电厂发电机主要故障和异常.docx

电厂发电机主要故障和异常一、定子绕组的相间短路发电机定子绕组发生相间短路若不及时切除，将烧毁整个发电机组，引起极 为严重的后果，必须有二套或两套以上的快速保护反应此类故障。对于相间短路, 国内外均装设纵联差动保护装置，瞬时动作于全停。二、定子绕组匝间短路单机容量的增大，汽轮发电机轴向长度与直径之比明显加大，这将使机组运 行中振动加剧，匝间绝缘磨损加快，有时还可能引起冷却系统的故障，因此希望 装设灵敏的匝间短路保护。因为冲击电压波沿定子绕组的分布是不均匀的，波头 越陡，分布越不均匀，一个波头为3u s的冲击波，在绕组的第一个匝间可能承 受全部冲击电压的25%,因此由机端进入发电机的冲击波，有可能首先在定子绕 组的始端发生匝间短路，有鉴于此，大型机组均在机端装设三相对地的平波电容 和氧化锌避雷器，即使这样我们也不能完全排除冲击过电压造成的匝间绝缘损 坏，因此也希望装设匝间短路保护。发电机定子绕组发生匝间短路会在短路环内产生很大电流。由于工作原理不 同，发电机纵差保护将不能反应。目前为止，反应发电机定子匝间短路的保护有: 单元件横差保护、负序功率方向保纵向零序电压保护和转子二次谐波电流保护。 大型发电机组由于技术上和经济上的考虑，三相绕组中性点侧只引出三个端子， 没有条件装设高灵敏横差保护。负序功率方向保护的灵敏度受系统和发电机负序 电抗变化影响较大；纵向零序电压保护需要单独装设全绝缘的电压互感器，容易 受电压互感器断线等的影响，误动率高；转子二次谐波电流保护必须增设负序功 率方向闭锁，整定计算复杂。这几类匝间保护运行效果很差（误动情况严重）， 因而其应用都受到了限制。我公司发电机定子绕组为双Y接法，双支路同相同槽数为30槽，占71.4%, 对于发电机是否装设匝间短路保护，东方电机厂家的意见是：发电机每根定子线 棒为单独的一匝，外包主绝缘，故匝间绝缘为双层主绝缘，发电机由于定子线棒 绝缘磨损最先发生的是定子接地故障而不是匝间短路，因此，东方电机厂家建议 不装设定子匝间保护。三、定子单相接地应电势，并通过定子铁芯构成闭路，流过电流，不仅造成严重过热，还可能在定 位筋和定子铁芯接触面造成火花放电，这对氢冷发电机组十分不利。发电机运行 中，可能因以下原因造成过激磁：发电机与系统并列之前，由于操作错误，误加大励磁电流引起激磁，如由于 发电机PT断线造成误判断。发电机启动过程中，发电机随同汽轮机转子低速暖机，若误将电压升至额定 值，则因发电机低频运行而导致过励磁。在切除机组的过程中，主汽门关闭，出口开关断开，而灭磁开关拒动。此时 汽轮机惰走转速下降，自动励磁调节器力求保持机端电压等于额定值，使发电机 遭受过励磁。发电机出口开关跳闸后，若自动励磁调节装置手动运行或自动失灵，则电压 与频率均会升高，但因频率升高较慢引起发电机过激磁。发电机的允许过激磁倍数一般低于变压器过激磁倍数，更易遭受过激磁的危 害，因此，大型发电机需装设性完善的过激磁保护。对于发电机出口装设开关的 发电机变压器组，为了在各种运行方式下二者都不失去保护，发电机和变压器的 过激磁保护应分开设置。十一、频率异常频率降低对发电机有以下各方面的影响：频率降低引起转子的转速降低，使两端风扇鼓进的风量降低，其后果是使发 电机的冷却条件变坏，各部分的温度升高。由于发电机的电势和频率磁通成正比，若频率降低，必须增大磁通才能保持 电势不变。这就要增加励磁电流，致使发电机转子线圈的温度增加。频率降低时，为了使机端电压保持不变，就得增加磁通，这就容易使定子铁 芯饱和，磁通逸出，使机座的某些结构部件产生局部高温，有的部位甚至冒火星。低频工况严重威胁厂电机械的安全，低频导致厂用电动机的转速降低，这可 能造成一系列的恶性循环，如给水泵的压力不足，致使锅炉的汽压不足、汽温波 动，循环水泵、凝结水泵的出力不足，影响汽机真空等。