火电厂继电保护培训课件

继电保护继电保护继电保护继电保护第一章第一章 概概 述述1 电力系统的不正常运行状态电力系统的不正常运行状态系统中设备的运行参数偏离了允许值，但还未发展系统中设备的运行参数偏离了允许值，但还未发展成故障。成故障。2 故障故障电力系统中设备的正常工作已遭到破坏，但未发展电力系统中设备的正常工作已遭到破坏，但未发展成事故。成事故。3 事故事故电力系统的正常工作遭到破坏，且已造成严重后果。电力系统的正常工作遭到破坏，且已造成严重后果。继电保护和自动装置的任务继电保护和自动装置的任务、电电力力系系统统故故障障时时，保保护护能能自自动动、准准确确地地切除故障。切除故障。、电电力力系系统统出出现现不不正正常常工工作作状状态态时时，根根据据运运行行维维护护条条件件确确定定保保护护是是动动作作与与信信号号还还是是跳闸。跳闸。对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求、可靠性可靠性：保护的动作应安全可靠。：保护的动作应安全可靠。可靠性是指可靠性是指继电保护装置在需要它动作时继电保护装置在需要它动作时可靠动作（不拒动），不需要它动作时可可靠动作（不拒动），不需要它动作时可靠不动作（不误动）。靠不动作（不误动）。将继电保护装置应将继电保护装置应该动作时该动作时不拒动称为继电保护的可依赖性不拒动称为继电保护的可依赖性，不应该动作时不应该动作时不误动也称为继电保护的安不误动也称为继电保护的安全性全性。、选择性选择性：保护的动作应有选择的。：保护的动作应有选择的。选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件或选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件或设备故障切除，使非故障部分继续运行，停电范围设备故障切除，使非故障部分继续运行，停电范围尽可能小。尽可能小。选择性有两个含义：第一，应由装设在故障元选择性有两个含义：第一，应由装设在故障元件或设备上的继电保护动作切除故障；第二，考虑件或设备上的继电保护动作切除故障；第二，考虑继电保护或断路器存在拒动的可能，由后备保护切继电保护或断路器存在拒动的可能，由后备保护切除故障时，也应保证停电范围尽可能小。除故障时，也应保证停电范围尽可能小。按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动按照电力系统安全性要求，故障发生后首先动作的继电保护是作的继电保护是主保护主保护。故障元件的主保护正确动作的结果，将故障范围限制在最小，甚至可以保证所有母线都不停电，这是选择性的第一个含义。当故障时主保护拒动或断路器拒动，由当故障时主保护拒动或断路器拒动，由后备保后备保护护动作切除故障，也是具有选择性的，即选择性的动作切除故障，也是具有选择性的，即选择性的第二含义。第二含义。、快速性快速性：保护的动作应快速的。：保护的动作应快速的。继电保护装置应以尽可能快的速度动作切继电保护装置应以尽可能快的速度动作切除故障元件或设备。除故障元件或设备。故障切除时间等于故障切除时间等于保护装置动作时间保护装置动作时间和断路器动作时间之和。和断路器动作时间之和。、灵敏性灵敏性：保护对故障的反应能力：保护对故障的反应能力 。灵敏性是指继电保护装置对保护范围内的灵敏性是指继电保护装置对保护范围内的故障的反应能力，通常用灵敏系数故障的反应能力，通常用灵敏系数ksen来衡来衡量，也称为灵敏度。量，也称为灵敏度。一、继电保护和自动装置的基本构成一、继电保护和自动装置的基本构成 整套装置总是由整套装置总是由测量部分测量部分、逻辑部分逻辑部分和和执行执行部分构成。继电保护原理结构图如部分构成。继电保护原理结构图如图所示。图所示。继电保护的基本构成与发展继电保护的基本构成与发展二、继电保护和自动装置的发展二、继电保护和自动装置的发展 经历了经历了机电型机电型、整流型整流型、晶体管型晶体管型、集成集成电路型电路型和和微机保护型微机保护型等阶段，目前在电力等阶段，目前在电力系统中运行着大量的微机继电保护。