摘要：柴油发电机组在运行中可能会出现各种不正常运行状态和故障，不正常运行状态主要有过载、欠压、过压、欠频、过频以及中性点绝缘系统发生的单相接地等。这些不正常状态发展到一定程度就演变成故障，最常见且最严重的故障就是各种形式的短路，有三相短路、两相短路、两相接地短路、三相四线制系统单相接地短路。另外，还可能发生发电机绕组匝间短路和线路的断线等故障。

柴油发电机保护系统信号采集框图

      根据电力系统规定，对同步发电机其不正常运行情况和可能出现的故障，主要设置的安全保护和要求如下：

1、发电机的过载和短路保护

      发电机的保护应采用能同时分断所有绝缘极的断路器作发电机的过载和短路保护，其过载保护应与发电机的热容量相适应。并应满足下列要求:

（1）过载10%~50%之间，经少于2mn的延时断路器应分断，建议整定在发电机额定电流的125%~135%，延时15~30s断路器分断。

（2）过载（电流）大于50%，但小于发电机的稳态短路电流，经与系统选择性保护所要求的短暂延时后断路器应分断。断路器的短延时脱扣器建议按下列规定进行整定：始动值为发电机额定电流的200%~250%，延时时间：直流最长为0.2s，交流最长为0.6s。

（3）在可能有3台及以上发电机并联连接的情况下，还应设有瞬时脱扣器，并应整定在稍大于其所保护发电机的最大短路电流下断路器瞬时分断。

（4）单机容量小于50kW（或kVA）且不并联运行的发电机，可以设一多极联动开关，并在每一绝缘极上设一熔断器作保护。

（5）容量为1500kVA或以上的发电机应配备一合适的保护装置或系统，以能在发电机内部或发电机至其断路器之间的供电电缆发生短路的情况下，使发电机灭磁并使其断路器分断。

      柴油发电机组的过载保护主要是由自动分级卸载装置和自动空气断路器中的过电流脱扣器实现的，柴油发电机组的外部短路保护主要是由自动空气断路器中的过电流脱扣器实现。

2、发电机的欠电压保护

      并联运行的发电机应设有欠电压保护并能满足下列要求：

（1）当电机不发电情况下闭合断路器时应瞬时动作。

（2）当电压降低至额定电压的70%~5%时，应经系统选择性保护要求的延时后动作。柴油发电机组的欠电压保护主要是由自动空气断路器中的失压脱扣器实现。

3、发电机的逆功率保护

      并联运行的交流发电机应设有延时3~10s动作的逆功率保护，并联运行的发电机的逆功率（或逆电流）值按原动机的类型不同可整定为:

① 原动机为柴油机：发电机额定功率（电流）的8%~15%;

② 原动机为涡轮机：发电机额定功率（电流）的2%~6%。

      当供电电压下降至额定电压的50%时，逆功率或逆电流保护不应失效，但其动作值可以有所改变。柴油发电机组的逆功率保护由逆功率继电器实现。

4、自动卸载

     应设有适当的卸载装置或其他等效措施，自动将非重要负载及保障居住条件的设备予以卸载，必要时，次重要设备也可予以卸载，以确保被连接的发电机不发生持续过载。根据发电机的过载能力，此种卸载可分一级或多级进行。在这种情况下，应先行卸掉非重要负载。

总结：

      柴油发电机组的任何故障，均可能带来不良的后果，特别是短路故障造成的后果是严重的。三相短路时，发电机的短路电流可达额定电流的10倍以上， 此电流产生的热量和机械力可以比正常值大100倍以上，对发电机产生巨大的破坏作用。若不及时切除，将有可能导致并联运行的发电机解列，使整个电力系统失电，甚至会发生火灾，危及厂房和人命安全。因此，在柴油发电机组的设计和运行中，都要采取切实有效的措施，尽量避免不正常运行状态和短路故障的发生。最有效的办法之一，就是在柴油发电机组中装设保护装置，以自动迅速地切除故障。