(電力)主保護(hù)之發(fā)變組各保護(hù)動(dòng)作與原理解析

1、跳滅磁開關(guān)

在發(fā)生機(jī)組跳閘等故障時(shí)（如發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作），勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)切除，司時(shí)

滅磁開關(guān)分閘。

2、關(guān)主汽門

發(fā)信號(hào)至ETS跳汽輪機(jī)，關(guān)閉主汽門

3、減出力

發(fā)電機(jī)減少向電網(wǎng)輸出的有功功率

4、減勵(lì)磁

用減少勵(lì)磁電壓，減少勵(lì)磁電流來(lái)發(fā)出容性無(wú)功

5、跳高壓側(cè)I

跳閘出口壓板，跳4802開關(guān)跳閘線圈I

6、跳高壓側(cè)II

跳閘出口壓板，跳4802開關(guān)跳閘線圈II

7、跳母聯(lián)I

跳閘出口壓板，跳4800開關(guān)跳閘線圈I

8、跳母聯(lián)H

跳閘出口壓板，跳480（）開關(guān)跳閘線圈II

9、跳A廠變A1分支

跳高廠變6201開關(guān)

10、跳A廠變A2分支

跳高廠變6202開關(guān)

11、啟動(dòng)A廠變A1分支

切換啟動(dòng)6KV工作2A段快切裝置無(wú)

12、啟動(dòng)A廠變A2分支

切換啟動(dòng)6KV工作2B段快切裝置

13、閉鎖A廠變A1分支

切換閉鎖6KV工作2A段快切裝置切換

14、閉鎖A廠變A2分支

閉鎖6KV工作2B段快切裝置切換

15、解除失靈電壓閉鎖

考慮到主變低壓側(cè)故障高壓側(cè)開關(guān)失靈時(shí)，高壓側(cè)母線的電壓閉鎖元件靈敏

度有可能不夠，為防止該情況下失靈保護(hù)拒動(dòng)。

16、起動(dòng)斷路器失靈

斷路器失靈保護(hù)是指故障電氣設(shè)備的繼電保護(hù)動(dòng)作發(fā)出跳閘命令而斷路器

拒動(dòng)時(shí)，利用故障設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作信息與拒動(dòng)斷路器的電流信息構(gòu)成對(duì)斷路器失

靈的判別，能夠以較短的時(shí)限切除同一廠站內(nèi)其他有關(guān)的斷路器，使停電范圍限

制在最小，從而保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免造成發(fā)電機(jī)、變壓器等故障元件

的嚴(yán)重?zé)龘p和電網(wǎng)的崩潰瓦解事故。斷路器拒動(dòng)是電網(wǎng)故障情況下又神加斷路器

操作失靈的雙重故障，允許適當(dāng)降低其保護(hù)要求，但必須以最終能切除故障為原

則。

17、起動(dòng)非全相失靈

保護(hù)動(dòng)作4801和4802均為三相聯(lián)動(dòng)，所以此保護(hù)不投。

18、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)（變壓器主保護(hù)-瓦斯保護(hù)及差動(dòng)保護(hù)）

用來(lái)反映發(fā)電機(jī)定子繞組和引出線相間短路故障，瞬時(shí)動(dòng)作于全停I、II。

19、發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)（學(xué)習(xí)什么是發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)）

單元件橫差啟動(dòng)：當(dāng)橫差電流大于橫差保護(hù)整定值時(shí)，啟動(dòng)元件動(dòng)作。零序

電壓匝間保護(hù)啟動(dòng)：當(dāng)縱向零序電壓大于縱向零序電壓整定值時(shí)，啟動(dòng)元件動(dòng)作。

工頻變化量方向匝間保護(hù)啟動(dòng)：當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)序電壓、負(fù)序電流及負(fù)序功率工頻變

化量大于啟動(dòng)門檻時(shí)，啟動(dòng)元件動(dòng)作。

20、95%定子接地保護(hù)（發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)學(xué)習(xí)）

95%定子接地保護(hù)主要反映發(fā)電機(jī)機(jī)端的基波零序電壓的大小，當(dāng)達(dá)到動(dòng)作

定值時(shí)，動(dòng)作于全停I、II。

21,100%定子接地保護(hù)

采用基波零序電壓保護(hù)和三次諧波定子接地保護(hù)，可構(gòu)成10（）%定子接地保

護(hù)。

22、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

于靜止勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁回路對(duì)地之間有一定的絕緣電阻和分

布電容。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

見的是一點(diǎn)接地故障。發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，由于沒有形成電流回路，對(duì)發(fā)電機(jī)

沒有直接影響，但一點(diǎn)接地后，勵(lì)磁回路對(duì)地電壓升高，在某些情況下，會(huì)誘發(fā)

第二點(diǎn)接地。當(dāng)發(fā)生笫二點(diǎn)接地故障時(shí)，由于故障點(diǎn)流過(guò)很大的短路電流，會(huì)燒

傷轉(zhuǎn)子，由于部分繞組被短接，氣隙磁通將失去平衡，會(huì)引起機(jī)組劇烈振動(dòng)。此

外，還可能使軸系和汽輪機(jī)汽缸磁化。因此需要裝設(shè)一點(diǎn)、兩點(diǎn)接地保護(hù)。一點(diǎn)

接地保護(hù)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)，一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)后，及時(shí)投入兩點(diǎn)接地保護(hù),

兩點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作后動(dòng)作于全停I、1L

23、定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)，分定時(shí)限和反時(shí)限，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。

24、負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)

作為發(fā)電機(jī)不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。

25、失磁保護(hù)（發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)學(xué)習(xí)）

在發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)，保護(hù)發(fā)電機(jī)的安全及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行裝置設(shè)由四

段失磁保護(hù)功能，失磁保護(hù)【段動(dòng)作于減出力，II段經(jīng)母線電壓低動(dòng)作于跳閘，

IH段可動(dòng)作于信號(hào)或跳閘，IV段經(jīng)較長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。

26、失步保護(hù)（）

是反映發(fā)電機(jī)失步狀態(tài)的，失步保護(hù)應(yīng)滿足：

（1）正確區(qū)分系統(tǒng)短路與振蕩；

（2）正確判定失步振蕩與穩(wěn)定振蕩。利用兩個(gè)阻抗繼電器先后動(dòng)作順序反

映發(fā)電機(jī)端測(cè)量阻抗的變化。本保護(hù)靠正序阻抗軌跡穿越外圓和中圓的時(shí)間段的

長(zhǎng)短，來(lái)區(qū)分系統(tǒng)短路與振蕩；靠阻抗軌跡穿越外圓和中圓的時(shí)間段和穿越中圓

和外圓的時(shí)間段的長(zhǎng)短來(lái)區(qū)分失步振蕩與穩(wěn)定振蕩。出口方式：當(dāng)判斷為減速失

步時(shí)發(fā)減速脈沖，當(dāng)判斷為加速失步時(shí)發(fā)加速脈沖，加速或減速脈沖作用于降低

或提高原動(dòng)無(wú)機(jī)出力，經(jīng)過(guò)處理仍處于失步狀態(tài)時(shí)，動(dòng)作于程跳。

27、過(guò)電壓保護(hù)

防止發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電壓，延時(shí)動(dòng)作于全停I、II。