系统中运行着大量的微机继电保护。常用继电器常用继电器一、电流继电器一、电流继电器 电流继电器在继电保护装置中作为电流继电器在继电保护装置中作为测量测量和和启动启动元件，反映电流增大超过某一整定数值时元件，反映电流增大超过某一整定数值时动作。动作。电流继电器反应电流增大而动作，能够使电流继电器反应电流增大而动作，能够使继电器开始动作的继电器开始动作的最小电流最小电流称为电流继电器的称为电流继电器的动作电流。动作电流。继电器动作后，再减小电流，使继电器返继电器动作后，再减小电流，使继电器返回到原始状态的回到原始状态的最大电流最大电流称为电流继电器的返称为电流继电器的返回电流。回电流。二、电压继电器二、电压继电器电压继电器反映电压变化而动作，分电压继电器反映电压变化而动作，分过电过电压继电器压继电器和和低电压继电器低电压继电器两种。两种。过电压继电器反应电压增大而动作，动过电压继电器反应电压增大而动作，动作电压、返回电压和返回系数的概念与电作电压、返回电压和返回系数的概念与电流继电器类似。其返回系数也恒小于流继电器类似。其返回系数也恒小于1。低电压继电器反应电压降低而动作，能低电压继电器反应电压降低而动作，能够使继电器开始动作的最大电压称为低电够使继电器开始动作的最大电压称为低电压继电器的返回电压。其返回系数恒大于压继电器的返回电压。其返回系数恒大于1。三、时间继电器三、时间继电器 时间继电器在继电保护中用作时间元时间继电器在继电保护中用作时间元件，用于建立继电保护需要的件，用于建立继电保护需要的动作延时动作延时。因此对时间继电器的要求是动作时间必须因此对时间继电器的要求是动作时间必须准确。准确。四、中间继电器四、中间继电器 在继电保护中，中间继电器用于增加在继电保护中，中间继电器用于增加触点数量和触点容量。触点数量和触点容量。五、信号继电器五、信号继电器 信号继电器用于发出继电保护动作信信号继电器用于发出继电保护动作信号，便于值班人员发现事故和统计继电保号，便于值班人员发现事故和统计继电保护动作次数。护动作次数。信号继电器的文字符号是信号继电器的文字符号是kS。根据需要将信号继电器串联或并联接入二根据需要将信号继电器串联或并联接入二次回路，分别选择电流型信号继电器、并次回路，分别选择电流型信号继电器、并联电压型信号继电器。联电压型信号继电器。如图所示，为一张限时电流速断保护原理接线图电流保护的接线方式电流保护的接线方式、何谓电流保护的接线方式：、何谓电流保护的接线方式：电流元件与二次侧的连接方式电流元件与二次侧的连接方式、接线方式的种类、接线方式的种类（）三相完全星形接线：（）三相完全星形接线：特点：能反映各种类型的短路故障特点：能反映各种类型的短路故障（）两相不完全星形接线：（）两相不完全星形接线：特点：能反映各种类型的相间故障特点：能反映各种类型的相间故障（）两相三继式：（）两相三继式：适用场合：适用于适用场合：适用于接的变压器保护接的变压器保护 目的：提高保护的灵敏度目的：提高保护的灵敏度三相完全星形接线：三相完全星形接线：两相不完全星形接线：两相不完全星形接线：两相三继式：两相三继式：变压器保护（一）变压器的瓦斯保护（一）变压器的瓦斯保护1 1、瓦斯保护、瓦斯保护当当变变压压器器油油箱箱内内部部发发生生故故障障时时，短短路路电电流流产产生生电电弧弧使使变变压压器器油油和和绝绝缘缘介介质质分分解解，产产生生大大量量气气体体，而而且且故故障障越越严严重重，产产生生的的气气体体越越多多，反反应应这这种种气气体体而而动动作作的的保保护护，称为气体保护气体保护，也称瓦斯保护瓦斯保护。2 2、瓦斯保护的优缺点、瓦斯保护的优缺点 优点：能反映变压器油箱内各种类型的故障。优点：能反映变压器油箱内各种类型的故障。缺点：不能反映变压器套管与引出线的故障。缺点：不能反映变压器套管与引出线的故障。变压器气体保护分轻瓦斯轻瓦斯和重瓦斯重瓦斯保护两部分。轻瓦斯保护动作时，只发信号轻瓦斯保护动作时，只发信号；重瓦斯保护时，重瓦斯保护时，瞬时切除变压器。