1、第一章第一章 概概 述述 1 電力系統的不正常運行狀態電力系統的不正常運行狀態 系統中設備的運行參數偏離了允許值，但還未發展系統中設備的運行參數偏離了允許值，但還未發展成故障。成故障。 2 故障故障 電力系統中設備的正常工作已遭到破壞，但未發展電力系統中設備的正常工作已遭到破壞，但未發展成事故。成事故。 3 事故事故 電力系統的正常工作遭到破壞，且已造成嚴重后果。電力系統的正常工作遭到破壞，且已造成嚴重后果。、電力系統故障時，保護能自動、準確地、電力系統故障時，保護能自動、準確地切除故障。切除故障。、電力系統出現不正常工作狀態時，根據、電力系統出現不正常工作狀態時，根據運行維護條件確定保護是動

2、作與信號還是運行維護條件確定保護是動作與信號還是跳閘。跳閘。、可靠性可靠性：保護的動作應安全可靠。：保護的動作應安全可靠。 可靠性是指可靠性是指繼電保護裝置在需要它動作時繼電保護裝置在需要它動作時可靠動作（不拒動），不需要它動作時可可靠動作（不拒動），不需要它動作時可靠不動作（不誤動）?？坎粍幼鳎ú徽`動）。將繼電保護裝置應將繼電保護裝置應該動作時該動作時不拒動稱為繼電保護的可依賴性不拒動稱為繼電保護的可依賴性，不應該動作時不應該動作時不誤動也稱為繼電保護的安不誤動也稱為繼電保護的安全性全性。、選擇性選擇性：保護的動作應有選擇的。：保護的動作應有選擇的。 選擇性是指繼電保護裝置動作時，僅將故障元

3、件或選擇性是指繼電保護裝置動作時，僅將故障元件或設備故障切除，使非故障部分繼續運行，停電范圍設備故障切除，使非故障部分繼續運行，停電范圍盡可能小。盡可能小。 選擇性有兩個含義：第一，應由裝設在故障元件選擇性有兩個含義：第一，應由裝設在故障元件或設備上的繼電保護動作切除故障；第二，考慮繼或設備上的繼電保護動作切除故障；第二，考慮繼電保護或斷路器存在拒動的可能，由后備保護切除電保護或斷路器存在拒動的可能，由后備保護切除故障時，也應保證停電范圍盡可能小。故障時，也應保證停電范圍盡可能小。 按照電力系統安全性要求，故障發生后首先動作按照電力系統安全性要求，故障發生后首先動作的繼電保護是的繼電保護是主保

4、護主保護。故障元件的主保護正確動作的結果，將故障范圍限制在最小，甚至可以保證所有母線都不停電，這是選擇性的第一個含義。 當故障時主保護拒動或斷路器拒動，由當故障時主保護拒動或斷路器拒動，由后備保護后備保護動作切除故障，也是具有選擇性的，即選擇性的第動作切除故障，也是具有選擇性的，即選擇性的第二含義。二含義。、快速性快速性：保護的動作應快速的。：保護的動作應快速的。 繼電保護裝置應以盡可能快的速度動作切繼電保護裝置應以盡可能快的速度動作切除故障元件或設備。除故障元件或設備。 故障切除時間等于故障切除時間等于保護裝置動作時間保護裝置動作時間和和斷路器動作時間之和。斷路器動作時間之和。 、靈敏性靈敏

5、性：保護對故障的反應能力：保護對故障的反應能力 。 靈敏性是指繼電保護裝置對保護范圍內的靈敏性是指繼電保護裝置對保護范圍內的故障的反應能力，通常用靈敏系數故障的反應能力，通常用靈敏系數ksen來來衡量，也稱為靈敏度。衡量，也稱為靈敏度。 一、繼電保護和自動裝置的基本構成一、繼電保護和自動裝置的基本構成 整套裝置總是由整套裝置總是由測量部分測量部分、邏輯部分邏輯部分和和執行執行部分構成。繼電保護原理結構圖如圖部分構成。繼電保護原理結構圖如圖所示。所示。繼電保護的基本構成及發展繼電保護的基本構成及發展 二、繼電保護和自動裝置的發展二、繼電保護和自動裝置的發展 經歷了經歷了機電型機電型、整流型整流型