28、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

由于發(fā)電機(jī)或變壓器發(fā)生過(guò)勵(lì)磁故隙時(shí)并非每次都造成設(shè)備的明顯破壞，往

往容易被人忽視，但是多次反復(fù)過(guò)勵(lì)磁，將因過(guò)熱而使絕緣老化，降低設(shè)備的使

用壽命。發(fā)電機(jī)和變壓器都由鐵芯繞組組成，設(shè)繞組外加電壓為U,匝數(shù)為W,

鐵芯截面為S,磁密為B,則有：U4.441WBS,因?yàn)閃、S均為定數(shù)，故可寫成:

fUBK,式中，對(duì)每一特定的發(fā)電機(jī)或變壓器，K為定數(shù)。由式fUBK可知：電

壓的升高和頻率的降低均可導(dǎo)致磁密B的增大。對(duì)于發(fā)電機(jī)，當(dāng)過(guò)勵(lì)培數(shù)

UfffUUnBBnn/n//>l時(shí)，要遭受過(guò)勵(lì)磁的危害，主要表現(xiàn)在發(fā)電機(jī)定子鐵芯背部

漏磁場(chǎng)增強(qiáng)，在定子鐵芯的定位筋中感應(yīng)電勢(shì)，并通過(guò)定子鐵芯構(gòu)成閉路，流過(guò)

電流，不僅造成嚴(yán)重過(guò)熱，還可能在定位筋和定子鐵芯接觸面造成火花放電，這

對(duì)氫冷發(fā)電機(jī)組十分不利。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，可能因以下原因造成過(guò)激磁：發(fā)電機(jī)

與系統(tǒng)并列之前，由于操作錯(cuò)誤，誤加大勵(lì)磁電流引起激磁，如由于發(fā)電機(jī)PT

斷線造成誤判斷。發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)隨同汽輪機(jī)傳子低速暖機(jī)，若誤將

電壓升至額定值，則因發(fā)電機(jī)低頻運(yùn)行而導(dǎo)致過(guò)勵(lì)磁。在切除機(jī)組的過(guò)程中，主

汽門關(guān)閉，出口開關(guān)斷開，而滅磁開關(guān)拒動(dòng)。此時(shí)汽輪機(jī)惰走轉(zhuǎn)速下降，自動(dòng)勵(lì)

磁調(diào)節(jié)器力求保持機(jī)端電壓等于額定值，使發(fā)電機(jī)遭受過(guò)勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)出U開關(guān)

跳閘后，若自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置手動(dòng)運(yùn)行或自動(dòng)失靈，則電壓與頻率均會(huì)升高，但

因頻率升高較慢引無(wú)K1/4.44WS起發(fā)電機(jī)過(guò)激磁。發(fā)電機(jī)的允許過(guò)激磁倍數(shù)一

般低于變壓滯過(guò)激磁倍數(shù)，更易遭受過(guò)激磁的危害，因此，大型發(fā)電機(jī)需裝設(shè)性

完善的過(guò)激磁保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)開關(guān)的發(fā)電機(jī)變壓器組，為了在各種運(yùn)

行方式下二者都不失去保護(hù)，發(fā)電機(jī)和變壓器的過(guò)激磁保護(hù)應(yīng)分開設(shè)置。

29、功率保護(hù)

汽輪機(jī)在其主汽門關(guān)閉后，發(fā)電機(jī)變?yōu)橥诫妱?dòng)機(jī)運(yùn)行，從電機(jī)可逆的觀點(diǎn)

來(lái)看，逆功率運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)毫無(wú)影響。但是對(duì)于汽輪機(jī)，其轉(zhuǎn)子將被發(fā)電機(jī)拖動(dòng)

保持3000r/min高速旋轉(zhuǎn)，葉片將和滯留在汽缸內(nèi)的蒸汽產(chǎn)生鼓風(fēng)磨擦，所產(chǎn)生

的熱量不能為蒸汽所帶走，從而使汽輪機(jī)的葉片［主要是低壓缸和中壓缸末級(jí)葉

片）和排汽端缸溫急劇升高，使其過(guò)熱而損壞，一般規(guī)定逆功率運(yùn)行不得超過(guò)

3mino因此大型機(jī)組都要求裝設(shè)逆功率保護(hù)，當(dāng)發(fā)生逆功率時(shí)，以一定的延時(shí)將

機(jī)組從電網(wǎng)解列。主汽門關(guān)閉后，發(fā)電機(jī)有功功率下降并變到某一負(fù)值，幾經(jīng)擺

動(dòng)之后達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。發(fā)電機(jī)的有功損耗，一般約為額定值的1%?1.5%,而汽輪

機(jī)的損耗與真空度及其他因素有關(guān)，一般約為額定值的3%?4%,有時(shí)還要稍人

些。因此，發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行后，從電力系統(tǒng)中吸收的有功功率穩(wěn)態(tài)值約為額

定值的4%?5%,而最大暫態(tài)值可達(dá)到額定值的10%左右。當(dāng)主汽門有一定的漏

泄時(shí)，實(shí)際逆功率還要比上述數(shù)值小些?，F(xiàn)代大型機(jī)組一般設(shè)置兩套逆功率保護(hù)，

一套是常規(guī)的逆率保護(hù)。另一套是程序跳閘專用的逆率保護(hù)，用于防止汽輪機(jī)主

汽門關(guān)閉不嚴(yán)而造成飛車危險(xiǎn)，當(dāng)主汽門關(guān)閉時(shí)用逆功率元件來(lái)將機(jī)組從電網(wǎng)安

全解列。

30、頻率保護(hù)1

主要用于保護(hù)汽輪機(jī)不受低頻共振的影響。低頻運(yùn)行對(duì)于汽輪機(jī)而言是個(gè)疲

勞過(guò)程，一般汽輪機(jī)疲勞運(yùn)行累計(jì)達(dá)一定時(shí)間，汽輪機(jī)將達(dá)到疲勞壽命。因此，

低頻運(yùn)行的時(shí)間是個(gè)積累的過(guò)程，而且不同的低頻有不同的積累速度。保護(hù)裝置

停運(yùn)不影響”低頻運(yùn)行的時(shí)間”積累值。如果I段時(shí)間積累頻率范圍內(nèi)，達(dá)到I段

時(shí)間11;II段時(shí)間積累頻率范圍內(nèi)，達(dá)到n段時(shí)間12；III段時(shí)間積累頻率范圍

內(nèi)，達(dá)無(wú)到IH段時(shí)間t3；則發(fā)出信號(hào)或跳閘。低頻保護(hù)反映系統(tǒng)頻率的降低，

受出口斷路器輔助觸點(diǎn)閉鎖，即發(fā)電機(jī)退出時(shí)低頻保護(hù)也自動(dòng)退出。在發(fā)電機(jī)頻

率異常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)汽輪機(jī)的葉片不受損傷。

31、誤上電保護(hù)

（1）發(fā)電機(jī)盤車時(shí)，未加勵(lì)磁，斷路器誤合，造成發(fā)電機(jī)異步起動(dòng)。采用

負(fù)荷報(bào)警、啟動(dòng)風(fēng)冷（2段）。過(guò)負(fù)荷報(bào)警和啟動(dòng)風(fēng)冷可分別通過(guò)整定控制字來(lái)

控制其投退。啟動(dòng)風(fēng)冷動(dòng)作后輸出兩付常開接點(diǎn)。

42、主變接地零序保護(hù)

主變零序過(guò)流保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地變壓器，該保護(hù)反映變壓器零序電流

大小，反映接地故障，僅在變壓器中性點(diǎn)直接接地時(shí)起作用，零序電流取自變壓

器中性點(diǎn)CT電流。該保護(hù)分二段，與出線零序保護(hù)配合，保護(hù)以短延時(shí)跳母聯(lián),

以長(zhǎng)延時(shí)變壓器兩側(cè)跳斷路器。

43、主變間隙零序保護(hù)

