单独采用机械制动系统的水轮发电机组，当停机投入机械制动系统后主要依靠制动块和制动环产生的摩擦力降低机组转速至停车，制动块在刹车过程中容易产生磨损并会释放大量的粉尘，特别是对于频繁起停的水轮发电机组，还可能因摩擦制动过程中产生的发热导致制动环变形，制动环和制动块的磨损情况也更为严重。因此对机组制动系统进行电气制动的研究是很有必要的。论文首先从电气制动方法和电制动力矩控制两个方面对水轮发电机组的电气制动进行了全面的分析研究。论文针对三种不同电气制动方法的特性及优缺点，总结出不同电气制动方法的应用场合；对电气制动的电制动力矩进行了详细的理论分析和公式推导，据此得到电气制动两个阶段的控制方案，并绘制出制动电流及制动力矩随转速变化的特性曲线。根据课题研究需要，论文还对电气制动过程对继电保护和电气闭锁控制的影响进行了分析。水电站内受电气制动过程影响的保护包括：发电机定子接地保护、发电机纵差保护、发电机负序电流保护、发电机误上电保护和发电机-变压器扩大单元继电保护，论文还对机组电气闭锁控制风险进行了阐述，针对分析情况，给出了相应的应对措施。结合对本课题理论部分的研究和天生桥二级电站水轮发电机组电气制动改造的需求，论文对该电站电气制动改造的具体实施方案进行了详尽的分析和阐述。从机组制动方式改造必要性、技术可行性、设计方案选择以及主要设备选型等方面给出了该电站电气制动系统改造的详细分析；考虑电气制动对电站继电保护及电气闭锁控制的影响，结合天生桥二级电站的实际情况提出了对继电保护影响的控制措施，并对电气制动控制系统的风险进行评估，提出基于安全导向的自动控制策略和闭锁逻辑原则。本课题的研究成果可为今后大容量水轮发电机组的电气制动设计和改造提供参考。