这一切将影响发电机的 出力并直接威胁着发电机甚至整个电厂和系统的安全运行。-方面由于低频的同时存在系统无功缺额，另一方面由于发电机转速下降, 同等励磁条件下机端电压下降，所以低频往往伴随着低电压，严重的低频降可能 导致系统频率崩溃或电压崩溃。当发电机频率低于额定值一定范围时，发电机的输出功率应降低，功率降低 一般与频率降低成一定比例，在低频运行时发电机如果发生过负荷，如上所述会 导致发电机的热损伤，但限制汽轮发电机组低频运行的决定性因素是汽轮机而不 是发电机。频率异常保护主要用于保护汽轮机，防止汽轮机叶片及其拉金的断裂事故。 汽轮机的叶片，都有一自振频率九，如果发电机运行频率升高或者降低，当 fv-krT5Hz时叶片将发生谐振，其中k为谐振倍率，k=l, 2, 3，n为转速 (r/min),叶片承受很大的谐振应力，使材料疲劳，达到材料所不允许的限度时, 叶片或拉金就要断裂，造成严重事故。材料的疲劳是一个不可逆的积累过程，所 以汽轮机都给出在规定的频率下允许的累计运行时间。从对汽轮机叶片及其拉金影响的积累作用方面看，频率升高对汽轮机的安全 也是有危险的，所以从这点出发，频率异常保护应当包括反应频率升高的部分。 但是，一般汽轮机允许的超速范围比较小；在系统中有功功率过剩时，通过机组 的调速系统作用、超速保护，以及必要切除部分机组等措施，可以迅速使频率恢 复到额定值；而且频率升高大多数是在轻负荷或空载时发生，此时汽轮机叶片和 拉金所承受的应力，要比低频满载时小得多，所以一般频率异常保护中，不设置 反应频率升高的部分，而只包括反应频率下降的部分，并称为低频保护。东方600MW汽轮发电机组能安全连续地在48.5-50.5 Hz频率范围内运行， 当频率偏差大于上述频率值时，发电机和汽轮机分别允许运行时间如表9-3所 示，低频保护应该据此设定各段动作频率和相应时限。表93东方汽轮发电机组允许频率变化范围频率(Hz)QFSN-600-2-22发电机允许时间CLN600-24.2/538/566汽轮机允许时间每次(sec)累计(min)每次(sec)累计(min)3030W3330.3180180W200198连续运行连续运行48.5-48300300W3003306060W666647.5-472010W301152W53十二、发电机与系统之间失步对于大机组和超高压电力系统，发电机装有快速响应的自动调整励磁装置， 并与升变压器组成单元接线，送电网络不断扩大，使发电机与系统的阻抗比例发 生了变化。发电机和变压器阻抗值增加了，而系统的等效阻抗值下降了。因此， 振荡中心常落在发电机机端或升压变压器范围内。如图11-2所示为主变高压侧 AB相故障延时0.2S切除引起的发电机和系统失步振荡波形，发电机机端测量电 流、电压波形。由于振荡中心落在机端附近，使振荡过程对机组的影响加重了。机端电压周期性地严重 下降，这点对大型汽轮发电机的安全运行特别不利。因为机炉的辅机都由接在机端的厂用 变压器供电，电压周期性地严重下降，将使厂用机械工作的稳定性遭到破坏，甚至使一些重 要电动机制动，导致停机、停炉或主辅设备的损坏。对于直吹式制粉系统的锅炉，由于一次 风机转速周期性严重下降，可能导致一次粉管中大量煤粉积沉，锅炉也可能濒临灭火，电压 回升后，转速又急剧增长，大量煤粉突然涌入炉膛，可能因此而引起炉膛爆炸。1000300040003000400050005600IIA 4咒机扣戒A，.士,俗=,咿1%午，*r方讷广010003000400050006000.r * 5000300040C01000图9-2发电机和系统失步振荡波形汽轮机转速的暂态上升，随后失步，汽机超速保护将动作将调速汽门关闭， 直到又恢复同步速为止。