6、、晶體管型晶體管型、集成集成電路型電路型和和微機保護型微機保護型等階段，目前在電力等階段，目前在電力系統中運行著大量的微機繼電保護。系統中運行著大量的微機繼電保護。常用繼電器常用繼電器 一、電流繼電器一、電流繼電器 電流繼電器在繼電保護裝置中作為電流繼電器在繼電保護裝置中作為測量測量和和啟啟動動元件，反映電流增大超過某一整定數值時動元件，反映電流增大超過某一整定數值時動作。作。 電流繼電器反應電流增大而動作，能夠使繼電流繼電器反應電流增大而動作，能夠使繼電器開始動作的電器開始動作的最小電流最小電流稱為電流繼電器的動稱為電流繼電器的動作電流。作電流。 繼電器動作后，再減小電流，使繼電器返回繼電器

7、動作后，再減小電流，使繼電器返回到原始狀態的到原始狀態的最大電流最大電流稱為電流繼電器的返回稱為電流繼電器的返回電流。電流。 二、電壓繼電器二、電壓繼電器 電壓繼電器反映電壓變化而動作，分電壓繼電器反映電壓變化而動作，分過電過電壓繼電器壓繼電器和和低電壓繼電器低電壓繼電器兩種。兩種。 過電壓繼電器反應電壓增大而動作，動作過電壓繼電器反應電壓增大而動作，動作電壓、返回電壓和返回系數的概念與電流電壓、返回電壓和返回系數的概念與電流繼電器類似。其返回系數也恒小于繼電器類似。其返回系數也恒小于1。 低電壓繼電器反應電壓降低而動作，能夠低電壓繼電器反應電壓降低而動作，能夠使繼電器開始動作的最大電壓稱為低

8、電壓使繼電器開始動作的最大電壓稱為低電壓繼電器的返回電壓。其返回系數恒大于繼電器的返回電壓。其返回系數恒大于1。 三、時間繼電器三、時間繼電器 時間繼電器在繼電保護中用作時間元件，時間繼電器在繼電保護中用作時間元件，用于建立繼電保護需要的用于建立繼電保護需要的動作延時動作延時。因此因此對時間繼電器的要求是動作時間必須準確。對時間繼電器的要求是動作時間必須準確。 四、中間繼電器四、中間繼電器 在繼電保護中，中間繼電器用于增加觸在繼電保護中，中間繼電器用于增加觸點數量和觸點容量。點數量和觸點容量。 五、信號繼電器五、信號繼電器 信號繼電器用于發出繼電保護動作信號，信號繼電器用于發出繼電保護動作信號

9、，便于值班人員發現事故和統計繼電保護動便于值班人員發現事故和統計繼電保護動作次數。作次數。信號繼電器的文字符號是信號繼電器的文字符號是kS。根。根據需要將信號繼電器串聯或并聯接入二次據需要將信號繼電器串聯或并聯接入二次回路，分別選擇電流型信號繼電器、并聯回路，分別選擇電流型信號繼電器、并聯電壓型信號繼電器。電壓型信號繼電器。如圖所示，為一張限時電流速斷保護原理接線圖、何謂電流保護的接線方式：、何謂電流保護的接線方式： 電流元件與二次側的連接方式電流元件與二次側的連接方式、接線方式的種類、接線方式的種類（）三相完全星形接線：（）三相完全星形接線： 特點：能反映各種類型的短路故障特點：能反映各種類

10、型的短路故障（）兩相不完全星形接線：（）兩相不完全星形接線： 特點：能反映各種類型的相間故障特點：能反映各種類型的相間故障（）兩相三繼式：（）兩相三繼式： 適用場合：適用于接的變壓器保護適用場合：適用于接的變壓器保護 目的：提高保護的靈敏度目的：提高保護的靈敏度三相完全星形接線：三相完全星形接線：兩相不完全星形接線：兩相不完全星形接線：兩相三繼式：兩相三繼式：變壓器保護（一）變壓器的瓦斯保護（一）變壓器的瓦斯保護1 1、瓦斯保護、瓦斯保護當變壓器油箱內部發生故障時，短路電流產當變壓器油箱內部發生故障時，短路電流產生電弧使變壓器油和絕緣介質分解，產生生電弧使變壓器油和絕緣介質分解，產生大量氣體，