瞬时切除变压器。气体继电器也称瓦斯继电器瓦斯继电器，是气体保护的主要元件。安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中。我国电力系统采用多是复合式体继电器复合式体继电器。差动保护差动保护一、差动保护原理一、差动保护原理 变压器差动保护的动作原理与线路纵差变压器差动保护的动作原理与线路纵差动保护相同，动保护相同，通过比较变压器两侧电流的大小和相位决定保护是否动作。双绕组变压器的差动保护，其原理见图4-4。电力系统中，变压器通常采用电力系统中，变压器通常采用Y,d11接线方式，两侧接线方式，两侧线电流的相位相差线电流的相位相差300。如果将变压器两侧同名相的。如果将变压器两侧同名相的线电流经过电流互感器变换后，直接接入保护的差线电流经过电流互感器变换后，直接接入保护的差动回路，即使两个电流互感器的变比选择合适，使动回路，即使两个电流互感器的变比选择合适，使其二次电流数值相等，即其二次电流数值相等，即 ，流入差动，流入差动继电器的电流也不等于零继电器的电流也不等于零,因此在电流互感器二次采因此在电流互感器二次采用相位补偿接线和幅值调整。用相位补偿接线和幅值调整。具体为具体为变压器星形侧的三个电流互感器二次绕变压器星形侧的三个电流互感器二次绕组采用三角形接线（自然消除了零序电流的影响），组采用三角形接线（自然消除了零序电流的影响），变压器三角侧的三个电流互感器二次绕组采用星形变压器三角侧的三个电流互感器二次绕组采用星形接线，将引入差动继电器的电流互感器的变比调整接线，将引入差动继电器的电流互感器的变比调整为原来的为原来的 倍倍。微型机差动保护，可以通过软件计算实现相微型机差动保护，可以通过软件计算实现相位校正。位校正。变压器外部故障根据图4-4（a）所示电流分布，此时流入差动继电器KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之差，适当选择电流互感器1TA和2TA的变比，再经过相位补偿接线和幅值调整，实际流入差动继电器的电流只有很小的不平衡电流，继电器不会动作，差动保继电器不会动作，差动保护不动作护不动作。变压器内部故障变压器内部故障 根据图4-4（b）所示电流分布，此时流入差）所示电流分布，此时流入差动继电器动继电器kD的电流是变压器两侧电流的二次相的电流是变压器两侧电流的二次相量之和，使继电器动作，差动保护动作量之和，使继电器动作，差动保护动作。如果变压器只有一侧有电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流入差动继电器；如果变压器两侧有电源，则两侧的电流互感器二次电流都流入差动继电器，且数值相加。变压器差动保护从原理上能够保证选择性，即实现内部故障时动作，外部故障时不动作，所以动作时间整定为动作时间整定为0S。差动保护的保护范围为保护用电流互感器的差动保护的保护范围为保护用电流互感器的一次系统一次系统，包括变压器绕组和变压器绕组的引变压器绕组和变压器绕组的引出线，反应各种短路故障，但出线，反应各种短路故障，但不能反应变压器不能反应变压器发生少数匝数短路、铁芯过热烧伤，油面降低发生少数匝数短路、铁芯过热烧伤，油面降低等。等。变压器气体保护的保护范围为变压器油箱内部变压器气体保护的保护范围为变压器油箱内部，反应变压器油箱内部的任何短路故障，以与铁芯过热烧伤、油面减低等，但不能反应变压器绕组引出线的故障。可见不论是差动保护还是可见不论是差动保护还是气体保护，都不能同时反应以上各种故障，所气体保护，都不能同时反应以上各种故障，所以不能相互取代，变压器需要同时装设差动保以不能相互取代，变压器需要同时装设差动保护和瓦斯保护共同作为变压器的主保护。护和瓦斯保护共同作为变压器的主保护。后备保护与过负荷保护后备保护与过负荷保护一、变压器相间短路的后备保护 变压器相间短路的后备保护，反应变压器区变压器相间短路的后备保护，反应变压器区外故障引起的变压器过电流，并作为变压器差外故障引起的变压器过电流，并作为变压器差动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护。