这样，就使单元制机组的再热器蒸汽流量的迅速改变， 随之而来的是主汽压力和温度的瞬变，直流式锅炉的中间段的大幅改变，炉管承 受剧烈的热应力。发电机长时失步运行，将造成电厂整个生产流程扰乱和破坏，可能造成一些 无法预见的后果。失步振荡电流的幅值与三相短路电流可比拟，但振荡电流在较 长时间内反复出现，使大型发电机组遭受冲击力和热的损伤，在短路伴随振荡的 情况下，定子绕组端部先遭受短路电流产生的应力，相继又承受振荡电流产生的 应力，使定子绕组端部出现机械损伤的可能性增加。振荡过程中出现的扭转转矩, 周期性作用于机组轴系，使大轴扭伤，缩短运行寿命。对于电力系统来说，大机 组与系统之间失步，如不能及时和妥善处理，可能扩大到整个电力系统，导致电 力系统的崩溃。由于上述原因，对于大机组，特别是在单机容量所占比例较大的600MW汽 轮发电机，需要装设失步保护，用以及时检出失步故障，迅速采取措施，以保障 机组和电力系统的安全运行。为了防止发电机失步和电力系统的振荡，发电厂端 往往采取一系列的安全稳定措施，如超高速继电保护、重合闸装置、高起始响应 励磁调节器和PSS功率稳定器、联锁切机等。需要提到的是利用DEH的ACC加 速度控制快关中压调节汽门功能,将町能避免由于短路故障:诱发的失步，可能将 不稳定振荡转化为稳定振荡，这对于在线稳定机组将大有好处。因此，对于稳定 振荡，发电机也没有必要跳闸。当振荡中心落于机端附近时，对于从机端取用励 磁电源的自并激励磁方式发电机组将非常不利，失步将导致发电机失磁，使事故 来得更为复杂。因此，当检测到振荡中心落在发电机变压器内部时，失步保护应 动作于全停。十三、误上电（盘车状态下误合闸）发电机在盘车过程中，由于出口开关误合闸，突然加上三相电压，而使发电 机异步启动的情况，在国外曾多次出现过，它能在几秒钟内给机组造成损伤。盘 车中的发电机突然加电压后，电抗接近并在启动过程中基本上不变。计及 升压变压器的电抗寻和系统联接电抗并且在较小时，流过发电机定绕组 的电流可达34倍额定值，定子电流所建立的旋转磁场，将在转子中产生差频 电流，如果不及时切除电源，流过电流的持续时间过长，则在转子上产生的热效 应/次将超过允许值，引起转子过热而遭到损坏。此外，突然加速，还可能因润 滑油压低而使轴瓦遭受损坏。因此，对这种突然加电压的异常运行状况，应当有相应的保护装置，以迅速 切除电源。对于这种工况，逆功率保护、失磁保护、机端全阻抗保护也能反应， 但由于需要设置无延时元件；盘车状态，电压互感器和电流互感器都已退出，限 制了其兼作突加电压保护的使用。一般来说，设置专用的误合闸保护比较好，不 易出现差错，维护方便。十四、启动和停机时故障有些情况下，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。 现在一些微机保护装置都有频率自适应（跟踪）功能，保证偏离工频时，特别在 发电机在开停机过程（565HZ）,不影响保护的灵敏度。因此没有必要再装设 启停机保护，海盐力源引进美国GE公司的G60微机保护正是如此。十五、逆功率汽轮机在其主汽门关闭后，发电机变为同步电动机运行，从电机可逆的观点 来看，逆功率运行对发电机毫无影响。但是对于汽轮机，其转子将被发电机拖动 保持3000r/min高速旋转，叶片将和滞留在汽缸内的蒸汽产生鼓风磨擦，所产生 的热量不能为蒸汽所带走，从而使汽轮机的叶片（主要是低压缸和中压缸末级叶 片）和排汽端缸温急剧升高，使其过热而损坏，一般规定逆功率运行不得超过 3min。因此大型机组都要求装设逆功率保护，当发生逆功率时，以一定的延时将 机组从电网解列。主汽门关闭后，发电机有功功率下降并变到某一负值，几经摆动之后达到稳 态值。