11、而且故障越嚴重，產生的氣體大量氣體，而且故障越嚴重，產生的氣體越多，反應這種氣體而動作的保護越多，反應這種氣體而動作的保護，稱為氣體保護氣體保護，也稱瓦斯保護瓦斯保護。 2 2、瓦斯保護的優缺點、瓦斯保護的優缺點 優點：能反映變壓器油箱內各種類型的故障。優點：能反映變壓器油箱內各種類型的故障。 缺點：不能反映變壓器套管及引出線的故障。缺點：不能反映變壓器套管及引出線的故障。 變壓器氣體保護分輕瓦斯輕瓦斯和重瓦斯重瓦斯保護兩部分。輕瓦斯保護動作時，只發信號輕瓦斯保護動作時，只發信號；重瓦斯保護時，重瓦斯保護時，瞬時切除變壓器。瞬時切除變壓器。 氣體繼電器也稱瓦斯繼電器瓦斯繼電器，是氣體保護的主要

12、元件。安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中。我國電力系統采用多是復合式體繼電器復合式體繼電器。差動保護差動保護 一、差動保護原理一、差動保護原理 變壓器差動保護的動作原理與線路縱差動變壓器差動保護的動作原理與線路縱差動保護相同，保護相同，通過比較變壓器兩側電流的大小和相位決定保護是否動作。 雙繞組變壓器的差動保護，其原理見圖4-4。1QF2QFKD2TA1TAI.I1.I1./1QF2QFKD2TA1TAI.I1.I1./I2.I2/I2.I2/.IKD.IKD(a)(b)圖4-4 變壓器差動保護單相原理接線圖4-4 變壓器差動保護單相原理接線(a) 變壓器正常運行或外部故障；(b)變壓器內

13、部故障(a) 變壓器正常運行或外部故障；(b)變壓器內部故障 電力系統中，變壓器通常采用電力系統中，變壓器通常采用Y,d11接線方式，兩側接線方式，兩側線電流的相位相差線電流的相位相差300。如果將變壓器兩側同名相的。如果將變壓器兩側同名相的線電流經過電流互感器變換后，直接接入保護的差線電流經過電流互感器變換后，直接接入保護的差動回路，即使兩個電流互感器的變比選擇合適，使動回路，即使兩個電流互感器的變比選擇合適，使其二次電流數值相等，即其二次電流數值相等，即 ，流入差動繼電器，流入差動繼電器的電流也不等于零的電流也不等于零,因此在電流互感器二次采用相位因此在電流互感器二次采用相位補償接線和幅值

14、調整。補償接線和幅值調整。 具體為具體為變壓器星形側的三個電流互感器二次繞組變壓器星形側的三個電流互感器二次繞組采用三角形接線（自然消除了零序電流的影響），采用三角形接線（自然消除了零序電流的影響），變壓器三角側的三個電流互感器二次繞組采用星形變壓器三角側的三個電流互感器二次繞組采用星形接線，將引入差動繼電器的電流互感器的變比調整接線，將引入差動繼電器的電流互感器的變比調整為原來的為原來的 倍倍。 微型機差動保護，可以通過軟件計算實現相位校微型機差動保護，可以通過軟件計算實現相位校正。正。 變壓器外部故障 根據圖4-4（a）所示電流分布，此時流入差動繼電器KD的電流是變壓器兩側電流的二次值相量

15、之差，適當選擇電流互感器1TA和2TA的變比，再經過相位補償接線和幅值調整，實際流入差動繼電器的電流只有很小的不平衡電流，繼電器不會動作，差動保繼電器不會動作，差動保護不動作護不動作。 變壓器內部故障變壓器內部故障 根據圖4-4（b）所示電流分布，此時流入差）所示電流分布，此時流入差動繼電器動繼電器kD的電流是變壓器兩側電流的二次相的電流是變壓器兩側電流的二次相量之和，使繼電器動作，差動保護動作量之和，使繼電器動作，差動保護動作。 如果變壓器只有一側有電源，則只有該側的電流互感器二次電流流入差動繼電器；如果變壓器兩側有電源，則兩側的電流互感器二次電流都流入差動繼電器，且數值相加。 變壓器差動保

