發(fā)電機(jī)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)本身是十分貴重的電氣設(shè)備，保障發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的安全運(yùn)行非常重要。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。
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發(fā)電機(jī)二等角軸測(cè)圖 |
發(fā)電機(jī)上視圖 |
一、發(fā)電機(jī)的故障
發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生的故障類型主要有以下幾種。
（1）定子繞組的相間短路。
發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生相間短路若不及時(shí)切除，將燒毀整個(gè)發(fā)電機(jī)組，引起極為嚴(yán)重的后果，必須有兩套或兩套以上的快速保護(hù)反應(yīng)此類故障。
（2）定子一相繞組內(nèi)的匝間短路。
發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路會(huì)在短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生很大電流，因此發(fā)生定子繞組匝間短路時(shí)也應(yīng)快速將發(fā)電機(jī)切除。
隨著發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的改進(jìn)，同相同槽的繞組越來(lái)越少，發(fā)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(duì)單相接地故障卻要求靈敏而又可靠地反應(yīng)：大型發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)都經(jīng)高阻接地，接地時(shí)將有電流流過(guò)接地點(diǎn)；接地的電容電流會(huì)灼傷故障點(diǎn)的鐵芯；而絕大部分短路都是首先由于單相接地未及時(shí)進(jìn)行處理發(fā)展而成；接地故障時(shí)非接地相電壓升高，影響絕緣。
（4）轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失（失磁）。
由于勵(lì)磁設(shè)備故障、勵(lì)磁繞組短路等會(huì)引發(fā)失磁（全失磁或部分失磁），使發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行都有很大影響。發(fā)電機(jī)組要求及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出失磁故障。
（5）轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地故障
。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的影響不大，一般都允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間；柴油發(fā)電機(jī)發(fā)生一點(diǎn)接地后會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)，一般要求切除發(fā)電機(jī)組。發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，部分轉(zhuǎn)子繞組被短路，氣隙磁場(chǎng)不對(duì)稱，從而引起轉(zhuǎn)子燒傷和振動(dòng)，要求兩點(diǎn)接地時(shí)盡快將發(fā)電機(jī)切除。
二、發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)
由于發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)設(shè)備，一般發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)，考慮的過(guò)載能力都比較弱，一些不正常的運(yùn)行狀態(tài)將會(huì)嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，因此必須及時(shí)、準(zhǔn)確的處理。不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：
（1）定子繞組負(fù)序過(guò)電流。
由外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷（如單相負(fù)荷、非全相運(yùn)行等）而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流。發(fā)電機(jī)承受負(fù)序過(guò)電流能力非常弱，很小的負(fù)序電流流經(jīng)定子繞組，就可能會(huì)引起轉(zhuǎn)子鐵芯的嚴(yán)重過(guò)熱，甚至燒損發(fā)電機(jī)的鐵芯、槽鍥和護(hù)環(huán)。大機(jī)組上一般都配置兩套反應(yīng)負(fù)序過(guò)電流的保護(hù)。
（2）定子對(duì)稱過(guò)電流。
當(dāng)外部發(fā)生對(duì)稱三相短路時(shí)，會(huì)引起發(fā)電機(jī)定子過(guò)熱，因此應(yīng)有反應(yīng)對(duì)稱過(guò)電流的保護(hù)。
（3）過(guò)負(fù)荷。
由于負(fù)荷超過(guò)發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱過(guò)負(fù)荷。當(dāng)發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)及時(shí)告警。
（4）過(guò)電壓。
由于突然甩負(fù)荷而引起的定子繞組過(guò)電壓，會(huì)影響發(fā)電機(jī)的絕緣壽命，因此必須有反應(yīng)過(guò)電壓的保護(hù)。
（5）過(guò)勵(lì)磁。
當(dāng)電壓升高、頻率降低時(shí)，可引起發(fā)電機(jī)和主變壓器過(guò)勵(lì)磁，從而使發(fā)電機(jī)過(guò)熱而損壞，需裝設(shè)反應(yīng)過(guò)勵(lì)磁的保護(hù)。
（6）頻率異常。
發(fā)電機(jī)在非額定頻率下運(yùn)行，可能會(huì)引起共振，使發(fā)電機(jī)疲勞損傷，應(yīng)配置頻率異常保護(hù)。
（7）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間失步。
當(dāng)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)失步時(shí)，巨大的交換功率使發(fā)電機(jī)無(wú)法承受而損壞，應(yīng)配有檢測(cè)失步的保護(hù)裝置。
（8）誤上電。
大型發(fā)電機(jī)一變壓器組（簡(jiǎn)稱發(fā)變組）出線一般為3／2斷路器接線，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前有誤合發(fā)電機(jī)斷路器的可能，有可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)損傷。
（9）啟停機(jī)故障。
發(fā)電機(jī)組在沒(méi)有給勵(lì)磁前，有可能發(fā)生了絕緣破壞的故障，若能在并網(wǎng)前及時(shí)檢測(cè)，就可以避免大的事故發(fā)生。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，具有啟停機(jī)故障檢測(cè)功能對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全將十分有利。
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