发电机的有功损耗，一般约为额定值的1%1.5%,而汽轮机的损耗与真 空度及其他因素有关，一般约为额定值的3%4%,有时还要稍大些。因此，发 电机变电动机运行后，从电力系统中吸收的有功功率稳态值约为额定值的4% 5%,而最大暂态值可达到额定值的10%左右。当主汽门有一定的漏泄时，实际 逆功率还要比上述数值小些。现代大型机组一般设置两套逆功率保护，一套是常规的逆率保护。另一套是 程序跳闸专用的逆率保护，用于防止汽轮机主汽门关闭不严而造成飞车危险，当 主汽门关闭时用逆功率元件来将机组从电网安全解列。十六、电流互感器二次断线电流互感器二次侧开路后，全部一次电流都用于铁芯的磁化，铁芯深度饱和, 二次侧要产生要很高的电压，对于大容量发电机组，由于电流大，磁势大，所以 开路电压很高，例如一台25000/5A的电流互感器，二次开路电压幅值将达 43000V,这样高的二次电压，如无特殊保护措施，必将损坏互感器二次绕组、二 次设备和连接电缆，并危及人身安全。大机组均系封闭母线，发电机电压回路内 的电流互感器均装在封闭母线中，一旦遭受破坏，更换困难，要招致很大的停电 损失。在实际运行中，电流互感器二次开路事故不能完全杜绝，特别是发电机回路 的电流互感器，安装在受振动的坏境中，更不能完全消除开路故障。因此，从安 全来看应装设断线保护。发生断线故障时，电流互感器断线保护应当能把二次电 压限制在允许范围内，以防止设备遭受破坏，同时发出信号。进一步要求，对一 些在二次断线后可能误动作的保护，如差动保护和负序电流保护等，能够实现闭 锁。对于差动保护是否应该设置CT断线闭锁，GE公司的观点是：CT断线是属 于一次设备发生故障，应该在一次回路中解决，并且CT断线闭锁功能将降低差 动保护的可靠性。所以CT断线后应该尽快处理，而不是闭锁保护出口。GE公司 的差动保护的动作电流整定值都小于额定电流，差动保护设备不设断线闭锁功 能，CT断线后，差动保护继电器将发出跳闸命令。为了防止断线，GE公司采取 的措施是：CT的每相用2-3芯，两端都用2-3个端子并接。定子绕组的单相接地（定子绕组与铁芯间的绝缘破坏）是发电机最常见的一 种故障，定子故障接地电流超过一定值就可能造成发电机定子铁芯烧坏，而且发 电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆，大型发电机在系统中的地位重 要，铁芯制造工艺复杂、造价昂贵，检修困难，所以对于大型发电机的定子接地 电流大小和保护性能提出了严格的要求。在我国，为了确保大型发电机的安全，不使单相接地故障发展成相间故障或 匝间短路，使单相接地故障处不产生电弧或者使接地电弧瞬间熄灭，这个不产生 电弧的最大接地电流被定义为发电机单相接地的安全电流。其值与发电机额定电 压有关，18kV及以上发电机接地电流允许值为1A。发电机的中性点接地方式与定子接地保护的构成密切相关，同时中性点接地 方式与单相接地故障电流、定子绕组过电压等问题有关。大型发电机中性点接地 方式和定子接地保护应该满足三个基本要求，艮K1）故障点电流不应超过安全电流，否则保护应动作于跳闸。2）保护动作区覆盖整个定子绕组；有100%保护区，保护区内任一点接地故 障应有足够高的灵敏度。3）暂态过电压数值较小，不威胁发电机的安全运行。大型发电机中性点采用何种接地方式，国内一直存在着是采用消弧线圈还是 采用高阻接地争议。建议采用消弧线圈接地者，认为可以将接地电流限制在安全 接地电流以下，熄灭电弧防止故障发展，从而可以争取时间使发电机负荷平稳转 移后停机，减小对电网的冲击。而实际上我国就曾有过发电机接地电流虽小于安 全电流，长时间运行最终还是发展成相间短路的教训。中性点经配电变压器高阻接地方式是国际上与变压器接成单元的大中型发 电机中性点最广泛采用的一种接地方式，设计发电机中性点经配电变压器接地， 主要是为了降低发电机定子绕组的过电压（不超2.6倍的额定相电压），极大地 减少发生谐振的可能性，保护发电机的绝缘不受损。