大型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障的種類很多，例如滅磁開關(guān)誤動(dòng)而轉(zhuǎn)子線圈經(jīng)滅磁電阻短接、轉(zhuǎn)子線圈短路、轉(zhuǎn)子線圈回路斷線而開路、硅整流的故障以及自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的故障等，都將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)全部或部分失磁。根據(jù)我國1995年統(tǒng)計(jì)資料，100MW及以上容量發(fā)電機(jī)共發(fā)生失磁故障32次，約占總數(shù)的26.7%，是各種電氣故障中發(fā)生最多的一種。這對電機(jī)本身及電力系統(tǒng)有時(shí)會(huì)造成重大危害，尤其是在失磁而失步以后。因此，現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)已經(jīng)或正在普遍裝設(shè)失磁保護(hù)與失步保護(hù)。

當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流將逐漸衰減至零。由于發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢Ed隨著勵(lì)磁電流的減小而減小，因此，其失磁轉(zhuǎn)矩也將小于原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，因而引起轉(zhuǎn)子加速，使發(fā)電機(jī)的功角δ增大。當(dāng)各超過靜態(tài)穩(wěn)定極限角時(shí)，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步。發(fā)電機(jī)失磁后將從并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)中吸取電感性無功功率供給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，在定子繞組中感應(yīng)電勢。在發(fā)電機(jī)超過同步轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)子回路中將感應(yīng)出頻率為fi-fs(f1為對應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率，fs為系統(tǒng)的頻率)的電流，此電流產(chǎn)生異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)異步制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到性的平衡時(shí)，即進(jìn)入穩(wěn)定的異步運(yùn)行。

根據(jù)電機(jī)學(xué)的分析，異步發(fā)電機(jī)的等效電路與異步電動(dòng)機(jī)的相似。

當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后而異步運(yùn)行時(shí)，將對電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生以下影響：

(1)需要從電網(wǎng)中吸收很大的無功功率以建立發(fā)電機(jī)的磁場。

(2)由于從電力系統(tǒng)中吸收無功功率將引起電力系統(tǒng)的電壓下降，如果電力系統(tǒng)的容量較小或無功功率的儲(chǔ)備不足，則可能使失磁發(fā)電機(jī)的極端電壓、升壓變壓器高壓側(cè)的母線電壓、或其它臨近點(diǎn)的電壓低于允許值，從而破壞了負(fù)荷與各電源間的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。

(3)由于失磁發(fā)電機(jī)吸收了大量的無功功率，因此為了防止其定子繞組的過電流，發(fā)電機(jī)所能發(fā)出的有功功率將較同步運(yùn)行時(shí)有不同程度的降低，吸收的無功功率越大，則降低的越多。

(4)失磁后發(fā)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，因此，在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率為fi-fs的交流電流，因而形成附加的損耗，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁回路過熱。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)差率越大時(shí)，所引起的過熱也越嚴(yán)重。

根據(jù)以上分析，結(jié)合汽輪發(fā)電機(jī)來看，由于其異步功率比較大，調(diào)速器也比較靈敏，因此當(dāng)超速運(yùn)行后，調(diào)速器立即關(guān)小汽門，使汽輪機(jī)的輸出功率與發(fā)電機(jī)的異步功率很快達(dá)到平衡，在轉(zhuǎn)差率小于住5%的情況下即可穩(wěn)定運(yùn)行。故汽輪發(fā)電機(jī)在很小的轉(zhuǎn)差下異步運(yùn)行一段時(shí)間，原則上是安全允許的。此時(shí)，是否需要并允許其異步運(yùn)行，則主要取決于電力系統(tǒng)的具體情況。例如，當(dāng)電力系統(tǒng)的有功功率供應(yīng)比較緊張，同時(shí)一臺發(fā)電機(jī)失磁后，系統(tǒng)能夠供給它所需要的無功功率，并能保證電網(wǎng)的電壓水平時(shí)，則失磁后就應(yīng)該繼續(xù)運(yùn)行；反之，如系統(tǒng)中有功功率有足夠的儲(chǔ)備，或者系統(tǒng)沒有能力供給它所需要的無功功率，則失磁以后就不應(yīng)該繼續(xù)運(yùn)行。

對水輪機(jī)而言，考慮到：①其異步功率較小，必須在較大的轉(zhuǎn)差下(一般達(dá)到1%一2%)運(yùn)行，才能發(fā)出較大的功率；②由于水輪機(jī)的調(diào)速器不夠靈敏，時(shí)滯較大，甚至可能在功率尚未達(dá)到平衡以前就大大超速，從而使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列；③其同步電抗較小，如果異步運(yùn)行，則需要從電網(wǎng)吸收大量的無功功率；④其縱軸和橫軸很不對稱，異步運(yùn)行時(shí)，機(jī)組振動(dòng)較大等因素的影響，因此水輪發(fā)電機(jī)一般不允許在失磁以后繼續(xù)運(yùn)行。

為此，在發(fā)電機(jī)上，尤其是在大型發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)失磁故障，并采取必要的措施，例如發(fā)出信號由運(yùn)行人員及時(shí)處理、自動(dòng)減負(fù)荷、或動(dòng)作于跳閘等，以保證電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的安全。