16、護從原理上能夠保證選擇性，即實現內部故障時動作，外部故障時不動作，所以動作時間整定為動作時間整定為0S。 差動保護的保護范圍為保護用電流互感器的差動保護的保護范圍為保護用電流互感器的一次系統一次系統，包括變壓器繞組和變壓器繞組的引變壓器繞組和變壓器繞組的引出線，反應各種短路故障，但出線，反應各種短路故障，但不能反應變壓器不能反應變壓器發生少數匝數短路、鐵芯過熱燒傷，油面降低發生少數匝數短路、鐵芯過熱燒傷，油面降低等。等。 變壓器氣體保護的保護范圍為變壓器油箱內部變壓器氣體保護的保護范圍為變壓器油箱內部，反應變壓器油箱內部的任何短路故障，以及鐵芯過熱燒傷、油面減低等，但不能反應變壓器繞組引出線的

17、故障?？梢姴徽撌遣顒颖Ｗo還是可見不論是差動保護還是氣體保護，都不能同時反應以上各種故障，所氣體保護，都不能同時反應以上各種故障，所以不能相互取代，變壓器需要同時裝設差動保以不能相互取代，變壓器需要同時裝設差動保護和瓦斯保護共同作為變壓器的主保護。護和瓦斯保護共同作為變壓器的主保護。后備保護及過負荷保護后備保護及過負荷保護 一、變壓器相間短路的后備保護 變壓器相間短路的后備保護，反應變壓器區變壓器相間短路的后備保護，反應變壓器區外故障引起的變壓器過電流，并作為變壓器差外故障引起的變壓器過電流，并作為變壓器差動保護或電流速斷保護和氣體保護的后備保護動保護或電流速斷保護和氣體保護的后備保護。 做為后

18、備保護，其動作時限與相鄰元件后備保護配合，按階梯原則整定；其靈敏度按近后備保護和遠后備兩種情況校驗。 根據變壓器容量及短路電流水平，常用的變壓器相間短路的后備保護有過電流保護過電流保護、低電壓低電壓起動的過電流保護起動的過電流保護、復合電壓起動的后備保護復合電壓起動的后備保護的過電流保護的過電流保護、負序過電流保護負序過電流保護、阻抗保護阻抗保護等。 1.過電流保護過電流保護 變壓器過電流保護與線路定時限過電流保護原理相同，裝設在變壓器電流側，由電流元件和時間元件構成，保護動作后切除變壓器。電流元件的動作電流元件的動作電流按躲過變壓器可能出現的最大負荷電流整定電流按躲過變壓器可能出現的最大負荷

19、電流整定。 2.低電壓起動的過電流保護低電壓起動的過電流保護 低電壓起動的過電流保護由電流元件電流元件、電壓元件電壓元件、時間元件時間元件等構成，變壓器低電壓起動的過電流保護原理框圖如圖4-9所示。電流元件接在變壓器電源側電流互感器TA二次側，分別反應三相電流增大時動作；電壓元件接在降壓變壓器低壓側母線電壓互感器TV二次側電壓，分別反應三相電壓時動作。當同時有電流元件和電壓元件動作時，經過與門Y起動時間電路T1，延時跳開變壓器兩側斷路器1QF和2QF。1QF1TA低電壓低電壓起動起動過電流過電流保護保護(a)(a)2QFTVH1H2YT1T2t10t10IaIbIcUabUbcUca11&am

20、p;跳1QF、2QF跳1QF、2QFTV斷線信號TV斷線信號(b)(b)圖4-9 低壓起動的過電流保護原理框圖圖4-9 低壓起動的過電流保護原理框圖(a) 接線示意圖；(b)原理框圖(a) 接線示意圖；(b)原理框圖 低電壓起動的過電流保護，是在定時限過電流低電壓起動的過電流保護，是在定時限過電流保護的基礎上增加了低電壓起動條件保護的基礎上增加了低電壓起動條件。由于采用了低電壓元件，可以保證最大負荷時保護不動作，電流元件動作整定可以按照躲過變壓器額定電流，顯然數值比定時限過電流保護的動作電流小，因此提高了保護的靈敏度。低電壓元件動作電壓整定，按照躲過正常運行母線可能出現的最低工作電壓，并在外部

