1 引言
水轮发电机安全运行保障电力系统正常工作电质量起决定性作水轮发电机发生障果继续运行仅发电机遭严重破坏破坏系统稳定性扩事范围发电机障够迅速切系统中退出运行异常情况根系统机组身安全造成威胁程度发电机切时发出警告信号必须针种障异常情况设置专门性继电保护装置
11发电机障类型
（1）发电机定子绕组相间短路
定子绕组相间短路会产生短路电流严重损坏发电机甚引起火灾
（2）发电机定子相绕组匝间短路
定子绕组匝间短路会产生环流引起障处温度升高绝缘老化甚击穿绝缘发展单相接相间短路扩发电机损坏范围
（3）发电机定子绕组单相接
定子绕组单相接发电机易发生种障单相接电容电流流障点定子铁芯电流较持续时间较长时会铁芯局部熔化
（4）发电机转子绕组点接两点接
转子绕组点接发电机没直接危害两点接转子绕组部分短接会烧毁转子绕组部分绕组短接会破坏磁路称性造成磁势衡引起机组剧烈振动产生严重果水轮发电机组凸极结构机组剧烈振动会破坏轴承轴瓦间间隙造成拉瓦排障需相长停机时间绝允许转子绕组两点接现象出现
（5）发电机转子励磁回路电流消失
转子绕组断线励磁回路障灭磁开关误动等原造成转子失磁失磁障仅发电机造成危害电力系统安全会造成严重影响发电机失励磁运行状态变电动机运行允许发电机失磁继续运行
12 发电机正常工作状态
（1） 外部短路非周期合闸系统振荡等原引起电流
（2） 负荷超发电机额定容量引起三相称电流
（3） 外部称短路称负荷（单相负荷非全相运行等）引起发电机负序电流
（4）电压特水轮发电机调速系统惯性突然甩负荷时引起电压
（5）逆功率汽轮发电机汽门突然关闭发电机断路器未断开时发电机渡步电动机运行状态引起发电机逆功率汽轮发电机叶片特尾叶热损坏
13发电机保护配置
（1）差动保护
反应发电机定子绕组引出线相间短路障动作瞬时跳开发电机开关停机灭磁
（2）横联差动保护
发电机定子绕组2分支连接成双星形分支引出线时应装设横联差动保护反应定子绕组匝间短路动作结构差动保护满足该条件时取消该保护障发展相间短时差动保护反应
（3）零序保护
发电机电压回路回路接电容电流（未消弧线圈补偿）等5A时保护动作跳闸停机灭磁接电容电流5A时保护应动作信号单机容量100MW发电机应量装设保护范围100接保护
（4）电流保护
般应配置低电压流复合电压流保护反应外部短路引起定子绕组电流状态作发电机备保护单机容量50MW发电机般装设负序流单相低电压起动流保护
（5）负荷保护
发电机称负荷引起定子绕组流应装设反应相电流负荷保护延时动作信号
（6）电压保护
反应发电机突然甩负荷引起定子绕组电压现象延时动作跳开关停机灭磁
（7）转子绕组点接保护
水轮发电机组般装设点接保护动作信号汽轮机发电机采定期检测装置容量机组设点接保护二点接保护点接保护动作信号二点接保护动作停机
（8）失磁保护
允许失磁运行时应动灭磁开关断开时连跳发电机断路器单机容量100MW采控硅励磁方式时应设专门失磁保护
般成套控硅励磁装置身设失磁保护转子回路负荷保护发电机单独配置该保护
14 水轮发电机保护动作结果
水轮发电机继电保护应根障异常运行方式性质分动作结果：
1） 停机：断开发电机断路器灭磁关闭导水叶机组停机状态
2） 解列灭磁：断开发电机断路器灭磁关闭导水叶机组空转
3） 解列：断开发电机断路器关闭导水叶空载
4） 减出力：水轮发电机出力减定值
5） 缩障影响范围
6） 信号：发出光声信号
2 发电机短路电流
21 元件阻抗参数计算
基准值选取：级均额定电压分37V63V
1）发电机：
2）变压器：
3）变压器：
4）厂架空线
22 短路点短路电流
221 系统供短路点电流
（1） 运行方式：
K1处短路电流：
线路均电压短路电流
K2处短路电流：
线路均电压短路电流
K3处短路电流：
线路均电压短路电流
（2） 运行方式：
表21短路点短路电流
短路容量MVA
短路电流KA
K1
K2
K3
运行方式
148
2325
1356
21362
运行方式
128
201
1173
18475
222 发电机供短路点短路电流
图21 系统等效图
发电机G1G2K1点转移阻抗132查水轮发电机运算曲线数字表电流标幺值0805
短路电流
发电机G1G2K2点转移阻抗032查水轮发电机运算曲线数字表电流标幺值3494
短路电流
发电机G1G2K3点转移阻抗5032查水轮发电机运算曲线数字表电流标幺值3494
短路电流
23 电流互感器变
发电机额定电流：
选择电流互感器变：
3 设置发电机保护整定计算
31发电机保护设置
针障类型衡运行状态发电机身参数等等应装设继电保护装置：