主變間隙零序電壓電流保護(hù)：能反映主變間隙零序電流大小和零序電壓大

小，該保護(hù)可在變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)投入。由接地刀閘的輔助觸點(diǎn)來(lái)控制，問

隙零序電流取自變壓器中性點(diǎn)間隙CT電流，即測(cè)量中性點(diǎn)間隙擊穿后的電流。

零序電壓取自變壓器高壓側(cè)PT開口三角的零序電壓。出口方式：解列滅磁，啟

動(dòng)快切，啟動(dòng)失靈。

44、發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)

縱聯(lián)差動(dòng)速斷保護(hù)：縱聯(lián)差動(dòng)速斷保護(hù)實(shí)質(zhì)上為反映發(fā)電機(jī)兩側(cè)電流差而快

速動(dòng)作的保護(hù)，用以保證在發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障或變壓器外部?jī)蓚?cè)CT間短

路時(shí)而快速動(dòng)作于跳間。比率差動(dòng)保護(hù)（帶CT斷線閉鎖功能）：該保護(hù)采用分

相式，即A、B、C任一相保護(hù)動(dòng)作均出口CT斷線：為防止CT繼線時(shí)，保護(hù)

誤動(dòng)作，999發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)裝置用軟件設(shè)置了延時(shí)CT斷線報(bào)警及瞬時(shí)CT斷

線閉鎖保護(hù)功能。

45、A廠變差動(dòng)保護(hù)

46、A廠變高壓側(cè)后備

設(shè)有兩段過(guò)電流保護(hù)，作為高廠變后備保護(hù)。通過(guò)整定控制字可選擇過(guò)流I

段、II段經(jīng)低壓分支復(fù)合電壓閉鎖。

（1）復(fù)合電壓元件：復(fù)合電壓元件由相間低電壓和負(fù)序電壓或門構(gòu)成，保

護(hù)有兩個(gè)控制字（即過(guò)流I段經(jīng)復(fù)壓閉鎖，過(guò)流II段經(jīng)復(fù)壓閉鎖）來(lái)控制過(guò)流I

段和過(guò)流n段經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖。當(dāng)過(guò)流經(jīng)復(fù)壓閉鎖控制字為"，時(shí)，表示本段過(guò)

流保護(hù)經(jīng)過(guò)復(fù)合電壓閉鎖。

（2）電流記憶功能:對(duì)于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)，在短路故障后電流衰減變小，故障電

流在過(guò)流保護(hù)動(dòng)作出口前可能已小于過(guò)流定值，因此，復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)起動(dòng)后，

過(guò)流元件需帶記憶無(wú)功能，使保護(hù)能可靠動(dòng)作出口?？刂谱帧半娏饔洃浌δ堋痹诒?/p>

護(hù)裝置用于自并勵(lì)發(fā)電機(jī)時(shí)置“1”。

（3）TV斷線對(duì)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流的影響：裝置設(shè)有整定控制字（即TV斷

線保護(hù)投退原則）來(lái)控制TV斷線時(shí)復(fù)合電壓元件的動(dòng)作行為。當(dāng)裝置判斷出本

側(cè)TV斷線或異常時(shí)，若叮V斷線保護(hù)投退原則，控制字為“，時(shí)，表示復(fù)合電壓

元件不滿足條件；若'TV斷線保護(hù)投退原則'控制字為O時(shí)，表示復(fù)合電壓元件

滿足條件，這樣復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)就變?yōu)榧冞^(guò)流保護(hù)。

5（）、投檢修態(tài)

將該套保護(hù)投入檢修狀態(tài)，該套保護(hù)在投檢修態(tài)后不起作用正常運(yùn)行期間不

投。

51、失靈保護(hù)

發(fā)電機(jī)內(nèi)部故隙保護(hù)跳閘時(shí)，如果發(fā)電機(jī)出口開關(guān)失靈，需要及時(shí)跳開主變

高壓側(cè)開關(guān)、廠變開關(guān)，并啟動(dòng)主變高壓側(cè)開關(guān)失靈。失靈保護(hù)取機(jī)端電流作為

判據(jù)。失靈電流啟動(dòng)為一個(gè)過(guò)流判別元件，可以是相電流或負(fù)序電流，經(jīng)保護(hù)動(dòng)

作接點(diǎn)、和斷路器合閘位置接點(diǎn)閉鎖。

52、冷控失電起動(dòng)跳閘

正常運(yùn)行過(guò)程中其冷卻器控制回路電源消失，保護(hù)裝置將根據(jù)變壓器運(yùn)行溫

度是否達(dá)到規(guī)程規(guī)定而發(fā)出跳閘指令。

53、熱工保護(hù)起動(dòng)

為了統(tǒng)一管理非電氣量的保護(hù)，對(duì)來(lái)自熱工方面的保護(hù)裝置，統(tǒng)一使用一個(gè)

投退壓板來(lái)總體投入和切除熱工保護(hù)。

54、斷水保護(hù)起動(dòng)跳閘

為保護(hù)發(fā)電機(jī)不致因斷水而損壞的保護(hù)裝置。當(dāng)內(nèi)冷水的水壓和流量降低到

預(yù)定數(shù)值且持續(xù)一定的時(shí)間時(shí)，動(dòng)作于跳閘。

55、主變重瓦斯起動(dòng)跳閘

用來(lái)反應(yīng)主變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障及油面降低，是油浸式變壓器的主

保護(hù)。它反應(yīng)油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)。重瓦斯

動(dòng)作于全停。（不啟動(dòng)失靈）

56、主變油溫高起動(dòng)跳閘

變壓器溫度保護(hù)，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

57、主變繞組過(guò)溫起動(dòng)跳閘

變壓器溫度保護(hù)，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

58、主變壓力釋放起動(dòng)跳閘

避免主變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)壓力過(guò)大，而導(dǎo)致油箱爆炸。動(dòng)作于

發(fā)信號(hào)。

59、主變壓力突變起動(dòng)跳閘

壓力突變是在變壓器器身上方側(cè)面安有一個(gè)油壓速動(dòng)繼電器，它通過(guò)管路與

變壓器油箱連通，當(dāng)內(nèi)部故障油流迅速流動(dòng)時(shí)它感受到響應(yīng)動(dòng)作接點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)三

跳來(lái)切除故障。

60、廠變重瓦斯起動(dòng)跳閘

用來(lái)反應(yīng)高壓廠用變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障及油面降低，是油浸式變壓

器的主保護(hù)。它反應(yīng)油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)。

重瓦斯動(dòng)作于全停。（不啟動(dòng)失靈）

61、廠變壓力釋放溫度高起動(dòng)跳閘

避免高壓廠用變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)壓力過(guò)大，而導(dǎo)致油箱爆炸。

動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

62、廠變油溫高起動(dòng)跳閘

變壓器溫度保護(hù)，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

63、廠變繞組溫高起動(dòng)跳閘

變壓器溫度保護(hù)，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

64、廠變冷控失電起動(dòng)跳閘

#2機(jī)高廠變?yōu)樽匀挥脱h(huán)冷卻方式，風(fēng)扇為后加。所以即使#2機(jī)高廠變冷

卻風(fēng)扇斷電也不會(huì)跳閘發(fā)變組#2機(jī)高廠變冷卻風(fēng)扇全停不跳發(fā)變組，#1機(jī)高廠

變冷卻風(fēng)扇全停跳發(fā)變阻

65、勵(lì)磁系統(tǒng)故障起動(dòng)跳閘

勵(lì)磁變差動(dòng)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷、勵(lì)磁過(guò)流保護(hù)

66、非電量延時(shí)保護(hù)

非電量保護(hù)啟動(dòng)：當(dāng)非電量開入延時(shí)時(shí)間大于整定值時(shí)，啟動(dòng)元件動(dòng)作。

【主機(jī)培訓(xùn)】發(fā)變組保護(hù)原理解析

一、發(fā)變組保護(hù)功能

(1)發(fā)變組保護(hù)的功能：是對(duì)電氣或者機(jī)械故障提供保護(hù)，并在最短的時(shí)

間內(nèi)隔離系統(tǒng)的故障部分，以保證安全運(yùn)行并使設(shè)備損害減至最小。

(2)發(fā)變組保護(hù)針對(duì)不同的故障情況，有選擇的跳開以下開關(guān)：跳開500kV.

