发电机继电器的工作原理及作用
（一）同步发电机晶体管继电保护装置
同步发电机晶体管继电保护装置电路如图1所示。
图1 同步发电机晶体管自动跳闸继电保护装置电路
1．功能
该装置具有欠压延时跳闸保护；特大短路瞬时跳闸保护；短路短延时跳闸保护及过载长延时跳闸保护功能。
2．继电保护电路原理
1）直流稳压工作电源电路
当发电机建立电压后，其输出的线电压uac加到变压器b1的原边，经降压后，从第二个副边绕组得74v电压，再经单相桥式整流电路整流，r34、c10阻容滤波及稳压管w5稳压后，作为电路直流稳压工作电源。
2）欠压延时保护电路
①欠压保护的电压形成 从变压器b1第一个副边绕组降压后，得15v电压经二极管．vd15半波整流，电容c5滤波，电阻r19、r20分压，在电阻r20上取出直流电压控制信号ur20。此电压信号ur20与发电机输出电压uac成正比，加到后面启动电路上。
当发电机输出正常电压时，电阻r20上的电压ur20将稳压管w4击穿，三极管vt5处于饱和导通，时限电路的延时电容c6被短路。由于三极管vt5饱和导通，因此，vt 5集电极电位vc3，约0.3v，故二极管vd17截止，其单结晶体管vu和可控硅scr组成的出口电路，不输出欠压信号。
②欠压保护启动及延时电路 欠压保护启动及延时电路由电阻r22、r23和电容c6、c7组成。当发电机输出电压下降到65％额定电压ufe时，由于发电机输出的电压已低于欠压保护启动电压的整定值，此时，电阻r20上的电压ur20随之下降，低到不能使稳压管w4击穿，因此，三极管vt5由饱和导通转为截止。此时，工作电源通过电阻r22、r23及二极管vd17对电容c6、c7进行并联充电，随着充电过程，电容c6、c7的电压逐渐升高，电容c6、c7充电达单结晶体管vu的峰点电压所需的时间，就是欠压保护的延时时限。
③出口电路 它由单结晶体管vu和可控硅scr等零件组成无触点出口电路。欠压延时、特大短路电流瞬时、短路短延时及过载长延时跳闸保护信号，由二极管vd17、vd18、vd19组成的三端或门进行控制，只要前述保护其中的一种，就能启动出口电路，使单结晶体管触发器输出触发脉冲，触发可控硅scr导通，通过出口电路输出跳闸控制信号。
图1中s是脱扣器线圈，当它失电时，开关就会自动跳闸。发电机在正常供电时，其输出电压经变压器b1降压，第三个副边绕组得到84v电压，经单相桥式整流电路整流，经可调绕线电阻r25下半部分，对脱扣器线圈s供电，其电流的流向由7端流向8端，使自动开关处于合闸状态。
④欠压保护的控制过程 当发电机输出电压低于欠压保护启动电压的整定值时，三极管vt5由饱和导通转为截止，电容c6、c7被充电，电容器电压达到vu管的峰点电压时，vu管导通，电容c6、c7通过vu管对电阻r33放电，电阻r33得到尖脉冲电压ur33去触发可控硅scr导通，整流电路zl1经r25上半部向脱扣器线圈s反方向（由8端到7端）提供电流，相互抵消，脱扣器线圈s失压，开关自动跳闸。
3）过流保护的电压形成电路
当发电机对负载供电时，其三相电流分别由三只电流互感器lh1～lh3进行检测，经三个单相桥式整流电路vd1～vd12进行整流，再经电容c1、c2、r1滤波和三相并联的分压器分压，将电流信号变换为直流电压控制信号。各组分压器输出的直流电压控制信号与发电机输出的交流电流成正比。
图2电路中，从左至右，第1组由电阻r2、r3、电位器r26组成的分压器为特大短路电流瞬时跳闸保护的信号u1检测电路；第2组由电阻r4、r5、电位器r27组成的分压器为短路短延时保护的信号u2检测电路；第3组由电阻r6、电位器r28组成的分压器为过载长延时保护的信号u3检测电路。
4）短路短延时保护电路
①启动和充电延时电路 该保护电路由稳压管w2及三极管vt3、vt4构成射极耦合触发器式的启动电路，由电容器c4、电阻r16、r32组成充电延时电路。
短路短延时保护电路的控制信号从电阻r4、r5和电位器r27分压电路中的检测环节输出，经二极管vd14、稳压管w2及电阻r14加在三极管vt3的基极上。
短路短延时保护启动电流值的调整，可调整电位器r27/1，在（3～5）ilh·e范围内整定启动电流值。ilh·e为电流变换器lh的额定电流。延时的时间可调整电位器r32阻值的大小，可在0.2～0.6s范围内整定延时时限。
