起动后任意一相电流大于1.1Ign
满足任一条件为故障
2.灵敏度校验 Ksen=Id.min/Iop >2
Id.min为内部故障时流过保护的最小短路电流
校验条件
（1）发电机与系统并列运行前，机端两相短路 故障：
发电机单独供给的短路电流
（2）发电机无励磁、与最小运行方式的系统自 同期并列时机端两相短路故障：
各种单相匝间短路 时，通过两组绕组 的中性点连接线构
成短路环流通路
也可反应定子绕组 相间不对称短路： 相间短路时，一般 两组绕组三相不对 称，可形成环流
发电机正常运行和外部短路时，有较大三次谐 波不平衡电流通过中性点连接线，需滤波处理
转子永久性两点接地时气隙磁通畸变，也有较 大不平衡电流通过中性点连接线，可使横差误 动
侧的零序电压 提高动作灵敏度措施
采用三次谐波滤波器
延时躲开外部接地短路故障时的零序电压
（四）无死区100%定子绕组接地短路的保护
零序分量构成的定子绕组接地保护存在动作死 区：较小时零序分量保护不能动作（保护范 围小于85%）
死区内故障可使接地故障发展为匝间、相间故 障，严重损坏发电机
需使用无死区100%定子绕组接地短路的保护
于80的高灵敏单元件横差保护，动作电流初设可选为
Iop.0=0.05Ign
实际整定按躲过外部故障最大三相短路电流时的基波和三次谐波不 平衡电流计算：
I K K I I 2
2
op.0
rel ap unb.1.max unb.3.max
(2) 转子二次谐波电流保护(负序功率方向闭锁) 用于有三个引出端的单绕组发电机：横差无效
Kcc:LH同型系数。发电机差动采用同型LH， Kcc= 0.5(相对误差5%)
Ker= 0.1:满足10%误差曲线要求时LH最大误差
Id.max:取外部短路K(3)，Zs.min时计算
按条件(2）整定，有： Iop= （0.40.6)Ign 动作更灵敏；但LH二次回路断线、同时区外故障将 导致保护误动
为防止在LH二次回路断线、同时区外故障导致保 护误动，另需设置LH二次回路断线监视装置发出
告警信号,由运行人员退出保护
Iop= 0.2Ign (躲开正常运行时的不平衡电流)
(2).躲开外部短路时的最大不平衡电流
Iop= KrelIunb.max = KkelKerKapKccId.max
： ， Krel 可靠系数 取 Krel =1.3 K ： ap 非周期分量影响系数。 K = K = 使用BLH时， ap 1，否则 ap 1.31.5
系统单独供给的短路电流
（二）带制动的纵差保护
一定满足灵敏度要求，无需校验
(1)最小动作电流大于正常运行时最大不平衡电流
Iop.0= （0.10.2)Ign (2)制动特性拐点对应的制动电流
Ires.0= Ign (3)制动系数
Iop.max= KkelKerKapKccId.max
Ires.max= Iunb.Fra bibliotekax发变组
当发电机与变压器之间有断路器时，设单独 的纵差保护 当发电机与变压器之间没有断路器时
100MW以下的发电机，设发变组共用纵差
100MW以上的发电机设单独的纵差保护，与发变 组共用纵差构成双重主保护
2. 定子绕组单相接地短路保护
接地电容电流 5A , 动作于跳闸
接地电容电流 < 5A , 动作于信号
电感电流补偿使Id0降低
Id0 = j [(1/L)– 3(C0l+C0l)] Ud0
根据发电机工作方式选择保护方式
发电机直接连接在电压母线上
与发电机直接联系的元件较多，C0l较大 3I0l较大，可用零序电流保护跳闸
发电机–变压器单元接线
无其它与发电机直接联系的元件，C0l较小 3I0l较小，可用零序电压保护动作于信号
发电机保护
一、发电机故障及其保护配置
（一）发电机的故障和异常运行状态
1．发电机的故障： 定子绕组及引出线相间短路
定子绕组单相匝间短路和分支开焊
定子绕组单相接地 转子绕组一点或两点接地 励磁回路励磁电流消失
2．发电机异常运行状态
外部相间短路引起的定子绕组过电流 外部不对称短路或不对称负荷引起的负序过
用于用于50WM及以上的发电机保护 5. 发电机的其它保护
定子绕组过负荷/过电压 发电机失磁保护 发电机失步保护
二、发电机纵差/横差保护
（一）不带制动的纵差保护
1.保护动作值整定
(1).正常运行时,LH二次回路断线时保护不误动
Iop= KrelIgn/nL
Ign ：发电机额定电流 Krel：可靠系数，取 Krel =1.3
保护误动作，在相间保护动作时保护闭锁 (3)保护装置带有l～2s的时限，以躲开外部单相接地瞬间发电机暂态(大于稳态)
电容电流的影响