但是发电机单相容量的增大, 一般使三相定子绕组对地电容增加，相应的单相接地电容电流也增大，另外，发 电机中性点经配电变压器高阻接地必然导致单相接地故障电流的增大，其数值 美、日、法、瑞士等国以控制在15A以下为标准，这些国家认为在此电流下持续 5lOmin,定子铁芯只受轻微损伤。为保证大型发电机的安全，中性点经配电变 压器高阻接地的600MW机组必须使定子接地保护动作于发电机故障停机。四、失磁发电机低励（表示发电机的励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流）或失 磁，是常见的故障形式。发电机低励或失磁后，将过渡到异步发电机运行状态， 转子出现转差，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，无功功率反向并 且增大；在转子回路中出现差频电流；电力系统的电压下降及某些电源支路过电 流。所有这些电气量的变化，都伴有一定程度的摆动。1）对电力系统来说，发电机发生低励或失磁后所产生的危险，主要表现在 以下几个方面： 低励或失磁的发电机，由发出无功功率转为从电力系统中吸收无功功率， 从而使系统出现巨大的无功差额，发电机的容量越大，在低励和失磁时产生的无 功缺额越大，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点的电 压低于允许值，甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。 当一台发电机发生低励或失磁后，由于电压下降，电力系统的其它发电机 在自动励磁调节器的作用下自动增大无功输出，从而使某些发电机、变压器或线 路过电流，其后备保护可能因过流而跳闸，使故障范围扩大。 一台发电机低励或失磁后，由于该发电机有功功率的摆动，以及系统电压 的下降，可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统的各部分之间 失步，使系统产生振荡，甩掉大量负荷。2）对发电机本身来说，低励或失磁产生的不利影响，主要表现在以下几个 方面： 由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流。对于直接冷却高利用 率的大型机组，其热容量裕度相对降低，转子更容易过热。流过转子表层的差频 电流，还可能使转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热甚至灼伤。 低励或失磁的发电机进入异步运行之后，发电机的等效电抗降低，从电力 系统中吸收的无功功率增加。低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等 效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。在重负荷下失磁后，由于过电流，将 使定子过热。 对于直接冷却高利用率的大型汽轮发电机，其平均异步转矩的最大值较 小，惯性常数也相对降低，转子在纵轴和横轴方面，也呈较明显的不对称。由于 这些原因，在重负荷下失磁后，这种发电机的转矩、有功功率要发生剧烈的周期 性摆动，将有很大甚至超过额定值的电磁转矩周期性地作用到发电机的轴系上， 并通过定子传递到机座上。此时，转差也作周期性变化，其最大值可能达到4% 5%,发电机周期性地严重超速。这些都直接威胁着机组的安全。 低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部的部件和边段铁芯过热。