发电机的不正常运行状态主要有：外部短路引起的过电流、负荷超过 额定容量引起的三相对称过负荷、外部不对称短路引起发电机负序过电 流、由于励磁回路故障引起转子绕组过负荷、由于突然甩负荷引起的定子 绕组过电压、对于汽轮机由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率等。 发电机的主要故障有：定子绕组相间短路、定子绕组单相接地短路、 定子一相绕组匝间短路、转子绕组一点接地和两点接地、转子回路励磁电 流消失等。 发电机保护配置 发电机定子绕组短路故障保护配置 发电机定子中性点一般通过高阻接地、消弧线圈接地和不接地，所以 定子绕组一般都是全绝缘。然而，发电机可能长期使用导致绝缘老化造成 定制绕组发生故障。
发电机内部故障主要是：发电机定子绕组的相间短路 和匝间短路，这样的故障会产生很大的短路电流，所以应该配置保护。发电机纵差动保护对于1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设差 动保护。当发生发电机内部故障时，流入差动继电器的差动电流将会出现 较大的数值，当差动电流超整定值时，继电器会发出指令动作与断路器跳 闸。发电机横差动保护 在大容量发电机中，每一相都是由两个或两个以上的并联分支绕组 组成，在相同相如果发生非等电位点匝间短路时，这样就导致各个绕组中 电动势不再相等。这样绕组之间会产生环流，利用这个环流，可以对发电 机配置定子绕组匝间短路的保护，也就是横差动保护。发电机定子绕组单相接地保护 大型发电机定子绕组对地电容较大，当发生单相接地短路时，故障点 短路电容电流就比较大，这样就会影响发电机安全运行。并且，因为是接 地故障，可能会产生电弧进而引起接地弧光过电压，严重时会导致发电机 其他部位故障。所以应该对发电机定子绕组单相接地配置保护。 因为越靠 近机端，故障点的零序电压就越高，所以可以利用基波零序电压构成定子 单相接地保护，但是基波零序电压不能构成发电机定子绕组单相接地全 保护，还需要结合三次谐波电压构成发电机定子绕组单相接地保护。目前 100%定子绕组单相接地保护一般由两部分组成：零序电压保护，保护定子 绕组 85%以上；另一部分则由三次谐波电压或叠加电源原理构成保护。 发电机转子保护 转子一点接地和两点接地保护 转子回路一点接地时，因一点接地不形成电流回路，故障点无电流通 过，励磁系统仍保持正常状态，故不影响机组的正常运行。转子回路两点 接地时，转子电流增加很多，造成励磁回路设备过热甚至损坏。所以不能 发生转子两点接地，应该配置保护。其次，为防止转子一点接地发展成两 点接地，应对转子一点接地进行监视。发电机负序电流保护 当电力系统中发生不对称短路或在正常运行情况下三相不对称负荷 时，定子绕组就会出现负序电流。这个负序电流会产生负序旋转磁场，这 个旋转磁场会在转子绕组、阻尼绕组以及转子铁芯等部件上产生电流，这 个电流可能使一些部件发生局部灼伤，有可能因此产生重大事故。所以， 应该配置发电机负序电流保护作为发电机主保护之一。
发电机的失磁保护 发电机产生电能离不开直流励磁装置。当发电机失去励磁或者励磁 减小时，电磁转矩将小于原动机转矩，因此引起转子加速，发电机功角增 大，当功角超过极限功角时，发电机就与系统失去同步，发电机就必须退 出系统，不然就会对系统造成影响。所以，在发电机上，特别是大型发电机 应装设发电机失磁保护。