1) 发电机功率32MW应装设差动保护原理发电机两侧（中性点侧出口开关侧）装两组变相电流互感器环流法连接该相差流回路接入电流继电器正常保护范围外发生短路障时中性点出口侧电流数值相位相差流回路没电流极继电器会动作保护范围发生障时产生回路差流超电流继电器整定值时启动发电机差保护动作
2) 容量50MW发电机定子绕组单相接障电流允许值4A装设接保护装置
3) 发电机定子绕组匝间短路定子绕组星形接线时相联分支中性点侧分支引出端应装设横差保护
4) 装设复合电压（包括负序电压线电压）启动电流保护
5) 水轮发电机定子绕组电压应装设带延时电压保护
6) 励磁回路点接保护
32 发电机保护整定计算
321差动保护整定
差动保护采DCD2型继电器动作电流计算值：
a躲区外短路障时衡电流：
b躲开电流互感器TA二次侧断线影响流差动保护电流：
差动保护继电器动作电流暂定598A
c差动继电器工作线圈匝数：
取差动线圈10匝
d差动线圈实际动作电流6A
e灵敏度校验
f差动回路断线监视继电器动作电流：
图31发电机差保护原理接线图
322 电流保护整定
1） 电流继电器动作电流灵敏系数：
2）负序电压继电器动作电压：
323 电压保护
防止定子绕组绝缘遭受破坏动作发电机断路器灭磁开关停机
图32 发电机电压保护原理接线图
324 转子绕组点接
图33 转子绕组点接原理接线图
4 发电机继电保护展开图
34发电机继电保护展开图
5 发电机保护屏屏面布置图
35发电机保护屏屏面布置图
图中TA1TA6构成发电机两端差动保护TA5电流负荷保护TA2种测量表计PV2PW2PF2分电压表功率表频率表KV1电压保护
6 结
通两周继电保护课程设计然时间长期间许事情难忘中学宝贵验知识继电保护设计程程度解工作坚实基础实际操作中应该学会学起合作提高工作效率合作间实单纯操作相互呼应提高实际解决问题力
次设计中真真正正意识学中理联系实际学理知识实际中学工作基础
参 考 文 献
[1] 张保会尹项根电力系统继电保护（第二版）中国电力出版社2009
[2] 霍利民电力系统继电保护第版北京：中国电力出版社2008
[3] 许建安继电保护整定计算 北京：中国水利水电出版社2003
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水轮发电机安全运行保障电力系统正常工作电质量起决定性作水轮发电机发生障果继续运行仅发电机遭严重破坏破坏系统稳定性扩事范围发电机障够迅速切系统中退出运行异常情况根系统机组身安全造成威胁程度发电机切时发出警告信号必须针种障异常情况设置专门性继电保护装置
11发电机障类型
（1）发电机定子绕组相间短路
定子绕组相间短路会产生短路电流严重损坏发电机甚引起火灾
（2）发电机定子相绕组匝间短路
定子绕组匝间短路会产生环流引起障处温度升高绝缘老化甚击穿绝缘发展单相接相间短路扩发电机损坏范围
（3）发电机定子绕组单相接
定子绕组单相接发电机易发生种障单相接电容电流流障点定子铁芯电流较持续时间较长时会铁芯局部熔化
（4）发电机转子绕组点接两点接
转子绕组点接发电机没直接危害两点接转子绕组部分短接会烧毁转子绕组部分绕组短接会破坏磁路称性造成磁势衡引起机组剧烈振动产生严重果水轮发电机组凸极结构机组剧烈振动会破坏轴承轴瓦间间隙造成拉瓦排障需相长停机时间绝允许转子绕组两点接现象出现
（5）发电机转子励磁回路电流消失
转子绕组断线励磁回路障灭磁开关误动等原造成转子失磁失磁障仅发电机造成危害电力系统安全会造成严重影响发电机失励磁运行状态变电动机运行允许发电机失磁继续运行
12 发电机正常工作状态
（1） 外部短路非周期合闸系统振荡等原引起电流
（2） 负荷超发电机额定容量引起三相称电流
（3） 外部称短路称负荷（单相负荷非全相运行等）引起发电机负序电流
（4）电压特水轮发电机调速系统惯性突然甩负荷时引起电压
（5）逆功率汽轮发电机汽门突然关闭发电机断路器未断开时发电机渡步电动机运行状态引起发电机逆功率汽轮发电机叶片特尾叶热损坏
13发电机保护配置
（1）差动保护
反应发电机定子绕组引出线相间短路障动作瞬时跳开发电机开关停机灭磁
（2）横联差动保护
发电机定子绕组2分支连接成双星形分支引出线时应装设横联差动保护反应定子绕组匝间短路动作结构差动保护满足该条件时取消该保护障发展相间短时差动保护反应
（3）零序保护
发电机电压回路回路接电容电流（未消弧线圈补偿）等5A时保护动作跳闸停机灭磁接电容电流5A时保护应动作信号单机容量100MW发电机应量装设保护范围100接保护
（4）电流保护
