裝置。

（8）誤上電。

大型發電機一變壓器組（簡稱發變組）出線一般為3／2斷路器接線，在發電機并網前有誤合發電機斷路器的可能，有可能導致發電機損傷。

（9）啟停機故障。

發電機組在沒有給勵磁前，有可能發生了絕緣破壞的故障，若能在并網前及時檢測，就可以避免大的事故發生。對于大型發電機組，具有啟停機故障檢測功能對發電機組的安全將十分有利。

 

 

 

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