做为后备保护，其动作时限与相邻元件后备保护配合，按阶梯原则整定；其灵敏度按近后备保护和远后备两种情况校验。根据变压器容量与短路电流水平，常用的变压器相间短路的后备保护有过电流保护过电流保护、低电压低电压起动的过电流保护起动的过电流保护、复合电压起动的后备保护复合电压起动的后备保护的过电流保护的过电流保护、负序过电流保护负序过电流保护、阻抗保护阻抗保护等。1.过电流保护过电流保护 变压器过电流保护与线路定时限过电流保护原理相同，装设在变压器电流侧，由电流元件和时间元件构成，保护动作后切除变压器。电流元件的动作电流元件的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定。2.低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护 低电压起动的过电流保护由电流元件电流元件、电压元件电压元件、时间元件时间元件等构成，变压器低电压起动的过电流保护原理框图如图4-9所示。电流元件接在变压器电源侧电流互感器TA二次侧，分别反应三相电流增大时动作；电压元件接在降压变压器低压侧母线电压互感器TV二次侧电压，分别反应三相电压时动作。当同时有电流元件和电压元件动作时，经过与门Y起动时间电路T1，延时跳开变压器两侧断路器1QF和2QF。低电压起动的过电流保护，是在定时限过电流低电压起动的过电流保护，是在定时限过电流保护的基础上增加了低电压起动条件保护的基础上增加了低电压起动条件。由于采用了低电压元件，可以保证最大负荷时保护不动作，电流元件动作整定可以按照躲过变压器额定电流，显然数值比定时限过电流保护的动作电流小，因此提高了保护的灵敏度。低电压元件动作电压整定，按照躲过正常运行母线可能出现的最低工作电压，并在外部故障切除后电动机自起动过程中必须返回。需要指出的是，如果一次注接线采用母线分段接线，作为变压器相间短路的后备保护，应该带有两段时限，以较短时限跳开分段断路器，缩小故障影响范围；以较长时限跳开各侧断路器。3.复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护 如果将图如果将图4-9所示保护的三个低电压元件，所示保护的三个低电压元件，改为负序电压元件和单个低电压元件，可改为负序电压元件和单个低电压元件，可构成复合电压起动的过电流保护构成复合电压起动的过电流保护。复合电压起动的过电流保护与低电压起动的过电流保护比较，可以简化保护接线，并提高不对称短路时保护的灵敏度 三、过负荷保护三、过负荷保护变压器过负荷通常是三相对称的，所以过过负荷保护只接一相电流，经过延时发出信负荷保护只接一相电流，经过延时发出信号。号。对于单侧电源三绕组降压变压器，如果三侧容量相同，过负荷保护装在电源侧；如果三侧容量不相同，过负荷保护分别装在电源侧和容量较小一侧。对于双侧电源三绕组降压变压器或联络变压器，过负荷保护分别装在三侧。主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压，是保护设备本身引出线上的接地短路故障的，一般是作为变压器高压侧接地故障的后备保护零序电流保护，是变压器中性点接地运行时的零序保护；零序电压保护，是变压器中性点不接地运行时的零序保护；间隙过流则是用于变压器中性点经放电间隙接地的运行方式中变压器需要配备零序保护的情况一般有三种：1是多台变压器同时运行；只需要1-2台接地运行2是变器中点有可能接地运行3是变压器高压侧中性点直接接地运行，1、若不止一台变压器时，运行方式往往只允许1-2台接地运行，设计采用中性点零序电流继电器与经相邻变压器中性点中性点零序电流继电器控制的零序电压继电器配合使用的变压器保护方案，保护回路设计先跳中性点不接地变压器，然后中性点跳直接接地的变压器，以防止不接地系统的故障点的间歇性弧光过电压危级电气设备的安全。