摘要：这是一个关于“发电机事故保护系统”的详细解释。这是一个在电力系统中至关重要，用于保护昂贵且核心的发电设备的安全自动装置系统。
发电机事故保护系统
发电机事故保护系统，通常简称为“发电机保护系统”，是一套专门设计用于监测发电机正常运行状态的电气和非电气量，当检测到任何异常或故障（如内部短路、过负荷、失磁等）时，能迅速发出警报或自动将发电机从电力系统中切除的自动装置集合。
其核心目标是：“保设备、防扩大、保系统”。
保护发电机本身，防止故障对发电机造成毁灭性损坏。
防止故障范围扩大，避免波及变压器、母线等其他相邻设备。
维护电力系统的稳定运行，防止因发电机故障导致整个电网崩溃。
核心保护原理与配置
发电机保护通常采用“主保护 + 后备保护 + 异常运行保护”的多重化、全方位配置。
一、 主保护 - 快速切除严重内部故障
这是最迅速、最灵敏的保护，针对发电机最危险的故障。
纵联差动保护
作用：发电机内部（定子绕组）相间短路的主保护。
原理：比较发电机中性点侧和机端侧同一相电流的大小和相位。正常运行时，两侧电流相等，差流为零。当内部发生短路时，电流平衡被破坏，产生差动电流，保护立即动作跳闸。
特点：动作速度快（几十毫秒），选择性好，是发电机的第一道防线。
横联差动保护
作用：针对定子绕组匝间短路的保护（特别适用于每相有多个并联分支的大型水轮发电机）。
原理：比较同相不同分支绕组的电流。发生匝间短路时，分支间电流不平衡，保护动作。
二、 后备保护 - 应对主保护或断路器失灵
当主保护或相邻元件的保护未能动作时，作为后备措施。
复合电压过流保护
作用：作为发电机内部短路和外部相间短路的后备保护。
原理：由低电压、负序电压和过电流三个条件复合构成，比单纯的过流保护灵敏度更高，能反映各种不对称短路和三相短路。
阻抗保护
作用：通常作为发变组（发电机-变压器组）的后备保护，测量从机端看进去的阻抗值来判断故障位置。
过负荷保护
作用：发电机长时间超过额定电流运行会过热，损坏绝缘。此保护延时动作于发信号或减负荷。
三、 异常运行保护 - 应对非短路性危险工况
这些情况虽非瞬时故障，但持续下去会严重损坏发电机。
定子接地保护
作用：检测发电机定子绕组与铁芯之间的绝缘损坏（单相接地）。95%范围的接地保护用于发信号，100%范围的保护（如注入低频电压法）用于跳闸。
转子一点/两点接地保护
作用：励磁回路（转子）发生一点接地时，对发电机危害不大，但会发警报。若再发生第二点接地，将导致部分绕组被短接，磁场畸变，引起机组剧烈振动，必须立即跳闸。
失磁保护
作用：发电机因励磁系统故障失去直流磁场。
后果：发电机从系统吸收大量无功功率，导致系统电压下降；同时转入异步运行，转子表面过热。保护检测到阻抗轨迹进入特定区域后动作跳闸。
失步保护
作用：当发电机与系统失去同步（“脱网”）时，会产生功率和电流的剧烈振荡，对机组和电网造成巨大冲击。保护检测到这种振荡并解列发电机。
过电压保护
作用：水轮发电机（尤其是甩负荷时）转速急剧上升，可能导致机端电压过高，危及定子绕组绝缘。保护瞬时动作跳闸。
逆功率保护
作用：当汽轮机主汽门误关闭而断路器未跳开时，发电机反而从系统吸收功率，变成电动机运行状态（“倒拖”）。这会损坏汽轮机叶片。保护检测到反向功率后延时跳闸。
频率保护
作用：电网频率过高或过低（如“低频减载”时）运行，会导致汽轮机叶片进入共振区，造成机械损伤。保护按频率高低分段延时动作。
四、 非电量保护
这些保护监测的是机械和热工参数，同样至关重要。
瓦斯保护（针对氢冷或油密封系统）：检测发电机内部氢气故障或密封油系统故障。
热工保护：监测轴承温度、绕组温度、冷却水温度等，超限时报警或跳闸。
振动保护：监测机组轴系振动，振动过大表明存在严重的机械不平衡，必须立即停机。
主汽门/导叶关闭：与逆功率保护配合，作为跳闸条件。
保护系统的动作后果
根据故障的严重程度，保护系统会执行不同等级的操作：
发信号：用于轻微异常，如过负荷、轻度过热、一点接地等，提醒运行人员注意。
减出力：自动降低发电机有功/无功输出，使参数恢复正常。
程序跳闸：先关闭汽轮机/水轮机的进口阀门（如主汽门、导叶），再跳开发电机断路器。这是逆功率、失磁等保护的典型动作方式，可减少对机组的冲击。
全停（紧急跳闸）：对于差动、短路等严重故障，立即同时跳开断路器、灭磁（切断励磁）并关闭原动机阀门。这是最严厉的措施。
总结
发电机事故保护系统是一个深度冗余、多层次、交叉协作的复杂自动化系统。它综合了电气量（电压、电流、频率、阻抗、功率方向等）和非电气量（温度、压力、振动、流量等）的监测，通过速动性、选择性、灵敏性和可靠性这四大原则的权衡与配合，构筑了一道坚固的安全防线，是现代电力系统能够安全稳定运行的基石。