發電機逆功率保護

併網運行的汽輪發電機，在汽輪機的主汽門關閉之後，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖着汽輪機轉動，可向系統發出無功功率。由於汽輪機主汽門已關閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。

當發電機出現逆功率（外部功率指向發電機，也就是發電機變成電動機工況），逆功率保護動作斷路器跳閘。需要採集三相電壓和二相電流信號 ^[1]  。

由於一次能源形態的不同，可以製成不同的發電機。利用水利資源和水輪機配合，可以製成水輪發電機；由於水庫容量和水頭落差高低不同，可以製成容量和轉速各異的水輪發電機。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以製成汽輪發電機，這種發電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風能、原子能、地熱、潮汐、生物能等能量的各類發電機。 此外，由於發電機工作原理不同又分作直流發電機，異步發電機和同步發電機。在廣泛使用的大型發電機都是同步發電機 ^[1]  。

對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t ^[2]  。

1、動作功率Pdz的整定 汽輪發電機逆功率保護的動作功率可按下式計算 ^[2]  ：

Pdz=(Krel*P1)/η

Pdz－逆功率保護的動作功率

Krel－可靠係數，取0.8 ^[2] 

P1－主汽門關閉後，汽輪機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結構及容量有關之外，還與汽輪發電機的主蒸汽系統的結構（管道結構及有無旁路管道等）有關，一般取額定功率的1.5~2% η－發電機拖動汽輪發電機旋轉時的效率，取0.98~0.99 所以：

Pdz≈（1.2~1.6%）PN

PN－發電機的額定功率。實際中，Pdz=可取1~1.5%PN ^[2]  。

2、動作延時發電機逆功率保護的動作延時，應按照汽輪發電機主汽門關閉後允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當汽輪機蒸汽系統有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關閉之後允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作後作用於解列滅磁。 另外，投運的大型汽輪發電機，多采用逆功率保護去啓動程序跳閘迴路，此時，動作時間通常取1~2s。 對於程控逆功率保護，由於動作時間短，在主汽門點閉後很短的時間內，由於汽輪機及發電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大於1%PN ^[2]  。

我國自行設計的發電機，以往不裝設逆功率保護，但採取以下措施 ^[3]  ：

(1) 主汽門關閉後，在控制室內發信號，如主汽門誤關閉，檢查之後可迅速恢復供汽，使機組正常運行，如幾分鐘恢復不了，可由值班員斷開發電機出口開關 ^[3]  。

(2) 採用聯鎖方法。當主汽門關閉後，用主汽門輔助接點，經延時切除發電機。上述方法雖然可行，但有不足之處，因為都不能正確地反映主汽門關閉情況。為了及時發現逆功率的異常工況，歐洲一些國家在發電機上配置有逆功率保護，用於保護汽輪機。當主汽門誤關閉或機爐保護動作關閉主汽門而發電機出口開關未跳閘時，發電機變成電動機運行狀態，此時發電機從系統吸收有功和無功，這種工況對發電機並無影響但由於鼓風損失，汽輪機尾部葉片有可能過熱，損壞尾部葉片而造成汽輪機事故。因此大機組不允許在這種工況下長時間運行，最多隻允許運行幾分鐘 ^[3]  。