21、故障切除后電動機自起動過程中必須返回。 需要指出的是，如果一次注接線采用母線分段接線，作為變壓器相間短路的后備保護，應該帶有兩段時限，以較短時限跳開分段斷路器，縮小故障影響范圍；以較長時限跳開各側斷路器。 3.復合電壓起動的過電流保護復合電壓起動的過電流保護 如果將圖如果將圖4-9所示保護的三個低電壓元件，所示保護的三個低電壓元件，改為負序電壓元件和單個低電壓元件，可改為負序電壓元件和單個低電壓元件，可構成復合電壓起動的過電流保護構成復合電壓起動的過電流保護。復合電壓起動的過電流保護與低電壓起動的過電流保護比較，可以簡化保護接線，并提高不對稱短路時保護的靈敏度 三、過負荷保護三、過負荷保護 變

22、壓器過負荷通常是三相對稱的，所以過過負荷保護只接一相電流，經過延時發出信負荷保護只接一相電流，經過延時發出信號。號。 對于單側電源三繞組降壓變壓器，如果三側容量相同，過負荷保護裝在電源側；如果三側容量不相同，過負荷保護分別裝在電源側和容量較小一側。對于雙側電源三繞組降壓變壓器或聯絡變壓器，過負荷保護分別裝在三側。主變壓器中性點零序過流、間隙過流和零序過壓 主變壓器中性點零序過流、間隙過流和零序過壓，是保護設備本身引出線上的接地短路故障的，一般是作為變壓器高壓側接地故障的后備保護 零序電流保護，是變壓器中性點接地運行時的零序保護； 零序電壓保護，是變壓器中性點不接地運行時的零序保護； 間隙過流則

23、是用于變壓器中性點經放電間隙接地的運行方式中 變壓器需要配備零序保護的情況一般有三種： 1是多臺變壓器同時運行；只需要1-2臺接地運行 2是變器中點有可能接地運行 3是變壓器高壓側中性點直接接地運行， 1、若不止一臺變壓器時，運行方式往往只允許1-2臺接地運行，設計采用中性點零序電流繼電器與經相鄰變壓器中性點中性點零序電流繼電器控制的零序電壓繼電器配合使用的變壓器保護方案，保護回路設計先跳中性點不接地變壓器，然后中性點跳直接接地的變壓器，以防止不接地系統的故障點的間歇性弧光過電壓危級電氣設備的安全。為避免全廠所有變壓器全部被切的嚴重后果，保護時間應逐級配合，先斷開母聯或分斷路器，再經零序電壓元

24、件跳開中心點不接地主變，最后經零序電流元件跳開中性點接地主變。 2、對中性點有可能直接接地運行，也有可能不接地運行的主變，因失去接地中性點引起的電壓升高，應裝設相應的保護裝置。在直接接地時用零序電流保護。中在性點不接地時用零序電壓保護或裝設放電間隙保護，放到間隙保護起到過電壓保護的作用，當放電間隙被擊穿形成零序電流通路時，利用接在放電間隙回路的零序電流保護，切除該變壓器。變壓器采用放電間隙保護，放電間隙裝于變壓器中性點與地線之間、有棒形、球形、角形多種形式，實際安裝中可以棒形用得最多，零序電壓保護動作電壓按發生單相接地故障時保護安裝處可能出現最大零序電壓整定， 3、對變壓器高壓側中性點直接接地

25、的自耦變壓器和三繞組變壓器采用零序過電流保護，取自變壓器中性點的零序CT安裝無方向零序保護，在主變兩側分別裝上零序保護，了為滿足選擇性可增設零序方向元件。方向元件用各斷路器側CT的自產零序電流。主變中性點零序電流互感器的極性接線可以將中性點零序電流保護指向本側母線或主變側。采用斷路器處的零序電流保護，和般高中壓側方向指向各自的母線，但當中壓側不無源時，高壓側零序方向可指向主變。指向母線保護的范圍以為斷路器電流互感器安裝處開始，需要與線路零序保護配合。指向主變，需要主變另一側出線的接地保護相配合，比國交麻煩。采用主變中性點處地零序電流保護，則保護范圍比斷路器處零序電流保護比要寬一些。小浪底目前運

