发电机的保护主要包括以下几种:
一、定子保护
1. 定子接地保护
- 监测原理:利用发电机定子绕组绝缘损坏时泄漏电流会引起中性点对地电压变化的特性。它包括基波零序电压和三次谐波电压构成的定子接地保护。基波零序电压取自发电机机端电压互感器二次侧开口三角形绕组,正常时开口三角形两端电压为0,当定子绕组发生接地故障时,开口三角形两端会出现基波零序电压信号。
- 保护作用:及时发现定子绕组的单相接地故障,因为单相接地是发电机的主要故障之一,严重时可能发展成匝间短路或相间短路,造成更大的损坏。
2. 定子匝间短路保护
- 监测原理:常用的方法是监测发电机的负序电流。当定子绕组发生匝间短路时,短路电流在电动机中产生一个负序电流分量。有些采用测量转子绕组的感应电动势的方法,因为匝间短路时转子绕组的感应电动势会发生异常变化。
- 保护作用:能够在定子匝间短路发生初期准确动作,防止故障进一步扩大,因为匝间短路严重时会损坏定子绕组绝缘,影响发电机的正常运行。
二、转子保护
1. 转子一点接地保护
- 监测原理:采用转子电压平衡桥原理或乒乓式转子一点接地保护原理。通过对转子绕组两端电压的监测,一旦转子绕组发生一点接地,在转子保护回路中就会产生不平衡信号。
- 保护作用:转子一点接地是转子绝缘损坏的早期表现,虽然此时可能对发电机运行影响不大,但若继续发展成两点接地,可能引起转子绕组短路,烧毁转子。
2. 转子两点接地保护
- 监测原理:一般是在转子保护的基础上,进一步监测转子漏电电流。如果转子绕组发生两点接地,会产生较大的转子漏电电流。
- 保护作用:当转子发生两点接地时,会破坏转子磁场的对称性,使发电机产生无功功率,影响电力系统的稳定性并可能损坏发电机。
三、其他保护
1. 失磁保护
- 监测原理:主要监测发电机机端的残压值与有功无功功率的变化。当发电机失磁时,机端残压降低,有功功率会下降,无功功率会升高。
- 保护作用:发电机失磁会使电力系统处于不安全的状态,可能导致发电机过负荷、电压骤降等问题,失磁保护动作可将发电机从系统中解列,防止故障扩大。
2. 过负荷保护
- 监测原理:监测发电机定子电流、转子电流的大小。当发电机运行电流超过额定电流达到一定数值且持续时间过长时,过负荷保护装置会动作。
- 保护作用:防止发电机因长时间过负荷运行而损坏定子和转子等部件,过负荷保护一般会根据过负荷的程度分为不同的动作时间,轻微过负荷时较长的延时动作,严重过负荷时较短延时动作。
3. 过压保护和欠压保护
- 监测原理:过压保护主要监测发电机机端电压,当电压过高时动作;欠压保护同样监测机端电压,电压过低时动作。
- 保护作用:过压可能导致发电机绝缘击穿、设备损坏等,欠压可能影响负载正常运行,这两种保护可保护发电机及电力系统中的设备安全。