般应配置低电压流复合电压流保护反应外部短路引起定子绕组电流状态作发电机备保护单机容量50MW发电机般装设负序流单相低电压起动流保护
（5）负荷保护
发电机称负荷引起定子绕组流应装设反应相电流负荷保护延时动作信号
（6）电压保护
反应发电机突然甩负荷引起定子绕组电压现象延时动作跳开关停机灭磁
（7）转子绕组点接保护
水轮发电机组般装设点接保护动作信号汽轮机发电机采定期检测装置容量机组设点接保护二点接保护点接保护动作信号二点接保护动作停机
（8）失磁保护
允许失磁运行时应动灭磁开关断开时连跳发电机断路器单机容量100MW采控硅励磁方式时应设专门失磁保护
般成套控硅励磁装置身设失磁保护转子回路负荷保护发电机单独配置该保护
14 水轮发电机保护动作结果
水轮发电机继电保护应根障异常运行方式性质分动作结果：
1） 停机：断开发电机断路器灭磁关闭导水叶机组停机状态
2） 解列灭磁：断开发电机断路器灭磁关闭导水叶机组空转
3） 解列：断开发电机断路器关闭导水叶空载
4） 减出力：水轮发电机出力减定值
5） 缩障影响范围
6） 信号：发出光声信号
2 发电机短路电流
21 元件阻抗参数计算
基准值选取：级均额定电压分37V63V
1）发电机：
2）变压器：
3）变压器：
4）厂架空线
22 短路点短路电流
221 系统供短路点电流
（1） 运行方式：
K1处短路电流：
线路均电压短路电流
K2处短路电流：
线路均电压短路电流
K3处短路电流：
线路均电压短路电流
（2） 运行方式：
表21短路点短路电流
短路容量MVA
短路电流KA
K1
K2
K3
运行方式
148
2325
1356
21362
运行方式
128
201
1173
18475
222 发电机供短路点短路电流
图21 系统等效图
发电机G1G2K1点转移阻抗132查水轮发电机运算曲线数字表电流标幺值0805
短路电流
发电机G1G2K2点转移阻抗032查水轮发电机运算曲线数字表电流标幺值3494
短路电流
发电机G1G2K3点转移阻抗5032查水轮发电机运算曲线数字表电流标幺值3494
短路电流
23 电流互感器变
发电机额定电流：
选择电流互感器变：
3 设置发电机保护整定计算
31发电机保护设置
针障类型衡运行状态发电机身参数等等应装设继电保护装置：
1) 发电机功率32MW应装设差动保护原理发电机两侧（中性点侧出口开关侧）装两组变相电流互感器环流法连接该相差流回路接入电流继电器正常保护范围外发生短路障时中性点出口侧电流数值相位相差流回路没电流极继电器会动作保护范围发生障时产生回路差流超电流继电器整定值时启动发电机差保护动作
2) 容量50MW发电机定子绕组单相接障电流允许值4A装设接保护装置
3) 发电机定子绕组匝间短路定子绕组星形接线时相联分支中性点侧分支引出端应装设横差保护
4) 装设复合电压（包括负序电压线电压）启动电流保护
5) 水轮发电机定子绕组电压应装设带延时电压保护
6) 励磁回路点接保护
32 发电机保护整定计算
321差动保护整定
差动保护采DCD2型继电器动作电流计算值：
a躲区外短路障时衡电流：
b躲开电流互感器TA二次侧断线影响流差动保护电流：
差动保护继电器动作电流暂定598A
c差动继电器工作线圈匝数：
取差动线圈10匝
d差动线圈实际动作电流6A
e灵敏度校验
f差动回路断线监视继电器动作电流：
图31发电机差保护原理接线图
322 电流保护整定
1） 电流继电器动作电流灵敏系数：
2）负序电压继电器动作电压：
323 电压保护
防止定子绕组绝缘遭受破坏动作发电机断路器灭磁开关停机
图32 发电机电压保护原理接线图
324 转子绕组点接
图33 转子绕组点接原理接线图
4 发电机继电保护展开图
34发电机继电保护展开图
5 发电机保护屏屏面布置图
35发电机保护屏屏面布置图
图中TA1TA6构成发电机两端差动保护TA5电流负荷保护TA2种测量表计PV2PW2PF2分电压表功率表频率表KV1电压保护
6 结
通两周继电保护课程设计然时间长期间许事情难忘中学宝贵验知识继电保护设计程程度解工作坚实基础实际操作中应该学会学起合作提高工作效率合作间实单纯操作相互呼应提高实际解决问题力
次设计中真真正正意识学中理联系实际学理知识实际中学工作基础
参 考 文 献
[1] 张保会尹项根电力系统继电保护（第二版）中国电力出版社2009
[2] 霍利民电力系统继电保护第版北京：中国电力出版社2008
[3] 许建安继电保护整定计算 北京：中国水利水电出版社2003
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