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一、本课题设计（研究）

随着发电机单机容量的不断增大，大型发电机的定子绕组采用多分支结构，这种多分支结构

使得发电机的故障变得越来越复杂。一旦发电机发生故障，将对电力系统产生严重的影响，甚

至会破坏电力系统稳定性，引起系统。同时，发电机本身也是十分贵重的电气设备，一旦发电

机破坏，其检修难度大、时间长，往往会带来巨大的经济损失，因此发电机的安全运行对保证

电力系统的正常工作和电能质量起着决定性作用，。根据实际经验和理论分析表明，定子绕组

故障对发电机的破坏最为严重，因此，发电机定子绕组故障保护是大型发电机继电保护系统

中十分重要的一项内容。本课题主要研究定子绕组故障主保护，并对其进行分析。

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

发电机定子绕组可能发生的故障形式有：同相同分支短路、同相不同分支短路、异相短路

和定子分支开断故障。这些故障发电机保护都应该反应，而且对大中型发电机组保护应该实现双

重化。目前大型发电机故障主保护主要有：完全纵差、不完全纵差、零序电流型横差、裂相横

差、故障分量负序方向以及纵向基波零序过电压等保护。它们不仅能够保护发电机相问故障，

也可以保护匝问短路，极大地丰富、改进和完善发电机定子绕组故障保护方案。以下对各保护

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分别说明：

1完全纵差保护

作为发电机主保护的纵差保护虽有着成运行经验，能完全反应相间故障，是发电机相间

短路的主保护，但对于定子绕组匝间短路和分支开焊为力。发电机纵差保护多采用比率制动

2不完全纵差保护

由于完全纵差保护不能反应匝间短路和分支开焊，将中性点侧的互感器改接在每相的部分并

联分支绕组中，利用每相的部分分支电流与相电流在故障条件下的不平衡电流构成不完全纵差保

护。由于各相各分支绕组互感的影响，不完全纵差保护不仅能反应相间短路(灵敏度有时比传统纵

差保护低)，还能反应匝间短路和分支开焊故障。

对于相间故障，不完全纵差保护存在死区，只有全部分支数接人时(即完全纵差保护)才能灵

敏反应各种故障。分支数接入越多，对相间保护越有利，但不管分支数接人多少，包含故障分支的

保护都能灵敏动作，不包含故障分支的所有不完全差动保护都有死区。

3零序横差保护

零序横差保护适用于具有多分支的定子绕组且有2个以上中性点引出端子的发电机，它装设

简单、功能齐全，对发电机定子绕组匝间短路，分支开焊及机内绕组相问短路均有较高的灵敏度。

4裂相横差保护

裂相横差保护可以反映同相匝间短路、异相短路，也可以反映大负荷时的分支绕组开焊故障。

因此，是一种能保护定子绕组所有故障的主保护。研究表明，零序横差保护和裂相横差保护对

于匝闾保护的灵敏度要优于不完全纵差保护，是匝问短路的主保护。

以上为发电机定子绕组主保护的几个主要保护方案的优缺点说明，接下来为目前定子绕组故

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障主保护的几个主要研究方面做一下说明：

1保护装置的发展

(1)充分的资源共个装置包含了被保护元件所有的模拟量，保护逻辑的判据可以充分

利用所有电气量，使保护更加完善、可靠，判据更加灵活

(2)主保护与后备保护装置，给故障录波、分析带来了便利。任何一个故障启动

或动作保护装置就可以录下整个单元所有模拟量，使得现场故障的综合分析、定性及事故处理更

加方便，而分体式保护只能录下部分信息。

(3)主后装置便于保护双重化的实现。主后共用一组TA，TA断线概率大大下降；装置

数量少，误动概率降低