由于发电机低励和失磁对电力系统和发电机本身的上述危害，为保证电力系 统和发电机的安全，必须装设低励一失磁保护，以便及时发现低励和失磁故障并 采取必要的措施。失磁保护检出失磁故障后，可采取的措施之一，就是迅速把失 磁的发电机从电力系统中切除，这是最简单的办法。但是，失磁对电力系统和发 电机本身的危害，并不象发电机内部短路那样迅速地表现出来。另一方面，大型 汽轮发电机组，突然跳闸会给机组本身及其辅机造成很大的冲击，对电力系统也 会加重扰动。汽轮发电机组有一定的异步运行能力，例如，东方电机厂生产的600MW汽 轮机组在失磁后允许40%负荷持续运行15mino因此，对于汽轮发电机，失磁后 还可以采取另一种措施，即监视母线电压，当电压低于允许值时，为防止电力系 统发生振荡或造成电压崩溃，迅速将发电机切除；当电压高于允许值时，则不应 当立即把发电机切除，而是首先采取降低原动机出力等措施，并随即检查造成失 磁的原因，予以消除，使机组恢复正常运行，以避免不必要的事故停机。如果在 发电机允许的时间内，不能消除造成失磁的原因，则再由保护装置或由操作人员 手动停机。在我国电力系统中，就有过多次10-300MW机组失磁之后用上述方 法避免事故停机的事例。通过大量研究并试验，证明容量不超过800MW的二极 汽轮发电机若失磁机组快速减载到允许水平，只要电网有相应无功储备，可确保 电网电压，失磁机组的厂用电保持正常工作的情况，失磁机组可不跳闸，尽快恢 复励磁。应当明白一点，发电机低励产生的危害比完全失磁更严重，原因是低励时尚 有一部分励磁电压，将继续产生剩余同步功率和转矩，在功角0360的整个 变化周期中，该剩余功率和转矩时正时负地作用在转轴上，使机组产生强烈的振 动，功率振荡幅度加大，对机组和电力系统的影响更严重，如图11-1所示。此情况下一般失步保护会动作，如果失步保护未动作，出于大机组的安全考虑，应 迅速拉开灭磁开关。发电机低励和失磁状况下的波形如下：图9一1发电机低励和失磁状况下的波形五、转子接地故障转子绕组绝缘破坏常见的故障形式有两种：转子绕组匝间短路和励磁回路一 点接地。发电机转子在运输或保存过程中，由于转子内部受潮、铁芯生锈，随后铁锈 进入绕组，造成转子绕组主绝缘或匝间绝缘损坏；转子加工过程中的铁屑或其它 金属物落入转子，也可能引起转子主绝缘或匝间绝缘的损坏；转子绕组下线时绝 缘的损坏或槽内绕组发生位移，也将引发接地或匝间短路；氢内冷转子绕组的铜 线匝上，带有开启式的进氢和出氢孔，在启动或停机时，由于转子绕组的活动， 部分匝间绝缘垫片发生位移，引起氢气通风孔局部堵塞，使转子绕组局部过热和 绝缘损坏;运行中转子滑环上的电流引线的导电螺钉未拧紧，造成螺钉绝缘损坏; 电刷粉末沉积在滑环下面的绝缘突出部分，使励磁回路绝缘电阻严重下降。转子绕组匝间短路多发生在沿槽高方向的上层线匝，对于气体冷却的转子， 这种匝间短路不会直接引起严重后果，也无需立即消除缺陷，所以并不要求装设 转子绕组匝间短路保护。转子绕组匝间短路的故障处理没有统一的标准，一旦发 现这类故障，发电机是否继续运行应综合考虑现有的运行经验、故障的形式和特 点、故障发现在机组运行期间或预防性试验中或机组安装时等诸多因素。我国某 些电厂根据转子绕组的绝缘状况、机组的振动水平和输出无功功率的减少程度， 决定机组是否停机检修。转子一点接地对汽轮发电机组的影响不大，一般允许继续运行一段时间。发 电机组发生一点接地后，转子各部分对地电位发生变化，比较容易诱发两点接地, 汽轮发电机一旦发生两点接地，其后果相当严重，由于故障点流过相当大的故障 电流而烧伤转子本体；由于部分绕组被短接，励磁绕组中电流增加，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。