220kV斷路器、跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、跳開勵(lì)磁開關(guān)、關(guān)閉主汽門、跳6kV工

作進(jìn)線電源開關(guān)。

(3)發(fā)變組保護(hù)在下列范圍內(nèi)提供對(duì)主設(shè)備的保護(hù)：

(a)發(fā)電機(jī)：定子繞組相間短路，定子繞組單相接地，定子繞組過(guò)電流、

定子繞組對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、定子繞組不對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、定子繞組過(guò)電壓、逆功率、發(fā)電

機(jī)斷水保護(hù)等。

(b)變壓器：變壓器油箱內(nèi)外故障、引線故障、變壓器溫度高、冷卻器全

停等保護(hù)。

(c)同時(shí)對(duì)發(fā)變組聯(lián)線各種故障提供保護(hù)。

二、繼電保護(hù)配置的原則要求

1、繼電保護(hù)配置原則：應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、一次設(shè)備的接線方式，以及運(yùn)行、

檢修和管理的實(shí)際效果，遵循“強(qiáng)化主保護(hù)，簡(jiǎn)化后備保護(hù)和二次回路”的原

則進(jìn)行保護(hù)配置、選型與整定。

2、保護(hù)雙重化配置應(yīng)滿足以下要求：

(1)每套完整、獨(dú)立的保護(hù)裝置應(yīng)能處理可能發(fā)生的所有類型的故障，兩

套保護(hù)之間不應(yīng)有任何電氣聯(lián)系，當(dāng)一套保護(hù)退出時(shí)不應(yīng)影響另一套保護(hù)的運(yùn)

行。

(2)兩套主保護(hù)的電壓回路宜分別接入電壓互感器的不同二次繞組。電流

回路應(yīng)分別取自電流互感器互相獨(dú)立的繞組，并合理分配電流互感器二次繞組，

避免可能出現(xiàn)的保護(hù)死區(qū)。分配接入保護(hù)的互感器二次繞組時(shí)，還應(yīng)特別注意避

免運(yùn)行中一套保護(hù)退出時(shí)可能出現(xiàn)的電流互感器內(nèi)部故障死區(qū)問題。

(3)雙重化配置/呆護(hù)裝置的直流電源應(yīng)取自不同蓄電池組供電的直流母線

段。

(4)兩套保護(hù)的跳閘回路應(yīng)與斷路器的兩個(gè)跳圈分別一一對(duì)應(yīng)。

(5)雙重化的線路保護(hù)應(yīng)配置兩套獨(dú)立的通信設(shè)備(含復(fù)用光纖通道、獨(dú)

立光芯、微波、載波等通道及加工設(shè)備等)，兩套通信設(shè)備應(yīng)分別使用獨(dú)立的電

源。

(6)雙重化配置保護(hù)與其他保護(hù)、設(shè)備配合的回路應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則。

(7)雙重化配置的線路、變壓器和單元制接線方式的發(fā)變組應(yīng)使用主、后

一體化的保護(hù)裝置；對(duì)非單元制接線或特殊接線方式的發(fā)變組則應(yīng)根據(jù)主設(shè)備的

一次接線方式，按雙重化的要求進(jìn)行保護(hù)配置。

三、大型發(fā)變組主要保護(hù)簡(jiǎn)介：

因篇幅限制，這里只對(duì)發(fā)變組主要保護(hù)做簡(jiǎn)單介紹，考慮到有許多不是學(xué)習(xí)

電氣專業(yè)的讀者，盡力用通俗易懂的語(yǔ)句進(jìn)行了解釋說(shuō)明，實(shí)在不懂的請(qǐng)參考繼

電保護(hù)有關(guān)書籍。

1、比例制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

(1)差動(dòng)保護(hù)的原理：發(fā)電機(jī)和主變都配置有差動(dòng)保護(hù)，其基本原理都是

一樣的，都基于判斷流入差動(dòng)繼電器的電流是否大于繼電器的整定電流，理論上

它可以反映保護(hù)范圍內(nèi)的相間短路，與外部短路無(wú)關(guān)。保護(hù)的整定值是按照躲過(guò)

外部發(fā)生三相短路時(shí)流經(jīng)兩側(cè)電流互感器的最大不平衡電流來(lái)計(jì)算的，但是由于

在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近發(fā)生短路時(shí)，若短路匝數(shù)很少，流入差動(dòng)繼電器的電流可能

會(huì)小于按上面的整定原則來(lái)整定的計(jì)算值從而使保護(hù)拒動(dòng)，所以提出了保護(hù)狗整

定值按照外部短路電流的增加而增加的比例制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)外部短路時(shí)可靠

制動(dòng)，且短路電流越大制動(dòng)作用越強(qiáng)，從而可以防止外部短路時(shí)保護(hù)的誤動(dòng)，而

當(dāng)內(nèi)部短路時(shí)由于差動(dòng)作用大于制動(dòng)作用保護(hù)乂可以靈敏的動(dòng)作，按照這種方法

可以避免發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近小范圍短路時(shí)保護(hù)存在動(dòng)作“死區(qū)”的問題。

(2)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因主要有：電流互感器極性接反，電流互感器二次

側(cè)開路，電流互感器二次阻抗過(guò)大造成互感器飽和以后兩側(cè)的電流不平衡.

(3)主變的差動(dòng)保護(hù)原理同發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)但是存在以下的區(qū)別：

(a)主變高低壓側(cè)的額定電壓和額定電流不同所以兩側(cè)的電流互感器的型

號(hào)不同。

(b)主變需要調(diào)壓，即需要改變分接頭的位置，所以調(diào)好的不平衡電流由

于分接頭位置的改變而改變。

(c)對(duì)于匝間短路發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不反映，主變的差動(dòng)保護(hù)反映繞組的匝

間短路。

(d)對(duì)于繞組的開焊故障，發(fā)電機(jī)和變壓器的差動(dòng)保護(hù)都不反映，主變依

靠瓦斯保護(hù)和壓力保護(hù)，而發(fā)電機(jī)通過(guò)匝間保護(hù)來(lái)反映。

(e)變壓器由于既存在電路的耦合又存在磁路的耦合，所以不符合差動(dòng)保

護(hù)的理論基礎(chǔ)-----基爾霍夫電流定律。還存在勵(lì)磁涌流問題，所以主變的差動(dòng)

保護(hù)要考慮如何避開勵(lì)磁涌流問題，一般采用間斷角制動(dòng)或者二次諧波制動(dòng)。

2、定子繞組單相接地保護(hù)

