摘要：钢铁行业利用高炉产生的煤气、转炉煤气、焦炉煤气等，通过锅炉转化产生蒸汽的汽轮机发电机组CCPP发电；利用气体介质压差TRT发电、干熄焦发电等，在钢铁行业形成各类能源介质余热自备发电能力，这就需要进一步完善各类发电机设备的运行保护。
关键词：差动保护；过负荷保护；过流保护；低频保护；转子绕组一点、两点接地；失磁保护；定子接地。
1、发电机的保护基本设置依据及原理
1.1纵差动保护：
1.1.1纵差动保护原理：比较发电机两侧电流的大小和相位，它是反映发电机及其引出线的相间短路故障的主要保护。
发电机定子绕组及其引出线的详见多路故障，有发电机本系统保护和发变组保护。
1.1.2横差动保护：当发电机定子绕组有2个以上的分支且练成双星形，每个分支都有引线出线时，应装设横差动保护反应定子绕组匝间短路，动作结构同纵差动保护。当不满足该条件是，取消该保护，待故障发展到相间短路时，再用纵差动保护反应。
1.2零序保护：当发电机电压回路有接地电容电流大于或等于5A时，保护动作与跳闸、停机、跳灭磁。当接地电容电流小于5A是，保护应动作于信号。对单机容量大于100MW及以上的发电机组，应装设保护范围在100%的接地保护。
1.3 过电流保护：一般应该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发电机定子绕组过电流状态，并作为发电机的后备保护。对电机容量为50MW及以上的发电机，一般负序过电流及单项低电压启动过流保护。
1.4过负荷保护：由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，演示动作于信号。
1.5过电压保护：主要是发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压现象，演示动作于跳开开关、停机、灭磁。
1.6 转子绕组一点接地和两点接地：对于小容量机组采用一点接地保护和动作发信号，大容量机组设立一点接地和两点接地保护，出现两点接地要动作跳开关、停机、灭磁。
1.7失磁保护：当不允许失磁运行时，应当自动灭磁断开开关，并联跳发电机断路器。
对于一般的成套的可控硅励磁装置自身都有失磁保护和转子回路过负荷保护。
1.8逆功率保护：在汽轮机发电机组上，由于各种原因误将主气门关闭，则在发电机断路器跳闸之前，发电机将迅速转为电动运行，即逆功率运行。
1.9失步异常保护：有各种原因可引起发电机于系统发生失步。当出现小的扰动和调节失误使发电机与系统的功角δ大于静稳极限角时，发电机将因静稳破坏而发生失步；当出现某些较大的扰动（短路故障）处理不当，此时若发电机与系统间的功角δ大于动稳极限角时，发电机将不能保持动态稳定而失步。发生失步时的发电机伴随着出现机械量和电气量与系统之间的震荡。这种震荡将对发电机组合电力系统产生具有破坏型的影响。
2、通常钢铁发电机设备发生故障对相应的主保护设置
2.1 定子的相间短路，会引起巨大的短路电流，严重烧毁发电机，而需要设立的瞬时动作------纵联差动。
2.2定子绕组的相间的匝间短路（分为同相一分支绕组的匝间短路和同相异分支路绕组的匝间短路），匝间短路会产生巨大的短路电流而烧毁发电机定子，这样需要设立瞬时动作的专用的匝间短路保护-----横差动保护。
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2.3 定子绕组的单相接地，通常发电机容易发生的一种故障，这里通常是因为定子绝缘发热老化或者定子绝缘遭到破坏使其绕组对铁心短路，随然此种故障瞬时的电流不大，但是发电机接地电流会引起电弧烧灼局部铁芯和局部绕组，同时破坏绕组的局部绝缘，从而发展为匝间短路或相间短路，以此应该装设灵敏度的反应全部绕组任一点的接地故障的100%定子接地保护。
2.4 发电机转子的绕组一点接地和两点接地，转子一点接地后随然对发电机的运行无太大的影响，但若在发生另一点接地，则转子绕组一部分被短接后会造成磁势不平衡而引起机组的剧烈震动，而产生严重的后果，所以需要同时装设转子绕组一点接地和两点接地保护。
2.5利用基波零序电压保护，零序电压互感器元件装设在发电机的出口端的电压互感器开口三角形绕组上。
2.6机端及中性点侧的三次谐波。正常运行时的三次谐波和当定子绕组单相接地时产生三次谐波电压，这种保护与基波零序保护共同组合起来，就可以构成100%的定子绕组单相接地保护。
2.7发电机失磁。发电机失磁可分为完全失磁和部分失磁，它是发电机常见的故障之一。失磁引起有功功率的摆动和励磁电压下降，可能使转子过热而损坏失磁失步后发电机有功功率剧烈的周期性摆动，变化的电磁转矩周期性的作用到轴系上，并通过定子传给机座，引起剧烈振动；失步运行时，发电机定子端部漏磁增加，僵尸端部的部件和边缘的铁芯过热；以此设立的-----失磁保护。
3、钢铁发电机组的后备保护设置
在发电机的异常运行状态时危害不严重，但随着时间的增长，可能发生成为故障，因此为了防患末然设置保护。
3.1定子的绕组负荷不对称运行，出现负序电流可能引起的发电机转子的表层过热现象，需要设定定子绕组不对称过负荷保护（转子表层过热保护）。
3.2定子绕组对称过负荷，长时间的定子过负荷，会使发电机组的过热，会造成定子绝缘老化，绝缘性能降低，装设对称的过负荷保护（一般采用反时限特性保护）。
3.3转子过负荷，装设转子绕组过负荷保护。
3.4并列运行的发电机可能因机炉的保护动作等原因将主气门阀关闭，而导致的逆功率运行，使汽轮机叶片与残留尾气剧烈摩擦过热，而损害汽轮机，因此需要装设逆功率保护。
3.5为了防止过激磁引起发热，而烧坏铁芯，应装设过磁保护。
3.6因系统振荡而引起发电机失步异常运行，危及发电机和系统的运行安全，需装设失步保护。
3.7 定子过电压，由于突然失去动力而引起发电机甩负荷引起的过电压。
3.8低电压，低电压通常是由于故障引起的电流突然增大，引起系统电压降低。
3.9低频，受外界系统震荡或系统故障和发电机的动力机影响产生频率降低。
3.10超频，原动力突然加速引起超速形成的过频。
结论：
发电机机在运行中可能发生故障和异常运行状态，会对发电机造成一定的危害及电力电网影响。所以必要的保护完善，能够不至于事故的扩大，所以完善钢铁中小发电机组保护，要对发电机可能发生的故障类型及不正常的运行状态及时发出信号或发出保护，来保证发电机组的正常运行。
参考文献：
[1]《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》BS50062-92
[2]《电力预防性试验规程》DL/596-1996
[3]《继电保护和自动装置技术规程》DL400-91
[4]《护技术规程》14285-2006
[5]《继电保护装置运行整定规程》D L T584-95
[6]《继电保护技术规程》GB14285-2006山东钢铁集团莱钢分公司设备检修中心
论文作者:赵国锋,王炳文,纪田宇,段伦刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：发电机论文; 绕组论文; 定子论文; 转子论文; 负荷论文; 电流论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第30期论文;