励磁回路 两点接地，还可使轴系和汽机磁化。励磁回路两点接地，即使保护正确动作，从防止汽缸和大轴磁化方面来看， 已为时晚矣。一台30万千瓦汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁 化，为退磁停机需一个月以上，姑且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失, 仅电能损失就上千万元。励磁回路发生两点接地故障引起的后果非常复杂，处理 很麻烦。近年来，大型汽轮发电机装设一点接地保护已属定论，国内外均无异议。但 在一点接地保护动作于信号还是动作于跳闸的问题上，存在着不同的看法。主张 动作于信号者，则考虑装设两点接地保护；主张动作于停机者，则认为不必再装 设两点接地保护，这有利于避免发生汽机磁化。另外，由于目前尚缺少选择性好、 灵敏度高、经常投运且运行经验成熟的励磁回路两点接地保护装置，所以也有不 装设两点接地保护的意见，进口大型机组，很多不装两点接地保护。ABB公司的UN5000型励磁系统中带有电桥式转子接地保护装置，他们对转 了接地保护的设计思想是：当励磁叵I路绝缘屯阻下降到-定值时报警，当绝缘电 阻继续下降至一定值时，保护即动作切除发电机组，以防止发生两点接导致灾难 性事故。六、定子对称过负荷发电机对称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；大型电动机自起动；发电机强行励磁；失磁运行；同期操作及振荡等原因引 起的。对于大型发电机，定子和转子的材料利用率很高，发电机的热容量（WS/C ） 与铜损、铁损之比显著下降，因而热时间常数也比较小。从限制定子绕组温升的 角度，实际上就是要限制定子绕组电流，所以实际上对称过负荷保护，就是定子 绕组对称过流保护。对于发电机过负荷，即要在电网事故情况下充分发挥发电机的过负荷能力， 以对电网起到最大程度的支撑作用，又要在危及发电机安全的情况及时将发电机 解列，防止发电机的损坏。一般发电机都给出过负荷倍数和相应的持续时间。对 于600MW汽轮发电机，发电机具有一定的短时过负荷能力，从额定工况下的稳 定温度起始，能承受1.3倍额定定子电流下运行至少一分钟。允许的电枢电流和 持续时间（直到120秒）如表11一1所示：表9-1发电机定子绕组过负荷能力时间（秒）103060120电枢电流（%）226154130116大型发电机定子过负荷保护，跟据发电机过负荷能力，一般由定时限和反时 限两部分组成。七、定子不对称过负荷电力系统中发生不对称短路，或三相负荷不对称（如有电气机车、电弧炉等 单相负荷）时，将有负序电流流过发电机的定子绕组，并在发电机中产生对转子 以两倍同步转速的磁场，从而在转子中产生倍频电流。汽轮发电机转子由整块钢锻压而成，绕组置于槽中，倍频电流由于集肤效应 的作用，主要在转子表面流通，并经转子本体槽楔和阻尼条，在转子的端部附近 约10%30%的区域内沿周向构成闭合回路。这一周向电流，有很大的数值。例 如，一台600MW机组，可达250300kA。这样大的频倍电流流过转子表层时, 将在护环与转子本体之间和槽楔与槽壁之间等接触上形成热点，将转子烧伤。倍 频电流还将使转子的平均温度升高，使转子挠性槽附近断面较小的部位和槽楔、 阻尼环与阻尼条等分流较大的部位，形成局部高温，从而导致转子表层金属材料 的强度下降，危及机组的安全。此外，转子本体与护环的温差超过允许限度，将 导致护环松脱，造成严重的破坏。为防止发电机的转子遭受负序电流的损伤，大型汽轮发电机都要求装设比较 完善的负序电流保护，因为他保护的对象是发电机转子，是转子表层负序发热的 唯一主保护，因此，习惯上称它为发电机转子表层负序过负荷保护，它由定时限 和反时限两部分组成。