(1)定子繞組單相接地的危害：主要表現(xiàn)在對(duì)發(fā)電機(jī)定子鐵心的燒傷和接

地故障擴(kuò)大為相間或匝間故障。

(2)中性點(diǎn)直接段地系統(tǒng)單相接地的故障：定子繞組單相接地的故障電流

和暫態(tài)過(guò)電壓與發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)接地方式密切相關(guān)，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相接

地的故障電流非常人，嚴(yán)重?zé)齻ㄗ予F心，實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電機(jī)沒有這種接地方式。

(3)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相

接地故障時(shí)中性點(diǎn)電位升高從而對(duì)中性點(diǎn)的絕緣要求高，同時(shí)由于大型發(fā)電機(jī)容

量大，三相對(duì)地電容也相應(yīng)的增大，接地故障時(shí)容性電流也可能超過(guò)允許值，所

以大容量發(fā)電機(jī)也沒有這種運(yùn)行方式。

(4)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)配電變壓器接地：目前采用較多的是中性

點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)配電變壓器接地，經(jīng)消弧線圈接地，由于容性電流受到感

性電流的補(bǔ)償，所以接地點(diǎn)的故障電流較小對(duì)發(fā)電機(jī)的鐵心不致于造成嚴(yán)重的燒

傷，但是純粹的經(jīng)消弧線圈接地易發(fā)生電感電容的串聯(lián)諧振過(guò)電壓，所以一般采

用消弧線圈和小電阻配合，小電阻起到消諧的作用。為『減小過(guò)電壓同時(shí)考慮到

大電阻制造的困難，現(xiàn)在的大型發(fā)電機(jī)基本都采用中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器高阻接

地。

(5)95%定子接地保護(hù)和100%定子接地保護(hù)：

(a)發(fā)電機(jī)任一相發(fā)生單相金屬性接地時(shí)，故障點(diǎn)的基波零序電壓UO=

-aE,系數(shù)a表示故障點(diǎn)距中性點(diǎn)的距離(全繞組用100%)百分?jǐn)?shù)。E是發(fā)電

機(jī)任一相的電動(dòng)勢(shì)。由于前面所說(shuō)發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地時(shí)的故障電流非常的小，

所以定子繞組每相的阻抗與對(duì)地電容相比可以忽略不計(jì)，這就造成從故障點(diǎn)到發(fā)

電機(jī)中性點(diǎn)這段繞組任何一點(diǎn)零序電壓是相同的，所以我們既可以從機(jī)端的開口

三角來(lái)獲取保護(hù)用的零序電壓量也可以從中性點(diǎn)配電變壓器的二次側(cè)獲取保護(hù)

用的零序電壓量。從UO=-aE可以看出當(dāng)中性點(diǎn)附近短路時(shí)a非常的小所以

在中性點(diǎn)附近保護(hù)存在了“死區(qū)”這也是95%定子接地保護(hù)的命名由來(lái)，它只能

保護(hù)機(jī)端到中性點(diǎn)95%繞組長(zhǎng)度的單相接地故障。這也僅僅是對(duì)金屬性接地故

障而言，對(duì)于經(jīng)接地電阻短路的故障，保護(hù)的“死區(qū)”和接地電阻的大小有關(guān)，

越大則動(dòng)作的“死區(qū)”也越大。

(b)盡管中性點(diǎn)的運(yùn)行電壓低，發(fā)電機(jī)單相接地故障發(fā)生在中性點(diǎn)附近的

可能性小，但是考慮到冷卻風(fēng)扇葉片斷裂掃膛打壞絕緣或者定子繞組漏水都有可

能發(fā)生在中性點(diǎn)附近，因此在技術(shù)上要求裝設(shè)100%定子繞組單相接地保護(hù)，

(c)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近發(fā)生單相接地故障的明顯特征就是機(jī)端三次諧波電

壓增大而中性點(diǎn)附近三次諧波電壓明顯的減小，100%定子接地保護(hù)就是基于這

一點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是發(fā)電機(jī)經(jīng)配電變壓器高阻接地時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波

電壓就己經(jīng)大于了中性點(diǎn)附近三次諧波電壓，所以保護(hù)的靈敏性稍差一點(diǎn)。對(duì)于

用機(jī)端三次諧波電壓作為動(dòng)作量，中性點(diǎn)附近三次諧波電壓作為制動(dòng)量的100%

定子接地保護(hù)，尤其需要注意的是要防止制動(dòng)量的丟失比如運(yùn)行的時(shí)候發(fā)電機(jī)中

性點(diǎn)接地閘刀拉開，造成制動(dòng)量丟失就必定造成保護(hù)的誤動(dòng)。

3、匝間保護(hù)

(1)匝間保護(hù)作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的第一主保護(hù)：可以反映同一相不司分

支間繞組的短路，不同相之間的短路，同一條繞組不同匝之間的短路，同時(shí)還能

反映發(fā)電機(jī)內(nèi)部的開焊故障。

(2)匝間絕緣擊穿：發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中，定子繞組由于電暈腐蝕、

長(zhǎng)期受熱、機(jī)械振動(dòng)以及機(jī)械磨損等因素的影響，匝間絕緣將會(huì)逐步劣化，一旦

發(fā)生過(guò)電壓，便會(huì)經(jīng)受嚴(yán)峻考驗(yàn)。而且完全可能引發(fā)定子繞組的部分匝間絕緣擊

穿，其后，在匝間電勢(shì)的作用下，形成環(huán)流，使故障進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大，所以匝訶短

路是發(fā)電機(jī)不容忽視的一種嚴(yán)重故障形式。

(3)匝間短路能及早反映定子絕緣的降低：大型機(jī)組定子繞組匝間短路故

障占有的比例較人，況且發(fā)電機(jī)定子絕緣降低的時(shí)候最先表現(xiàn)的往往不是定子繞

組接地，而是匝間短路，所以匝間短路可以比較早地反映發(fā)電機(jī)定子絕緣的降低。

(4)發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)采用較多的是縱向基波零序過(guò)電壓保護(hù)：當(dāng)發(fā)電機(jī)定

子繞組發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，機(jī)端電壓不平衡，裝于機(jī)端的壓變的開口三角側(cè)能夠檢

測(cè)到基波零序電壓，這就是匝間保護(hù)的保護(hù)原理。但是考慮到95%定子單相接

地取的也是基波零序電壓，所以為了防止誤動(dòng)，匝間保護(hù)用的是縱向零序，95%

定子單相接地用的是橫相零序。匝間保護(hù)用的PT一次側(cè)采用“星形”接線，且

中性點(diǎn)和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)相聯(lián)且不接地，這樣在發(fā)生單相接地的時(shí)候，機(jī)端出現(xiàn)

的只是橫相冬序電壓，發(fā)電機(jī)三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓還是對(duì)稱的也就是說(shuō)沒有縱向

零序量，所以保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。但是正常運(yùn)行的時(shí)候三次諧波量也能通過(guò)此開口三

角反映出來(lái)，所以匝間保護(hù)要增設(shè)三次諧波的阻波功能，這樣可以提高保護(hù)的靈

敏度，這種保護(hù)可能會(huì)由于外部短路時(shí)發(fā)生誤動(dòng)，主要采取以下的辦法來(lái)防止：

(a)適當(dāng)?shù)脑龃髣?dòng)作電壓，這個(gè)要由發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障計(jì)算決定。

(b)采用相電流制動(dòng)，當(dāng)機(jī)端相電流增大的時(shí)候，說(shuō)明故障不是發(fā)生在發(fā)

