陈爱春（宁夏启元药业有限公司自备电厂，宁夏 银川 750100）

该企业是大型生物制药企业连续生产，高耗电量，对电力供应的要求为不间断供电。为满足生产要求，采用两条35KV市电和四台15MW空冷发电机组并网持续供电。

发电机是该企业主要供电电源，其安全稳定运行。因此需要综合考虑发电机的安全运行。就需要在发电机上配置较完善的继电保护和并合理整定。

1 发电机可能出现的故障类型及不正常工作状态

1.1 发电机可能出现的故障类型

1.1.1 发电机定子绕组相间短路 定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机，甚至引起火灾。

1.1.2 发电机定子绕组匝间短路 定子绕组匝间短路会产生很大的环流，引起故障处温度升高，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。

1.1.3 发电机定子绕组单相接地 定子绕组单相接地是发电机易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。

1.1.4 发电机转子绕组一点接地和两点接地 转子绕组一点接地，对发电机没有直接危害。两点接地则转子绕组一部分被短接，不但会烧毁转子绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。水轮发电机组是凸极结构，机组剧烈振动后会破坏各轴承与轴瓦之间的间隙，造成“拉瓦”，排除故障需要相当长的停机时间，故绝不允许转子绕组两点接地现象出现。

1.1.5 发电机失磁 由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因，将造成转子失磁，失磁故障不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。发电机失去励磁后，运行状态将变为电动机运行。故不允许发电机失磁后继续运行。

1.2 发电机的不正常工作状态

1.2.1 由于外部短路 非周期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流。

表1

表2 发电机定值整定

1.2.2 过负荷。

1.2.3 过电压 特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大，在突然甩负荷时，将引起过电压。

1.2.4 逆功率 当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器未断开时，发电机将过渡到同步电动机运行状态，对汽轮发电机叶片特别是尾叶，可能过热而损坏。

2 发电机的保护配置

2.1 纵差动保护 反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障，动作于瞬时跳开发电机开关、停机并灭磁。

2.2 零序保护 当发电机电压回路回路的接地电容电流（未经消弧线圈补偿）大于或等于5A时，保护动作于跳闸、停机、灭磁。；当接地电容电流小于5A时，保护应动作信号。对单机容量为100MW及以上的发电机，应尽量装设保护范围为100%的接地保护。

2.3 过电流保护 一般应配置低电压过流或复合电压过流保护反应外部短路引起的定子绕组过电流状态，并作为发电机的后备保护。对单机容量为50MW及以上的发电机，一般装设负序过流及单相低电压起动的过流保护。

2.4 过负荷保护 由于发电机对称过负荷引起的定子绕组过流，应装设反应一相电流的过负荷保护，延时动作于信号。

2.5 过电压保护 反应发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压现象，延时动作于跳开关、停机、灭磁。

2.6 转子绕组一点接地保护 水轮发电机组一般装设一点接地保护并动作于信号。汽轮机发电机采用定期检测装置，大容量机组才设一点接地保护和二点接地保护。一点接地保护动作于信号，二点接地保护动作于停机。

2.7 失磁保护 当不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时，连跳发电机断路器。对单机容量100MW及以上或采用可控硅励磁方式时，应设专门的失磁保护。一般成套的可控硅励磁装置自身都设有失磁保护和转子回路过负荷保护，所以发电机上不再单独配置该保护。

2.8 频率保护 汽轮机的叶片都有一个自然振荡频率，如果发电机运行频率低于或高于额定值，在接近或等于叶片自振频率时，将导致共振，使材料疲劳。达到材料不允许的程度时，叶片就有可能断裂，造成严重事故。材料的疲劳是一个不可逆的积累过程，所以汽轮机给出了在规定频率下允许的累计运行时间。低频运行多发生在重负荷下，对汽轮机的威胁将更为严重，另外对极低频工况，还将威胁到厂用电的安全，低频运行会使汽轮机叶片受到疲劳损伤，故装设低频保护。低频保护反映系统频率的降低，并设有低电压闭锁，即发电机退出运行时低频保护也自动退出运行。

当电网出现大波动是会出现突然甩切大负荷的情况，此时发电机会出现过频现象，频率过高也会损坏发电机。因此发电机应装设频率异常运行保护。

2.9 励磁保护针对励磁回路故障还应设有励磁变过流保护、励磁回路过负荷等保护。

3 发电机保护的选择

根据有关规程，考虑到发电机常见故障及该企业供电要求选择许继的发电机保护装置.设置继电保护配置表。（表1）

4 发电机的保护整定

（见表2）

5 结语

通过发电机保护的选择和定值整定，发电机运行稳定。各保护动作正常，满足该企业安全连续供电要求。现通过8年的运行，时间和实践都证明了该发电机保护选择正确，定值整定合理。

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