为避免全厂所有变压器全部被切的严重后果，保护时间应逐级配合，先断开母联或分断路器，再经零序电压元件跳开中心点不接地主变，最后经零序电流元件跳开中性点接地主变。2、对中性点有可能直接接地运行，也有可能不接地运行的主变，因失去接地中性点引起的电压升高，应装设相应的保护装置。在直接接地时用零序电流保护。中在性点不接地时用零序电压保护或装设放电间隙保护，放到间隙保护起到过电压保护的作用，当放电间隙被击穿形成零序电流通路时，利用接在放电间隙回路的零序电流保护，切除该变压器。变压器采用放电间隙保护，放电间隙装于变压器中性点与地线之间、有棒形、球形、角形多种形式，实际安装中可以棒形用得最多，零序电压保护动作电压按发生单相接地故障时保护安装处可能出现最大零序电压整定，3、对变压器高压侧中性点直接接地的自耦变压器和三绕组变压器采用零序过电流保护，取自变压器中性点的零序CT安装无方向零序保护，在主变两侧分别装上零序保护，了为满足选择性可增设零序方向元件。方向元件用各断路器侧CT的自产零序电流。主变中性点零序电流互感器的极性接线可以将中性点零序电流保护指向本侧母线或主变侧。采用断路器处的零序电流保护，和般高中压侧方向指向各自的母线，但当中压侧不无源时，高压侧零序方向可指向主变。指向母线保护的范围以为断路器电流互感器安装处开始，需要与线路零序保护配合。指向主变，需要主变另一侧出线的接地保护相配合，比国交麻烦。采用主变中性点处地零序电流保护，则保护范围比断路器处零序电流保护比要宽一些。小浪底目前运行的主变中性点零序电流保护无方向，这样的整定配合比较清晰方便，一是限跳开母联断路器，二是限跳开本侧开关。主变压器压力释放保护当变压器内部有故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，主变压力释放保护动作，防止变压器爆炸或变形。主变冷却系统故障保护保护提供过流启动通风接点，并在主变冷却系统全停时，由保护动作于各出口。当全部冷却器停运时，允许运行20分钟，如上层油温未达到75时，则允许上升到75，如上层油温已达到75时，应立即将变压器从电网中解除；如果上层油温未达到75，时间已达到1小时，应将变压器从电网中解除，但冷却器切除后最长允许时间不超过1小时。主变速动油压保护速动油压继电器的保护特性速动油压继电器是为防止变压器油箱在故障中爆裂而研制的。速动油压继电器为避免与其他保护装置的保护参数重复而出现干扰、误动的情况，采用了检测变压器油箱内故障压力上升速率作为保护参数，对应不同的压速率，速动油压继电器有不同的响应时间。压速率高，速动油压继电器动作时间短，反之则长。实现了动态监测，动态保护。断路器闪络保护随着电力系统的发展，电网的电压等级越来越高，在发电机变压器组准备并网或解列的过程中，致使某相断路器触头击穿的可能性越来越大。设置断路器闪络保护，是防止因断路器两触头击穿而损害断路器的有效措施。该保护用来防止在同期或停机操作时两个电力系统之间由于电位差大而在断路器的断点之间产生闪络，该保护动作于灭磁开关与启动断路器失灵保护。失磁保护发电机失磁故障是指发电机的励磁突然消失或部分消失。对于失磁的原因有：转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、与回路发生故障等。当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减至零。由于发电机的感应电势Ed随着励磁电流的减小而减小，因此，其励磁转矩也将小于原动机的转矩，因此引起转子加速，使发电机的功角增大。当超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步。发电机失磁后将从系统中吸取感性无功供给转子励磁电流，在定子绕组中感应出电势。在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率为fffs（fs为系统频率、ff为发电机频率）的电流，此电流产生异步制动转矩，当异步转矩与原动机转矩达到平衡时，即进入稳定的异步运行。