26、行的主變中性點零序電流保護無方向，這樣的整定配合比較清晰方便，一是限跳開母聯斷路器，二是限跳開本側開關。主變壓器壓力釋放保護 當變壓器內部有故障時，油溫升高，油劇烈分解產生大量氣體，使油箱內壓力劇增，主變壓力釋放保護動作，防止變壓器爆炸或變形。主變冷卻系統故障保護 保護提供過流啟動通風接點，并在主變冷卻系統全停時，由保護動作于各出口。 當全部冷卻器停運時，允許運行20分鐘，如上層油溫未達到75時，則允許上升到75，如上層油溫已達到75時，應立即將變壓器從電網中解除；如果上層油溫未達到75，時間已達到1小時，應將變壓器從電網中解除，但冷卻器切除后最長允許時間不超過1小時。主變速動油壓保護 速動油

27、壓繼電器的保護特性速動油壓繼電器是為防止變壓器油箱在故障中爆裂而研制的。速動油壓繼電器為避免與其他保護裝置的保護參數重復而出現干擾、誤動的情況，采用了檢測變壓器油箱內故障壓力上升速率作為保護參數，對應不同的壓速率，速動油壓繼電器有不同的響應時間。壓速率高，速動油壓繼電器動作時間短，反之則長。實現了動態監測，動態保護。斷路器閃絡保護 隨著電力系統的發展，電網的電壓等級越來越高，在發電機變壓器組準備并網或解列的過程中，致使某相斷路器觸頭擊穿的可能性越來越大。設置斷路器閃絡保護，是防止因斷路器兩觸頭擊穿而損害斷路器的有效措施。 該保護用來防止在同期或停機操作時兩個電力系統之間由于電位差大而在斷路器的

28、斷點之間產生閃絡，該保護動作于滅磁開關及啟動斷路器失靈保護。失磁保護 發電機失磁故障是指發電機的勵磁突然消失或部分消失。 對于失磁的原因有：轉子繞組故障、勵磁機故障、自動滅磁開關誤跳閘、及回路發生故障等。 當發電機完全失去勵磁時，勵磁電流將逐漸衰減至零。由于發電機的感應電勢Ed 隨著勵磁電流的減小而減小，因此，其勵磁轉矩也將小于原動機的轉矩，因此引起轉子加速，使發電機的功角增大。當超過靜態穩定極限角時，發電機與系統失去同步。發電機失磁后將從系統中吸取感性無功供給轉子勵磁電流，在定子繞組中感應出電勢。在發電機超過同步轉速后，轉子回路中將感應出頻率為fffs（fs為系統頻率、ff為發電機頻率）的電

29、流，此電流產生異步制動轉矩，當異步轉矩與原動機轉矩達到平衡時，即進入穩定的異步運行。 當發電機異步運行時，將對發電機及電力系統產生巨大的應影響。需要從系統中吸收很大的無功功率以建立發電機磁場。由于從電力系統中吸收無功功率將引起電力系統的電壓下降，如果電力系統的容量較小或無功儲備不足，則可能使失磁的發電機端電壓、升壓變壓器高壓側的母線電壓、及其它的臨近點的電壓低于允許值，從而破壞了負荷與電源間的穩定運行，甚至引起電壓崩潰而使系統瓦解。由于失磁發電機吸收了大量的無功功率，因此為了防止其定子繞組的過電流，發電機所發的有功功率將減少。失磁發電機的轉速超過同步轉速，因此，在轉子及勵磁回路中將產生頻率為f

30、ffs的交流電流，因而形成附加的損耗，使發電機轉子和勵磁回路過熱。發電機不對稱過負荷保護 發電機正常運行時，由于輸電線路及負荷不可能三相完全對稱，因此，總存在一定的負序電流，但數值較小。發電機帶不對稱負荷運行時，轉子雖有發熱，但如負序電流不大，由于轉子散熱效應，其溫升不超過允許值，即發電機可以承受一定數值的負序電流長期運行。但負序電流值超過一定數值，則轉子將遭受損傷，甚至遭受破壞。因此，發電機都要依其轉子的材料和結構特點，規定長期承受的負序電流的限額，這一限額即發電機穩態承受負序電流能力 發電機不對稱過負荷保護由定時限和反時限組成 定時限動作于信號,動作電流按躲過發電機長期允許的負序電流值和按