電機(jī)的內(nèi)部，所以當(dāng)檢測(cè)到機(jī)端相電流增大時(shí)，匝間保護(hù)的動(dòng)作電壓值也自適應(yīng)

的放大，從而可以避免保護(hù)的誤動(dòng)。

(c)增設(shè)負(fù)序方向保護(hù)，即通過(guò)增設(shè)方向元件，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，

負(fù)序電流由發(fā)電機(jī)流出，而當(dāng)系統(tǒng)短路時(shí)負(fù)序電流由系統(tǒng)流向發(fā)電機(jī)，所以可以

通過(guò)判斷負(fù)序功率來(lái)區(qū)分短路是發(fā)生在發(fā)電機(jī)的內(nèi)部還是外部。

4、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

（1）轉(zhuǎn)子接地保護(hù)設(shè)置：由于發(fā)電機(jī)在制造或運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，轉(zhuǎn)子受潮或

有鐵銹進(jìn)入，都有可能使轉(zhuǎn)子的主絕緣或匝間絕緣損壞，或者運(yùn)行時(shí)通氣孔堵塞

局部過(guò)熱導(dǎo)致絕緣損壞。常見的主要是轉(zhuǎn)子繞組匝間短路和勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地。

（2）轉(zhuǎn)子接地危害：轉(zhuǎn)子繞組匝間短路盡管不直接引起嚴(yán)重后果，但是由

于磁場(chǎng)的畸變會(huì)導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)的加劇同時(shí)勵(lì)磁電流也會(huì)增加所以不允許長(zhǎng)期運(yùn)

行。勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成危害但相繼發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)嚴(yán)重威協(xié)發(fā)

電機(jī)的安全，可能會(huì)造成鈾系，汽缸，隔板的嚴(yán)重磁化。

（3）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地只動(dòng)作于信號(hào)的原因：對(duì)于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地只動(dòng)作于信號(hào)

這樣可以避免大型機(jī)組毫無(wú)必要的突然跳閘，但是需要提高轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的

靈敏度，這樣以便及時(shí)的轉(zhuǎn)移負(fù)荷防止一點(diǎn)接地?cái)U(kuò)大為兩點(diǎn)接地，一般一點(diǎn)接地

的靈敏度用故障點(diǎn)對(duì)地的過(guò)渡電阻來(lái)衡量。

（4）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地的保護(hù)采用電橋原理：正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)橋臂的電阻

使電橋達(dá)到平衡，使電橋的對(duì)角線等電位，這樣流過(guò)繼電器的電流很小，小于整

定的動(dòng)作電流，當(dāng)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地時(shí)，電橋的平衡遭到破壞，使電橋的對(duì)角線

有電位差，這樣流過(guò)繼電器的電流就增大大于整定的動(dòng)作電流保護(hù)就發(fā)信。

5、失磁保護(hù)

（1）發(fā)電機(jī)失磁后的特征：發(fā)電機(jī)失磁以后，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)就會(huì)下降，

但是由于汽輪機(jī)的出力不會(huì)立即改變減小，而發(fā)電機(jī)的電磁功率己經(jīng)減小，所以

轉(zhuǎn)子上就出現(xiàn)了過(guò)剩的加速轉(zhuǎn)矩，使功角增加，根據(jù)功角特性，發(fā)電機(jī)在失磁以

后到功角達(dá)到靜穩(wěn)極限之前將經(jīng)歷一個(gè)“等有功”過(guò)程，即發(fā)電機(jī)失磁以后將保

持失磁以前的出力直到失去穩(wěn)定。當(dāng)功角大于180度以后，發(fā)電機(jī)不僅不輸出有

功反而向系統(tǒng)吸收有功這時(shí)如汽門沒有及時(shí)的關(guān)下來(lái)發(fā)電機(jī)將發(fā)生飛車。發(fā)電機(jī)

失磁以后的另一個(gè)顯著特征就是無(wú)功反相，失磁后無(wú)功持續(xù)的減小，在功角等于

180度時(shí)反相無(wú)功達(dá)到最大，這時(shí)如果系統(tǒng)的無(wú)功儲(chǔ)備不足，失磁的發(fā)電機(jī)將把

整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功拖垮導(dǎo)致電壓崩潰。同時(shí)失磁以后發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓持續(xù)下降，

電流逐漸增大特別是失去穩(wěn)定以后電流更是急劇上升，這就是發(fā)電機(jī)失磁以后的

一些電氣量的變化。

（2）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的判據(jù)：失磁以后盡管勵(lì)磁電壓下降，但是考慮到發(fā)

電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行或者對(duì)長(zhǎng)線充電時(shí)由于容性電流的助磁作用，勵(lì)磁電壓也很低，所

以單單用勵(lì)磁電壓的下降作為失磁保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)誤動(dòng)的可能性較大，因此現(xiàn)在

的大型發(fā)電機(jī)基本都是通過(guò)判斷機(jī)端阻抗是否落入異步阻抗圓來(lái)動(dòng)作的，勵(lì)磁電

壓下降可以作為一種輔助判據(jù)。通過(guò)上面對(duì)失磁以后電氣量變化的分析我們知道

發(fā)電機(jī)失磁以后機(jī)端電壓下降，電流增加，所以發(fā)電機(jī)的阻抗也是下降的，失磁

運(yùn)行的發(fā)電機(jī)最終將進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)，它的阻抗肯定小于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的

同步電抗，所以阻抗繼電器一旦檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的電抗進(jìn)入異步阻抗圓的動(dòng)作范

圍，失磁保護(hù)就能可靠的動(dòng)作。當(dāng)然現(xiàn)在還沒有哪一種保護(hù)能夠1（）0%的確保失

磁保護(hù)不誤動(dòng)，比如發(fā)電機(jī)外部發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的相間短路或者系統(tǒng)振蕩都有可

能使失磁保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)，這就需要一些輔助判據(jù)來(lái)閉鎖，比如通過(guò)借助失磁以后

轉(zhuǎn)子電壓的變化特性和通過(guò)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來(lái)躲過(guò)。

6、失步保護(hù)

（1）發(fā)電機(jī)為何要裝設(shè)失步保護(hù)：盡管失磁以后發(fā)電機(jī)最終也會(huì)進(jìn)入失步

運(yùn)行，靠失磁保護(hù)也能動(dòng)作，但是考慮到大型發(fā)電機(jī)的同步電抗較大，而與之相

連的系統(tǒng)阻抗較小，所以系統(tǒng)發(fā)生振蕩的時(shí)候振蕩中心位于發(fā)電機(jī)的機(jī)端，從而

使機(jī)端的電壓大幅度的波動(dòng)，造成廠用電動(dòng)機(jī)不能正常的工作甚至停轉(zhuǎn)，可能造

成停機(jī)停爐或者設(shè)備的損壞。還有振蕩電流不僅具有短路電流的幅值，而且還會(huì)

在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)反復(fù)的出現(xiàn)，這種周期性出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的振蕩扭矩會(huì)使大

軸扭傷，縮短機(jī)組的壽命，所以對(duì)大型發(fā)電機(jī)失步以后的振蕩次數(shù)和時(shí)限有嚴(yán)格

的要求，同時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)生失步的原因并不一定是由于失磁引起的，失磁保護(hù)不能

代替失步保護(hù)，所以大型發(fā)電機(jī)有裝設(shè)失步保護(hù)的必要性。

（2）發(fā)電機(jī)失步以后的特征及保護(hù)配置：發(fā)電機(jī)失步后并不一定要馬上跳

開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，因?yàn)橐坏┌l(fā)生失步，通過(guò)運(yùn)行人員的干預(yù)（如快關(guān)汽門，增