当发电机异步运行时，将对发电机与电力系统产生巨大的应影响。需要从系统中吸收很大的无功功率以建立发电机磁场。由于从电力系统中吸收无功功率将引起电力系统的电压下降，如果电力系统的容量较小或无功储备不足，则可能使失磁的发电机端电压、升压变压器高压侧的母线电压、与其它的临近点的电压低于允许值，从而破坏了负荷与电源间的稳定运行，甚至引起电压崩溃而使系统瓦解。由于失磁发电机吸收了大量的无功功率，因此为了防止其定子绕组的过电流，发电机所发的有功功率将减少。失磁发电机的转速超过同步转速，因此，在转子与励磁回路中将产生频率为fffs的交流电流，因而形成附加的损耗，使发电机转子和励磁回路过热。发电机不对称过负荷保护发电机正常运行时，由于输电线路与负荷不可能三相完全对称，因此，总存在一定的负序电流，但数值较小。发电机带不对称负荷运行时，转子虽有发热，但如负序电流不大，由于转子散热效应，其温升不超过允许值，即发电机可以承受一定数值的负序电流长期运行。但负序电流值超过一定数值，则转子将遭受损伤，甚至遭受破坏。因此，发电机都要依其转子的材料和结构特点，规定长期承受的负序电流的限额，这一限额即发电机稳态承受负序电流能力发电机不对称过负荷保护由定时限和反时限组成定时限动作于信号,动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流值和按躲过最大负荷下负序电流滤过器的不平衡电流值整定。反时限保护反应发电机转子表层热积累过程。动作特性按发电机承受负序电流的能力确定动作于全停。过激磁保护发电机会由于电压升高或者频率降低而出现过激磁。发电机的励磁电流是有限值的，过大后，将使得发电机铁芯的磁通趋于饱和，从而造成铁芯发热，发电机波形畸变。该保护作为发电机过励磁情况下的的保护，保护能与发电机过激磁特性相匹配。该保护接于发电机端电压互感器，由定时限和反时限组成。定时限动作于信号和减励磁，反时限为动作于全停。发电机过电压保护发电机过电压保护是一套防止输出端电压升高而使发电机绝缘受到损害的继电保护。当运行的发电机突然甩负荷或者带时限切除发电机较近的外部故障时，由于转子旋转速度的增加以与强行励磁装置动作等原因，发电机端电压将升高。该保护作为发电机引出线电压异常升高情况下的后备保护，一般地，整定电压为1.3倍标称电压。发电机逆功率保护发电机逆功率保护发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当汽轮机主汽门突然关闭或其他某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发信号或动作于跳闸。并网运行的汽轮发电机，在汽轮机的主汽门关闭之后，便作为同步电动机运行：吸收有功功率而拖着汽轮机转动，可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭，汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗，长期运行过热而损坏。发电机逆功率发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。逆功率保护反映发电机从系统中吸收有功功率的大小。保护带短时限动作于信号，长时限动作于全停。程序跳闸逆功率保护程跳逆功率是先关掉主汽门，使原动力消失，逆功率后跳发电机，解决超速的问题。程序跳闸逆功率保护用于确认主汽门关闭后，经短延出口全停。逆功率与程序逆功率的区别首先,“逆功率”是发电机继电保护的一种,作为各种原因导致汽轮机原动力失去、发电机出现有功功率倒送、发电机变为电动机运行异常工况的保护（用于保护汽轮机）。逆功率保护可用于程序跳闸的启动元件。而“程序逆功率”严格来说不是一种保护，而是为实现跳闸设置的动作过程。程跳逆功率主要是用于程序跳闸，是一种停机方式。逆功率只要定值达到就动作，程跳逆功率除了要逆功率定值达到，还要汽机主汽门关闭这两个条件都满足才能出口。