针对发电机可能遇到的各种故障类型及不正常运行状态,需要安装适当的继电保护装置以确保发电机稳定运行和安全。以下是针对不同情况的发电机保护分类:
首先,对于1MW以上的发电机,需要安装定子绕组及其引出线的相间短路的纵差动保护,以应对可能发生的相间短路。
其次,对于直接连接于母线的发电机定子绕组,若单相接地故障电流大于允许值,应安装具有选择性的接地保护装置。此保护旨在快速识别并隔离单相接地故障,避免故障扩散。
对于发电机定子绕组的匝间短路,特别是星形接线、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时,应安装横差保护,以检测和定位可能的匝间短路。
对于外部短路引起的过电流,根据发电机的功率大小,可采用不同的保护方式:包括负序过电流及单元件低电压过电流保护、复合电压启动的过电流保护、过电流保护及带电流记忆的低压过流保护等。这些保护旨在快速响应外部短路,防止电流过大对发电机造成损害。
对于负序过电流,通常在50MW及以上的发电机上安装负序过电流保护,以应对不对称负荷或外部不对称短路引起的电流波动。
针对由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流,应安装接于一相电流的过负荷保护,以确保发电机在正常负荷范围内安全运行。
对于水轮发电机定子绕组过电压,应安装带延时的过电压保护,以避免过高的电压可能导致的绝缘损坏。
对于发电机励磁回路的一点接地故障,对1MW及以下的小型发电机,可安装定期检测装置;而对1MW以上的发电机,则需要安装专用的励磁回路一点接地保护。这些保护措施旨在快速识别并响应励磁回路的故障。
对于发电机励磁消失故障,应确保在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器,同时,对采用半导体励磁及大功率发电机应增设失磁保护,以防止发电机失磁运行带来的安全风险。
转子回路的过负荷,特别是100MW及以上且采用半导体励磁系统的发电机,应安装转子过负荷保护,以避免转子因过热而损坏。
对于汽轮发电机主汽门突然关闭导致的异常运行方式,为防止损坏汽轮机,对大容量汽轮发电机应安装逆功率保护;对于燃气轮发电机,同样应安装逆功率保护,以确保安全运行。
对于300MW及以上的发电机,应安装过励磁保护,以应对可能的励磁过度情况,避免发电机过热损坏。
此外,根据具体情况进行安装,如在300MW机组上宜装设失步保护,以应对电力系统震荡;当汽轮机低频运行可能引起振动和叶片损伤时,可安装低频保护;当水冷发电机断水时,应安装断水保护,以防止因缺水导致的发电机故障。