減出力）有可能把失步的發(fā)電機(jī)重新拉回同步，這就要求失步保護(hù)的保護(hù)原理需

要區(qū)別短路，穩(wěn)定振蕩，發(fā)散振蕩。所以現(xiàn)在的大型發(fā)電機(jī)基本都安裝雙阻抗元

件型失步保護(hù)，采用兩個(gè)同心的阻抗圓的目的就是為了區(qū)分短路，穩(wěn)定振蕩和發(fā)

散振蕩，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，盡管機(jī)端阻抗己經(jīng)進(jìn)入內(nèi)部的阻抗圓（即動(dòng)作圓）,

但是故障點(diǎn)切除以后機(jī)端阻抗又能迅速的躍出阻抗元件的動(dòng)作區(qū)，所以可以通過(guò)

設(shè)定機(jī)端阻抗在動(dòng)作圓內(nèi)的停留時(shí)間來(lái)防止系統(tǒng)短路時(shí)失步保護(hù)的無(wú)選擇性動(dòng)

作。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定振蕩時(shí)，機(jī)端阻抗只進(jìn)入外部阻抗圓，所以保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作,

只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時(shí)，機(jī)端阻抗軌跡是一條穿過(guò)外部圓和內(nèi)部動(dòng)作圓的弧

線，由于機(jī)端阻抗在內(nèi)部動(dòng)作圓的停留時(shí)間達(dá)到了保護(hù)的設(shè)定時(shí)間所以保護(hù)就可

以可靠的動(dòng)作。

7、突加電壓保護(hù)

（1）為何要裝設(shè)突加電壓保護(hù)：發(fā)電機(jī)在盤車或者未加勵(lì)磁的低速旋轉(zhuǎn)狀

態(tài)時(shí)，如果發(fā)電機(jī)出口短路器誤合閘，這時(shí)發(fā)電機(jī)就進(jìn)入異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，

由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和外加電壓產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)存在滑差，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子就會(huì)流過(guò)

差頻電流，有可能灼傷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。同時(shí)，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在氣隙磁場(chǎng)的拖動(dòng)下

轉(zhuǎn)速急劇上升，但此時(shí)的潤(rùn)滑油溫度還處在盤車時(shí)的潤(rùn)滑油溫，所以有可能損傷

機(jī)組的軸瓦，這就是發(fā)電機(jī)要設(shè)置突加電壓保護(hù)的原因和發(fā)電機(jī)突上電的危害。

（2）突加電壓保護(hù)的原理：是通過(guò)判斷發(fā)電機(jī)的頻率和定子電流的人小來(lái)

實(shí)現(xiàn)的，發(fā)電機(jī)在盤車或低速狀態(tài)時(shí)頻率很低，所以低頻元件動(dòng)作，但是由于發(fā)

電機(jī)定子沒有電流所以電流元件是不會(huì)動(dòng)作的，突加電壓保護(hù)動(dòng)作是取這兩個(gè)條

件的與門，所以保護(hù)是不會(huì)動(dòng)作的，只有當(dāng)發(fā)電機(jī)誤上電時(shí)兩個(gè)條件都能滿足，

突加電壓保護(hù)動(dòng)作跳發(fā)電機(jī)出口斷路相。在并網(wǎng)過(guò)程中由于頻率已經(jīng)接近了系統(tǒng)

頻率，所以此時(shí)盡管有合閘電流，但是由于低頻元件不會(huì)動(dòng)作所以保護(hù)也是不會(huì)

動(dòng)作的，突加電壓保護(hù)在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以后退出。

8、啟停機(jī)保護(hù)

（1）啟停機(jī)保護(hù)原理：在發(fā)電機(jī)不與系統(tǒng)并網(wǎng)的啟動(dòng)或停機(jī)過(guò)程中，頻率

大幅度的偏離額定值，許多繼電保護(hù)裝置將在低頻條件下拒動(dòng)或者誤動(dòng)，特別是

對(duì)頻率敏感的繼電器，如三次諧波式定子接地保護(hù)，為了在低頻條件下保護(hù)發(fā)電

機(jī)，需要裝設(shè)低頻條件下能工作的定子接地保護(hù)，這就是啟停機(jī)保護(hù)。

（2）發(fā)電機(jī)的啟停機(jī)保護(hù)采用的是基波零序電壓式定子接地保護(hù)：主要采

用的是基波零序電壓式定子接地保護(hù)，不要求三次諧波濾波，所以要求在發(fā)電機(jī)

并網(wǎng)以后此保護(hù)退出，否則可能因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端三次諧波過(guò)大而使保

護(hù)誤動(dòng)。

9、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

（1）磁飽和：無(wú)論是發(fā)電機(jī)還是變壓器都是帶有鐵心的設(shè)備，鐵心的磁通

密度和電壓和頻率有關(guān)，磁密與電壓成正比而與頻率成反比，所以無(wú)論是電壓的

升高還是頻率的降低都有可能使磁密增加而使鐵心飽和。

(2)過(guò)勵(lì)磁的危害：主要是發(fā)熱，因?yàn)榇磐柡鸵院髣?lì)磁電流就成倍的增

加，造成鐵心發(fā)熱，使繞組和鐵心之間的絕緣因發(fā)熱而老化。同時(shí)，磁通飽和以

后漏磁也會(huì)增加，靠近鐵心的繞組導(dǎo)線，油箱壁以及其他的金屬構(gòu)件由于漏磁引

起的渦流損耗使這些部位嚴(yán)重發(fā)熱，油箱壁溫度的上升還會(huì)使箱內(nèi)壁的油漆脫落

而污染變壓器的油質(zhì)。勵(lì)磁電流不是正弦波含有徨多的高次諧波，而鐵心和其他

金屬構(gòu)件的渦流損耗和頻率的平方成正比，所以含有高頻分量的勵(lì)磁電流的增加

使發(fā)熱嚴(yán)重。對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，過(guò)勵(lì)磁的危害主要是引起定子鐵心和定位筋嚴(yán)重

發(fā)熱，交變的漏磁通能夠在發(fā)電機(jī)定子的定位筋感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，由于相鄰的定位

筋存在電勢(shì)差，所以相鄰的定位筋就可以通過(guò)發(fā)電機(jī)的定子鐵心構(gòu)成回路，產(chǎn)生

電流，所以過(guò)勵(lì)磁引起的漏磁通的增加必定會(huì)引起這種電流的增加而引起附加發(fā)

熱。

(3)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間和過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)成反比，是一個(gè)反時(shí)限特性，力

求與設(shè)備的過(guò)勵(lì)磁能力匹配。

10、過(guò)電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不僅和磁通密度有關(guān)系而且也和磁通的

交變速度有關(guān)系，所以發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓都有影響，

發(fā)電機(jī)在做甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)有較大的上升，同時(shí)勵(lì)磁電流的減小也需要一

個(gè)時(shí)間過(guò)程，所以甩負(fù)荷以后發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓會(huì)上升，如果這種過(guò)電壓持續(xù)的

時(shí)間過(guò)長(zhǎng)那么對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組的主絕緣還是有一定的威脅的，所以大型發(fā)電機(jī)

需要裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)。

11、逆功率保護(hù)

(1)程序逆功率保護(hù)：發(fā)電機(jī)如果由于保護(hù)動(dòng)作，在主汽門還沒有關(guān)羽之

前就跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，那么汽輪機(jī)組會(huì)由于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩消失而拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩還存

