发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分贵重的元件，因此，应该只对各种不同的故障和不正常运行状态，采取装设性能完善的继电保护装置。
发电机主要由定子与转子两大部分组成，因而发电机故障包括定子与转子故障。其故障类型主要有定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失等故障。
发电机异常工作情况主要有由于外部短路引起的定子绕组过电流以及过负荷将造成定子温度升高，绝缘加速老化，机组寿命缩短；由于外部不对称短路或负荷不对称而引起的发电机负序过电流和不对称过负荷；定子绕组负序电流在转子中感应出100Hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，引起发电机的振动；由于突然甩负荷引起的发电机过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；汽轮机主气门突然关闭引起的发电机逆功率运行等异常工作。
针对上述故障类型及不正常运行状态，发电机应装设以下继电保护装置。
(1)对于1MW 以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。
表7-3 发电机定子绕组单相接地故障电流允许值
(2)对于接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当发电机电压网络的接地电容电流大于或等于如表7-3所示规定的电流允许值时 (不考虑消弧线圈的补偿作用)，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电容电流小于如表7-3所示规定的电流允许值时，则装设作用于信号的接地保护。
对于发电机变压器组，一般在发电机电压侧装设作用于信号的接地保护；当发电机电压侧接地电容电流大于接地电流允许值时，应该装设消弧线圈。
容量在100MW 及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。
(3)对于发电机定子绕组的匝间短路，当绕组接成星形且每相中有引出的并联支路时，应装设单元件式的横联差动保护。
(4)对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式：
1)负序过电流及单相式低电压启动过电流保护，一般用于50MW 及以上的发电机。
2)复合电压(负序电压及线电压)启动的过电流保护。
3)过电流保护，用于1MW 以下的小发电机。
(5)对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流，一般在50MW 及以上的发电机上装设负序电流保护。
(6)对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。(www.xing528.com)
(7)对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带有延时的过电压保护。
(8)对于发电机励磁问路的接地故障，应采用以下保护措施：
1)水轮发电机一般装设一点接地保护，小容量机组可采用装设定期绝缘检测装置；
2)对汽轮发电机励磁回路的一点接地，一般采用定期检测装置；对大容量机组则可以装设一点接地保护；对两点接地故障，应装设两点接地保护，并在励磁回路发生一点接地后投入。
(9)对于发电机励磁消失的故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW 及其以上的电机励磁的发电机，应采用增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。
(10)对于转子回路的过负荷，在100MW 及以上并采用半导体励磁系统的发电机上应装设转子过负荷保护。
(11)对于汽轮发电机主汽门突然关闭，为防止汽轮机遭到损坏，对大容量的发电机组可考虑装设逆功率保护。
(12)其他的异常工况保护。如当电力系统振荡影响机组安全运行时，在300MW 及以上机组上宜装设失步保护；当汽轮机低频运行造成机械振动，叶片损伤对汽轮机危害极大时，可装设低频保护；当水冷却发电机断水、漏水时，可装设断水或漏水保护；防止出口短路器断口闪络而装设断路器断口逆闪络保护等。
发电机的各种保护，根据故障和异常运行方式的性质，应当分别动作于：
1)停机：断开发电机断路器、灭磁，对汽轮发电机，还要关闭主汽门；对水轮发电机还要半闭导水翼。
2)解列灭磁：断开发电机断路器，灭磁，汽轮机甩负荷。
3)解列：断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。
4)减出力：将原动机出力减到给定值。
5)缩小故障影响范围：例如，双母线系统断开母线联络断路器等。
6)程序跳闸：对于汽轮发电机首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。对于水轮发电机，首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器并灭磁。
7)信号：发出声光信号。
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