31、躲過最大負荷下負序電流濾過器的不平衡電流值整定。 反時限保護反應發電機轉子表層熱積累過程。動作特性按發電機承受負序電流的能力確定動作于全停。過激磁保護 發電機會由于電壓升高或者頻率降低而出現過激磁。 發電機的勵磁電流是有限值的，過大后，將使得發電機鐵芯的磁通趨于飽和，從而造成鐵芯發熱，發電機波形畸變。 該保護作為發電機過勵磁情況下的的保護，保護能與發電機過激磁特性相匹配。該保護接于發電機端電壓互感器，由定時限和反時限組成。定時限動作于信號和減勵磁，反時限為動作于全停。發電機過電壓保護 發電機過電壓保護是一套防止輸出端電壓升高而使發電機絕緣受到損害的繼電保護。 當運行的發電機突然甩負荷或者帶時限

32、切除發電機較近的外部故障時，由于轉子旋轉速度的增加以及強行勵磁裝置動作等原因，發電機端電壓將升高。 該保護作為發電機引出線電壓異常升高情況下的后備保護，一般地，整定電壓為1.3倍標稱電壓。發電機逆功率保護發電機逆功率保護 發電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發電機的功率方向應該為由發電機流向母線，但是當汽輪機主汽門突然關閉或其他某種原因，發電機有可能變為電動機運行，即從系統中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時，發電機的保護動作，或動作于發信號或動作于跳閘。 并網運行的汽輪發電機，在汽輪機的主汽門關閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉動，可向系統發出無功

33、功率。由于汽輪機主汽門已關閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。 發電機逆功率發電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。 逆功率保護反映發電機從系統中吸收有功功率的大小。 保護帶短時限動作于信號，長時限動作于全停。程序跳閘逆功率保護 程跳逆功率是先關掉主汽門，使原動力消失，逆功率后跳發電機，解決超速的問題。 程序跳閘逆功率保護用于確認主汽門關閉后，經短延出口全停。逆功率與程序逆功率的區別 首先,“逆功率”是發電機繼電保護的一種,作為各種原因導致汽輪機原動力失去、發電機出現有功功率倒送、發電機變為電動機運行異常工況的保護（用于保護汽輪機）。逆功率保護可用于程序跳閘的

34、啟動元件。而“程序逆功率”嚴格來說不是一種保護，而是為實現跳閘設置的動作過程。程跳逆功率主要是用于程序跳閘，是一種停機方式。逆功率只要定值達到就動作，程跳逆功率除了要逆功率定值達到，還要汽機主汽門關閉這兩個條件都滿足才能出口。發電機失步保護 同步發電機正常運行時，定子磁極和轉子磁極之間可看成有彈性的磁力線聯系。當負載增加時，功角將增大，這相當于把磁力線拉長；當負載減小時，功角將減小，這相當于磁力線縮短。當負載突然變化時，由于轉子有慣性，轉子功角不能立即穩定在新的數值，而是在新的穩定值左右要經過若干次擺動，這種現象稱為同步發電機的振蕩。 振蕩有兩種類型：一種是振蕩的幅度越來越小，功角的擺動逐漸衰

35、減，最后穩定在某一新的功角下，仍以同步轉速穩定運行，稱為同步振蕩；另一種是振蕩的幅度越來越大，功角不斷增大，直至脫出穩定范圍，使發電機失步，發電機進入異步運行，稱為非同步振蕩。 發電機與系統發生失步時,將出現發電機的機械量和電氣量與系統之間的振蕩,這種持續的振蕩將對發電機組和電力系統產生有破壞力的影響.1) 單元接線的大型發電機-變壓器組電抗較大,而系統規模的增大使系統的電抗減小,因此振蕩中心往往落在發電機端附近或升壓變壓器范圍內,使振蕩過程對機組的影響大為加重.由于機端電壓周期性的嚴重下降,使廠用輔機工作穩定性遭到破壞,甚至導致全廠停機、停爐、停電的重大事故.2) 失步運行時,當發電機電勢與