发电机转子长期承受负序电流的能力和短时承受负序电流 发热的能力是整定负序电流保护的依据。八、励磁回路过流和定子绕组相同，大型发电机励磁绕组的热容量和热时间常数也相对较小， 对于600MW汽轮发电机，在额定工况稳定温度下，发电机励磁绕组允许在励磁 电压为125%额定值下运行一分钟，允许的励磁电压与持续时间（直到120秒） 如表9 2所示：表92发电机励磁绕组过负荷能力时间（秒）103060120励磁电压（%）208146125112在发电机过励限制器失灵或强励动作后返回失灵时，为了使发电机励磁绕组 不致过热损坏，300MW及以上发电机应装设定时限和反时限励磁绕组过负荷保 护，后者作用解列灭磁。应该指出，现代自动调整励磁装置，针对发电机的各种 工况，都设有比较完善的励磁限制环节，为防止励磁绕组过电流，设有过励限制 器，与励磁绕组过负荷保护有类似的功能，其可靠性由励磁调节器的性能来保证。三套反时限保护的作用：这三套过负荷保护，被看作是发电机安全运行的一道屏障，在灵敏度和延时 方面，都不考虑与其他短路保护相配合，发电机的发热状况，是其整定的唯一根 据，用于在各种异常运行情况下保障机组的安全。定子过负荷、转子表层负序过 负荷、励磁回路过负荷三套反时限保护有各自明确的保护职责，特别是第二个反 时限保护，它是转子表层负序发热的唯一主保护，完全由发电机的转子安全来决 定它的动作延时大小。经实例计算，利用上述反时限电流保护，外部远处短路时动作往往太慢，外 部近处短路时动作又可能太快，不符合后备保护选择性要求。对于大机组已有双 重主保护，两套主保护互为快速后备，并且配备专用的后备保护，利用此三套反 时限保护来兼作后备保护的现实意义不大。九、过电压运行实践中，大型汽轮发电机出现危及绝缘安全的过电压是比较常见的现 象。当满负荷下突然甩去全部负荷，电枢反应突然消失，由于调速系统和自动调 整励磁装置都是由惯性环节组成，转速仍将上涨，励磁电流不能突变，使得发电 机电压在短时间内也要上升，例如，次瞬变电抗是0.2p.u.,如果甩掉0.5p.u.无 功电流，则立即产生10%的电压升高，任何调节作用都不能减小它。如果没有自 动电压调节器，或励磁系统在手动方式运行，恒励磁电流调节，则电压继续上升 一直到达由同步电抗所决定的最大值，其值可能达到1.31.5倍额定值，持续时 间可能达到数秒，甩负荷将导致严重的发电机电压升高。发电机主绝缘的工频耐压水平，一般为1.3倍额定电压持续60S,而实际过 电压的数值和持续时间可能超过试验电压和允许时间，因此，对发电机主绝缘构 成了直接威胁。ABB的UN5000型励磁调节器在发电机开关断开时，将励磁电流 调节器的给定值复归到空载励磁电流值。尽管这样，还是不能完全避免发电机定 子过电压的发生。由于上述原因，对于200MW及以上的大型汽轮发电机，以往国内外都无例 外地装设过电压保护，保持动作电压为1.3Un,经0.5S延时作用于解列灭磁。 十、过励磁由于发电机或变压器发生过励磁故障时并非每次都造成设备的明显破坏，往 往容易被人忽视，但是多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使 用寿命。发电机和变压器都由铁芯绕组组成，设绕组外加电压为U,匝数为W,铁芯 截面为S,磁密为B,则有： = 4.44明S,因为w、s均为定数，故可写成：B = K ，,式中K = 1/4.44WS,对每一特定的发电机或变压器，K为定数。由式B = K 可知：电压的升高和频率的降低均可导致磁密B的增大。u fn = B/Bn=-/ = UJf对于发电机，当过励倍数i时，要遭受过励磁的危害，主要表现在发电机定子铁芯背部漏磁场增强，在定子铁芯的定位筋中感