在，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子就會(huì)產(chǎn)生巨大的加速轉(zhuǎn)矩而發(fā)生災(zāi)難性的“飛車”事故。所以發(fā)

電機(jī)需要裝設(shè)程序逆功率，所謂程序逆功率指的是由保護(hù)啟動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到主汽門

關(guān)閉信號(hào)以后，同時(shí)逆功率iA到整定值，比如1%額定功率時(shí)，逆功率保護(hù)動(dòng)作

跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。

(2)發(fā)電機(jī)保護(hù)的另一種逆功率主要是為了保護(hù)汽輪機(jī)的：因?yàn)槠啓C(jī)主

汽門關(guān)閉以后，由于末級(jí)葉片的鼓風(fēng)摩擦相當(dāng)?shù)膰?yán)重，可能因?yàn)檫^(guò)熱而損壞，所

以需要裝設(shè)逆功率保護(hù)，通過(guò)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。

12、負(fù)序電流保護(hù)

(1)負(fù)序電流的危害：發(fā)電機(jī)由于負(fù)荷的不對(duì)稱或者外部發(fā)生短路故障時(shí),

會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流，由于負(fù)序電流產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)反相旋轉(zhuǎn)，所以會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組感

應(yīng)出倍頻電流。在轉(zhuǎn)子大護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子本體之間，槽契與槽壁的接觸面，阻尼條和

阻尼環(huán)等分流比較大的地方產(chǎn)生局部高溫，將轉(zhuǎn)子灼傷?，F(xiàn)代的大型發(fā)電機(jī)為「

提高材料的利用率，發(fā)電機(jī)容量的增加相對(duì)來(lái)說(shuō)大于發(fā)電機(jī)尺寸的增加，所以發(fā)

電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱負(fù)荷相應(yīng)的提高了，同時(shí)由于勵(lì)磁電流和氣隙磁場(chǎng)中高次諧波在轉(zhuǎn)

子中產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)的增加所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承受負(fù)序電流的能力相對(duì)來(lái)說(shuō)是

下降了。

(2)負(fù)序電流使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度升高的程度：與負(fù)序電流的大小和持續(xù)的

時(shí)間有關(guān)系：通常定義一個(gè)短時(shí)負(fù)序轉(zhuǎn)子發(fā)熱常數(shù)A,它是負(fù)序電流的平方與時(shí)

間的乘積。只有在負(fù)序電流的平方與時(shí)間的乘積小于A值的情況下發(fā)電機(jī)才能

安全的運(yùn)行，為了節(jié)省材料而片面的降低A值是不恰當(dāng)?shù)?，特別是采用了單相

重合閘以后，發(fā)電機(jī)必須要考慮一定的負(fù)序電流承受能力。

（3）反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)：為了防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子遭受負(fù)序電流的損壞，對(duì)

于大型的汽輪發(fā)電機(jī)都要裝設(shè)與發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流能力相匹配的反時(shí)限負(fù)序

電流保護(hù)。反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)的原理主要是通過(guò)兩個(gè)負(fù)序電流互感器采集到負(fù)

序電流，這里采用兩個(gè)負(fù)序電流互感器主要是為了防止電流互感器二次側(cè)斷線時(shí)

保護(hù)誤動(dòng)，然后轉(zhuǎn)化成與之大小成比例的電壓量，其中一路通過(guò)比較和時(shí)延用于

發(fā)信，用于當(dāng)負(fù)序電流大于長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流時(shí)動(dòng)作于聲光報(bào)警，同時(shí)閉鎖跳

閘回路，防止保護(hù)裝置內(nèi)部故障造成誤跳閘。另一路通過(guò)電流繼電器和反時(shí)限元

件作用于跳閘，由于考慮到負(fù)序電流較大時(shí)反時(shí)限元件延時(shí)很短就動(dòng)作于跳閘，

而當(dāng)負(fù)序電流接近發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流時(shí)又要求反時(shí)限元件延時(shí)接近于

無(wú)窮大，要求在這么寬的動(dòng)作范圍內(nèi)保持精度，將導(dǎo)致保護(hù)的復(fù)雜化和裝置尺寸

的增加，所以需要增設(shè)兩個(gè)定時(shí)限元件、和反時(shí)限元件配合來(lái)實(shí)現(xiàn)跳閘，當(dāng)負(fù)序

電流過(guò)大或者過(guò)?。ǖ谴笥陂L(zhǎng)期允許的負(fù)序電流）時(shí)保護(hù)轉(zhuǎn)為定時(shí)限，而當(dāng)負(fù)

序電流介于這兩者之間的時(shí)候保護(hù)轉(zhuǎn)入反時(shí)限。

（4）負(fù)序電流保護(hù)的弱點(diǎn)：對(duì)于大型機(jī)組，短路電流中的非周期分量的影

響比較的顯著，采用上面判據(jù)的負(fù)序電流保護(hù)，在時(shí)間短，電流大的情況下，并

不能可靠的保護(hù)故障機(jī)組的安全，所以大型機(jī)組要有比較完善的匝間和相間保

護(hù)。

13、低頻保護(hù)

（1）發(fā)電機(jī)的頻率過(guò)低的危害：汽輪機(jī)的葉片都有一個(gè)自振頻率，如果發(fā)

電機(jī)的頻率過(guò)低，將使汽輪機(jī)的葉片發(fā)生諧振，葉片將承受很大的諧振應(yīng)力，使

材料疲勞，達(dá)到材料所不允許的限度時(shí)，葉片或拉筋就要斷裂，造成嚴(yán)重的事故,

材料的疲勞積累是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的過(guò)程，所以汽輪機(jī)不允許在低頻下長(zhǎng)時(shí)間1勺運(yùn)

行。同時(shí)，發(fā)電機(jī)的頻率過(guò)低還會(huì)影響廠用電動(dòng)機(jī)的出力。

（2）發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)為何只動(dòng)作于發(fā)信：發(fā)電機(jī)的頻率過(guò)低說(shuō)明系統(tǒng)缺少

有功，這時(shí)除了本機(jī)組通過(guò)一次調(diào)頻來(lái)開大調(diào)門或者系統(tǒng)的調(diào)頻機(jī)組參與調(diào)頻

外，也可以通過(guò)低頻減載裝置來(lái)切掉系統(tǒng)的部分負(fù)荷。發(fā)電機(jī)頻率過(guò)低盡管影響

葉片的壽命，但也只是說(shuō)低頻運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定的累計(jì)時(shí)間時(shí)葉片有可能斷裂，

并不一定會(huì)斷裂，何況頻率低時(shí)系統(tǒng)缺少有功,所以低頻運(yùn)行首先要?jiǎng)幼饔诎l(fā)信,

盡量避免不必要的跳機(jī)。低頻保護(hù)的原理很簡(jiǎn)單，通過(guò)頻率繼電器和時(shí)間元件就

可以實(shí)現(xiàn)，依據(jù)制造廠的原始數(shù)據(jù)，可以知道對(duì)應(yīng)低頻下允許運(yùn)行的時(shí)間，所以

通過(guò)頻率繼電器來(lái)測(cè)頻，等到時(shí)間繼電器達(dá)到對(duì)應(yīng)頻率下的允許運(yùn)行時(shí)間時(shí)就發(fā)

信。

"14、非電量保護(hù):篇幅限制，這里不做介紹，后續(xù)對(duì)發(fā)變組非電量保護(hù)再單

獨(dú)發(fā)文進(jìn)行介紹，可以參考以下非電量保護(hù)配置圖進(jìn)行了解。

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