发电机失步保护同步发电机正常运行时，定子磁极和转子磁极之间可看成有弹性的磁力线联系。当负载增加时，功角将增大，这相当于把磁力线拉长；当负载减小时，功角将减小，这相当于磁力线缩短。当负载突然变化时，由于转子有惯性，转子功角不能立即稳定在新的数值，而是在新的稳定值左右要经过若干次摆动，这种现象称为同步发电机的振荡。振荡有两种类型：一种是振荡的幅度越来越小，功角的摆动逐渐衰减，最后稳定在某一新的功角下，仍以同步转速稳定运行，称为同步振荡；另一种是振荡的幅度越来越大，功角不断增大，直至脱出稳定范围，使发电机失步，发电机进入异步运行，称为非同步振荡。发电机与系统发生失步时,将出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振荡,这种持续的振荡将对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响.1)单元接线的大型发电机-变压器组电抗较大,而系统规模的增大使系统的电抗减小,因此振荡中心往往落在发电机端附近或升压变压器范围内,使振荡过程对机组的影响大为加重.由于机端电压周期性的严重下降,使厂用辅机工作稳定性遭到破坏,甚至导致全厂停机、停炉、停电的重大事故.2)失步运行时,当发电机电势与系统等效电势的相位差为180的瞬间,振荡电流的幅值接近机端三相短路时的电流.对于三相短路故障发电机均有快速保护切除,而振荡电流则要在较长时间内反复出现,若无相应保护会使定子绕组遭受热损失或端部遭受机械损伤.3)振荡过程中产生对轴系的周期性扭力,可能造成大轴严重机械损伤.4)振荡过程中由于周期性转差变化会在转子绕组中引起感应电流,引起转子绕组发热.5)大型机组与系统失步,还可能导致电力系统解列甚至崩溃事故.失步保护反应发电机机端测量阻抗的变化轨迹。阻抗元件电压取自发电机机端TV；电流取自发电机TA。在短路故障，系统稳定振荡，电压回路断线等情况下，保护不误动作。保护断开断路器电流不超过断路器允许开断电流。发电机频率异常运行保护汽轮机的叶片都有一个自然振动频率,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不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,因此发电机应装设频率异常运行保护。低频率继电器和其相应的时间计数器应整定为在汽轮机叶片达到疲劳极限前使汽轮发电机退出运行或报警。低频保护的时间计数器应有记忆功能。低频保护反应系统频率的降低，并受出口断路器辅助接点闭锁。即当发电机退出运行时低频保护也退出运行。突加电压保护突加电压保护作为发电机盘车状态下,主断路器误合闸时的保护。发变组高压侧断路器合闸后,该保护自动退出，解列后自动投入运行。断线闭锁保护断线闭锁继电器用来探测电压互感器或电压互感器的熔断器故障或空开跳闸。当发生故障时，继电器就动作于信号。发电机转子接地保护发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一,励磁回路一点接地故障,对发电机并未造成危害,但相继发生第二点接地,即转子两点接地时,由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体,并使磁励绕组电流增加可能因过热而烧伤；由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系和汽机磁化,两点接地故障的后果是严重的,故必须装设转子接地保护。该保护作为发电机励磁回路接地故障情况下的保护。一般配有一点接地保护，二点接地保护。发电机定子绕组对称过负荷保护发电机定子绕组发电机过负荷通常是由于系统中切除电源、生产过程出现短时冲击性负荷、大型电动机自启动、发电机强行励磁、失磁运行、同期操作与振荡等原因引起的。对于大型机组，由于其线性负荷大、材料利用率高、绕组热容量与铜损比值减小，因而发热时间常数较低。为了避免绕组温升过高，必须装设较完善的定子绕组对称过负荷保护，限制发电机的过负荷量。