36、系統等效電勢的相位差為180的瞬間,振蕩電流的幅值接近機端三相短路時的電流.對于三相短路故障發電機均有快速保護切除,而振蕩電流則要在較長時間內反復出現,若無相應保護會使定子繞組遭受熱損失或端部遭受機械損傷.3) 振蕩過程中產生對軸系的周期性扭力,可能造成大軸嚴重機械損傷.4) 振蕩過程中由于周期性轉差變化會在轉子繞組中引起感應電流,引起轉子繞組發熱.5) 大型機組與系統失步,還可能導致電力系統解列甚至崩潰事故. 失步保護反應發電機機端測量阻抗的變化軌跡。阻抗元件電壓取自發電機機端TV；電流取自發電機TA。在短路故障，系統穩定振蕩，電壓回路斷線等情況下，保護不誤動作。保護斷開斷路器電流不超過斷路

37、器允許開斷電流。發電機頻率異常運行保護 汽輪機的葉片都有一個自然振動頻率,如果發電機運行頻率低于或高于額定值,在接近或等于葉片自振頻率時,將導致共振,使材料疲勞,達到材料不允許的程度時,葉片就有可能斷裂,造成嚴重事故,材料的疲勞是一個不可逆的積累過程,所以汽輪機給出了在規定頻率不允許的累計運行時間。低頻運行多發生在重負荷下,對汽輪機的威脅將更為嚴重,另外對極低頻工況,還將威脅到廠用電的安全,因此發電機應裝設頻率異常運行保護。 低頻率繼電器和其相應的時間計數器應整定為在汽輪機葉片達到疲勞極限前使汽輪發電機退出運行或報警。低頻保護的時間計數器應有記憶功能。 低頻保護反應系統頻率的降低，并受出口斷路

38、器輔助接點閉鎖。即當發電機退出運行時低頻保護也退出運行。突加電壓保護 突加電壓保護作為發電機盤車狀態下,主斷路器誤合閘時的保護。發變組高壓側斷路器合閘后,該保護自動退出，解列后自動投入運行。斷線閉鎖保護 斷線閉鎖繼電器用來探測電壓互感器或電壓互感器的熔斷器故障或空開跳閘。當發生故障時，繼電器就動作于信號。發電機轉子接地保護 發電機勵磁回路一點接地故障是常見的故障形式之一,勵磁回路一點接地故障,對發電機并未造成危害,但相繼發生第二點接地,即轉子兩點接地時,由于故障點流過相當大的故障電流而燒傷轉子本體,并使磁勵繞組電流增加可能因過熱而燒傷；由于部分繞組被短接,使氣隙磁通失去平衡從而引起振動甚至還可

39、使軸系和汽機磁化,兩點接地故障的后果是嚴重的,故必須裝設轉子接地保護。 該保護作為發電機勵磁回路接地故障情況下的保護。一般配有一點接地保護，二點接地保護。發電機定子繞組對稱過負荷保護 發電機定子繞組發電機過負荷通常是由于系統中切除電源、生產過程出現短時沖擊性負荷、大型電動機自啟動、發電機強行勵磁、失磁運行、同期操作及振蕩等原因引起的。對于大型機組，由于其線性負荷大、材料利用率高、繞組熱容量與銅損比值減小，因而發熱時間常數較低。為了避免繞組溫升過高，必須裝設較完善的定子繞組對稱過負荷保護，限制發電機的過負荷量。限制定子繞組溫升，實際上就是要限制定子繞組電流，所以對稱過負荷保護，就是定子繞組對稱過電流保護。 定子過負荷保護反應發電機定子繞組的平均發熱狀況。保護動作量同時取發電機機端、中性點定子電流。分為定時限和反時限定子過負荷保護。發電機定子匝間保護 由于發電機差動保護不能保護定子繞組匝間短故障，在發生匝間短路后，若不能及時處理，則可能發展成為相間故障，造成發電機重大損壞，因此在大機組中都裝設有發電機定子匝間短路保護，同時也可保護定子繞組斷線故障。 匝間保護的構成通常有以下幾種方式: 1)橫差保護:當定子繞組出現并聯分支且發電機中性點側有六個引出頭時采用。橫差保護接線簡單、動作可靠、靈敏度高。 2)零序電