（三）零序电压保护
当接地电流小于允许值时，—般装设作用于信号的零序电压接地保护 整定： (1)躲过正常运行时PT开口三次谐波不平衡电压 (2)躲过外部接地短路时产生的零序电压经变压器绕组分布电容藕合到发电机
类型
附加信号电源（需附加信号电源，略）
增加三次谐波电压保护
三次谐波电压保护
正常运行时，发电机含三次谐波电压 以等效电路分析三次谐波电压分布情况 正常运行时三次谐波电压
分布（不带消弧线圈）
UN3
C0 f 2C0l 2(C0 f C0l )
E3
Ul3
C0 f 2(C0 f C0l )
考虑发电机内部对地电容为C0f，外部对地电容
为C0l，则电流分布如图所示
作出零序等效网络,求得
3I0f = j3C0fUd0 3I0l = j3C0lUd0 Id0 = – j3(C0f+C0l)Ud0
发电机内部故障 流过LH0的电流为3I0l
发电机外部故障
流过LH0的电流为3I0f
接地电流比较大、超过允许值时，应使发电机 中性点经消弧线圈接地
同相同绕组或同相不同绕组匝间短路时，两绕组 的电势不再相等
绕组电势差将在绕组内产生很大环流而不被纵差 保护反应
对有六个引出端的双绕组发电机，应设置简单、 灵敏的单元件横差保护
(1)利用两绕组电流之差即可构成三元件横差保护 • 三元件横差保护接线复杂，可靠性低
(2)单元件横差保护
将一半绕组与另一半绕组的三相电流和比较
畸变气隙磁通导致发电机异常震动，需转子永 久性两点接地保护动作跳闸，因此不闭锁横差 保护
为防止转子瞬时两点接地时横差误动，在转子 一点接地后，横差切换至0.51s延时跳闸回路
整定计算
当单元件横差保护使用的三次谐波滤过器滤除三次谐波的滤过比大 于或等于15时，动作电流初设可选为
Iop.0=(0.2~0.3)Ign 对使用LMZ型LH且三次谐波滤过器滤除三次谐波的滤过比大于或等
负荷能力具有反时限特性 应使用具有反时限特性的过负荷保护
t = K/[(I/Ign)2–(1+)] K:与发电机热容量相关的常数 =0.010.02,修正系数
（二） 发电机的负序过电流保护
不对称负荷或短路时，在定子绕组中出现负 序电流
对应的负序旋转磁场相对转子为2倍同步转 速，使转子绕组、铁芯感应倍频电流
为 <50% 时定子绕阻单相接地故障的动作判据 为防止高阻接地故障拒动，使用高灵敏判据
K = | UN3 –kpUl3|– | UN3| > 0
选择适当 kp，正常运行时使（UN3 –kpUl3） 0 选择 << 1（减少制动量），有
正常运行时 K < 0 ,保护不动作； 区内故障时， K > 0 , 保护灵敏动作
Kres = Iop.max / Ires.max = KkelKerKapKcc (推荐取0.3)
(4)斜率
S= (Iop.max – Iop.0)/ (Ires.max - Ires.0)
（三）定子绕组匝间短路的保护
1.横差保护
大容量发电机额定电流很大，各相以两个绕组 (或更多绕组)并联工作
100MW及以上发电机，设保护区为100% 的单相接地短路保护
3.
定子绕组单相匝间短路
对有六个引出端的双绕组发电机，应设 置简单、灵敏的单元件横差保护
4. 发电机外部故障引起的定子过流
(1)过流保护
用于1WM以下的小容量发电机保护
(2)复压启动的过流保护
用于过流保护灵敏度不足的发电机保护
(3)负序过电流及单相低电压起动的过流保护
E3
Ul3
C0 f
1
U N 3 C0 f 2C0l
类似分析带消弧线圈时三次谐波电压分布情况
当单相接地、短路匝数与绕组匝数比为时，无 论有无消弧线圈，都有 UN3 = E3 Ul3 = (1–)E3
Ul3 / UN3 = (1–) /
当 <50% 时，有 | Ul3|– |UN3| > 0
整定：动作电流大于正常运行允许的定子绕组最 大负序电流(5~8%)Ign对应的转子二次谐波电流
三、发电机定子绕组
单相接地短路的保护
根据安全要求，发电机的外壳接地 定子绕组因绝缘破坏而引起的单相接地故障比
较普遍，且接地电流为电容电流 接地电流能在故障点引起电弧时，将使绕组的
绝缘和定子铁心损坏，也容易发展成相间短路， 造成更大的危害 当接地电容电流等于或大于允许值时，应装设 动作于跳闸的接地保护 当接地电流小于允许值时，—般装设作用于信 号的接地保护
（二）零序电流保护
C0l>> C0f ，内部故障时，3I0l>> 3I0f ，动作灵敏 正常运行时，一次侧电流很大，LH0不平衡电流很大，应使用特别设计的LH0 整定： (1)躲过外部单相接地时，发电机本身的电容电流以及由于零序电流互感器一次