限制定子绕组温升，实际上就是要限制定子绕组电流，所以对称过负荷保护，就是定子绕组对称过电流保护。定子过负荷保护反应发电机定子绕组的平均发热状况。保护动作量同时取发电机机端、中性点定子电流。分为定时限和反时限定子过负荷保护。发电机定子匝间保护由于发电机差动保护不能保护定子绕组匝间短故障，在发生匝间短路后，若不能与时处理，则可能发展成为相间故障，造成发电机重大损坏，因此在大机组中都装设有发电机定子匝间短路保护，同时也可保护定子绕组断线故障。匝间保护的构成通常有以下几种方式:1)横差保护:当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有六个引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高。2)零序电压原理的匝间保护:采用专门电压互感器测量发电机三个相电压不对称而生成的零序电压,该保护由于采用了三次谐波制动故大大提高了保护的灵敏度与可靠性。3)负序功率方向匝间保护:利用负序功率方向判断是发电机内部不对称还是系统不对称故障,保护的灵敏度很高,近年来运行表明该保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时,故限制了它的使用。反应零序电压的匝间短路保护当发电机内部发生匝间短路或发生对中性点不对称的各种相间短路时，TV输出纵向基波零序电压，纵向零序电压保护正确动作。发电机定子匝间保护作为发电机定子绕组匝间短路故障的主保护。保护瞬时/短延时动作于全停。该保护反应发电机纵向零序电压的基波分量。“零序”电压取自机端专用电压互感器的开口三角形绕组，其中性点与发电机中性点通过高压电缆相联。区外故障与电压互感器断线时保护不误动作，采用零序电压原理的发电机匝间保护应设有负序功率方向闭锁元件。发电机起、停机保护有些情况下，由于操作上的失误或其它原因使发电机在启动或停机过程中有励磁电流，而此时发电机正好存在短路或其它故障，由于此时发电机的频率低，许多保护继电器的动作特性受频率影响较大，在这样低的频率下，不能正确工作，有的灵敏度大大降低，有的则根本不能动作。鉴于上述情况，对于在低转速下可能加励磁电压的发电机通常要装设反应定子接地故障和反应相间短路故障的保护装置。这种保护，一般称为启停机保护。该保护跳灭磁开关。发电机正常运行时退出。发电机零功率保护大型汽轮发电机组突然甩负荷,会使汽轮机组超速、发电机变压器组过电压。利用发电机有功功率作为特征量,通过判断发电机机端有功功率值在极短时间内从一高值降至一低值。有功功率高值,以机组快速减负荷(RB)工况有功功率的1/3为参考值;有功功率低值以发电机组厂用电作为参考值,再加上发电机低电压与主汽门关闭闭锁判据,就能正确区分发电机组是否发生了甩负荷工况。由此判据构成的发电机零功率保护可在发电机组甩负荷初始时间内做出快速反应,能够在发电机突然甩负荷时关闭主汽门、灭磁,将机组转速、端电压升高幅度降至最低。发电机定子冷却水断水故障保护定子冷却水系统的主要功能是保证冷却水（纯水）不间断地流经定子线圈内部，从而将发电机定子线圈由于损耗引起的热量带走，以保证定子线圈的温升（温度）符合发电机运行的有关要求。若冷却水终断。发电机无法散热。可能导致电机烧毁。所以必须设置断水保护。作用于延时跳闸。发电机复合低电压过流保护反应发电机电压负序电压和电流大小，电流最好取自中性点侧，主要作为发电机相间短路的后备保护。复合电压实际上就是正序电压、负序电压、零序电压的总称。复合电压闭锁过电流三个元件：(1)、低压元件；(2)、负序电压元件；(3)、过流元件两个电压元件是或的关系，加上过流元件，就满足复合电压闭锁过流保护的出口条件。就是电压满足条件：（正序小于一定的值，一般额定电压的60%-65%；负序电压大于一定的值；二者只要一个满足就可以，或的关系）和电流满足（正序电流大于一定的值）则保护出口，跳开关.发电机低电压保护该保护作为发电机引出线电压异常降低情况下的保护，保护带短时限动作于全停。