②短路短延时保护的控制过程 发电机输出的电流在正常情况下，由于正常输出的电流小于短路延时的启动电流，因此，分压器r4、r5、r27输出的信号电压u2低于稳压管w2的击穿电压，故w2截止，三极管vt3无基极电流而截止，三极管vt4饱和导通，电容量c4的电压很低，二极管vd19截止，出口电路不工作，短路短延时保护不起作用。
当发电机供电系统发生短路时，其系统中的电流增大，整流电路vd1～vd12输出的电压升高，第2组分压电路中电位器r27整定输出的直流控制电压u2使稳压管w2击穿，经二极管vd14和电阻r14，将检测信号u2加到三极管vt3的基极，使其导通，三极管vt4截止，于是工作电源经电阻r16、r32对电容c4进行充电，随着c4充电其电压使二极管vd19正向导通后，c4和c7被并联充电。电容c4、c7的电压达到单结晶体管vu的峰点电压时间，即为时限电路的延时时间，一般为0.2～0.6s。当c4、c充电到vu管的峰点电压时，vu管导通，电容c4、c7经vu管对电阻r33进行放电，输出尖脉冲电压ur3，使可控硅scr导通，使脱扣器线圈s失压，开关自动跳闸。
5）过载长延时保护电路
①启动和充电延时电路 它由稳压管w1、三极管vt1、vt2构成射极耦合触发器式的启动电路，由电阻r11、r30、电容c3组成充电延时电路。
过载长延时保护启动电流值的调整，可调整电位器r28/1，在（1.0～2.5）ilh·e范围内整定启动电流值。当启动电流值整定在1.2ilh·e时，充电延时时间，可调整电阻r30在5～30s之间整定。
②过载长延时保护的控制过程 发电机输出的电流在正常情况下，其电流小于过载电流，第3组分压电路较低，电阻r8两端的电压也较低，稳压管w1截止，保护电路不起作用。
当发电机输出的电流出现过载时，分压电路中电阻r8的电压ur8升高，稳压管w1击穿，信号加到三极管vt1饱和导通，vt2截止。vt1、vt2的工作电源经电阻r11、r30对电容c3进行充电，充电的时间常数τ3＝c3（r11＋r30）而定，随着充电c3的电压uc3，逐渐升高，当uc，上升到足以使稳压管w2击穿时，延时结束，稳压管w2击穿后，其后面的控制过程同短路短延时过程相同，使开关自动跳闸，不再赘述。
6）特大短路电流瞬时跳闸保护
如果短路故障发生在靠近电源的地方，由于短路径特短，其阻抗特小，因此，短路电流特大，要求电流速断保护，即瞬时跳闸。
特大电流保护检测信号u1从电阻r2、r3及电位器r26/1分压电路取得，经由稳压管w3和二极管vd18组成的启动电路送到出口电路。
当发电机输出电流正常时，稳压管w3截止，出口电路无信号输出，保护电路不起作用。
当发生特大短路时，电流特大，分压电路检测信号电压足以将稳压管w3击穿，经二极管vd18，对电容c7迅速充电到vu管峰点电压，使vu管导通，电容c7经vu管对电阻 r33放电，其电压uc3触发可控硅scr导通，使脱扣器线圈s失压，开关瞬时迅速跳闸保护。
（二）同步发电机逆功率保护
1．何谓逆功率保护
当两台以上柴油发电机组并联运行时，若其中一台柴油发电机组的柴油机工作不正常或柴油机与发电机并联器损坏等原因，使该机组的发电机不但不能输出有功功率，反而从供电系统中吸收功率，同步发电机变成同步电动机，即同步发电机处于逆功率状态下运行。
如果同步发电机在逆功率状态下运行，对供电系统是不利的，造成参与并联运行其他机组过载跳闸，供电中断，因此，应采取措施进行逆功率保护。
2．晶体管逆功率保护装置
晶体管逆功率保护装置电路如图2所示。
图2 晶体管逆功率保护装置电路
由于逆功率保护是有功功率方向保护，因此，它的检测信号应取电压、电流两方面的信号及其相位关系，并将其转换为反应有功功率的方向和大小的直流电压控制信号。
该装置逆功率保护信号是取自发电机s相的电压和电流来进行单相逆功率检测。它的电压形成回路中，电压变换器m1、m2的原边接成对称星形，取出电压úso′作为电压信号，并使úso′与发电机输出的相电压úso′同相位，其电流信号is，由s相的电流互感器取得，经两个单相桥式整流电路vd1、vd2整流，在电阻r3得电压u1，电阻r4得电压u2，功率检测环节是应有绝对值比较原理进行检测，当r1＝r2时，功率检测环节输出的直流控制信号电压umn与有功功率p成正比，并反映p的方向。在逆功率时，直流控制信号电压umn为负值，即n点电位高于m点电位。当逆功率达8％发电机额定功率时，三极管vt1导通，vt2截止，工作电源经电阻r15、r16对电
