发电机失磁保护介绍

#为圆心1((Xd-Xd)为半径的圆。如图5所示，此圆称作异步阻抗圆。图5发电机异步阻抗圆综上所述，当一台发电机失磁前在过励磁状态下运行时，其机端测量阻抗位于复平面的第一象限，失磁以后，测量阻抗沿着等有功阻抗圆向第四象限移动。当它与临界失步圆相交时，表明机组运行处于静稳定极限。越过此点后，发电机转入异步运行。其运行轨迹如图6中所示。

2.2凸极式发电机水轮发电机一般为凸极式，其X工X,有功、无功的表达式如下:dq功率因数角为L^ssin5QEUQ=qscos

Xd工1.失磁后到失步前U2+―2U2(XL功率因数角为L^ssin5QEUQ=qscos

Xd工1.失磁后到失步前U2+―2U2(XLq工-U2(s)sin25Xd工11、•5一)sin25XXq工d工tan-1P与汽轮机一样，在失磁后到失步前的阶段中，Eq减小，5随之增大,果维持发电机有功功率P不变。与此同时，无功功率Q由正值转变为负值,有功功率转变为吸收有功功率。此时发电机机端测量阻抗为：7UU+IjxU・vZ=f=―&s=*+JXfIIIs-jQ,则9)10)11)两者共同的结发电机由发出二冒P+JQ+p-jQ*jx二(冒+jx)+H^ej-29(12)2Pp-JQs、2Ps2P由此方程看出，水轮机在正常运行到失步前的阶段中，其测量阻抗与汽轮机相同,如图2，U2是以(2P-'X)为圆心，sU2算为半径的圆。2.临界失步点对水轮机而言，为求出静稳极限点，对(10)式进行求导，使dP

d5EUq_sdP

d5EUq_sXcos5+Us2(rL)cos2513)此时，发电机机端测量阻抗为UU・X二UU・X二〒二亍+jXsU2p—jQ+jXs（14）式（9）（10）（13）（14）描述了一个发电机机端测量阻抗Zf随变量5变化的方程，使用MATLAB软件在复平面内绘制Zf轨迹，可以得到一个如图7所示的滴状轨迹图，即为水轮发电机临界失步曲线，圆内为失步区。50515-Q.-0-1.550_550515-Q.-0-1.550_5

□.Therealpartoftheimpedance图7发电机机端测量阻抗在失磁后的变化轨迹3.失步后的异步运行状态水轮机异步运行时机端测量阻抗变化如图5所示，也是复平面内以-j［（X+X'）2dd为圆心，1（X-X'）为半径的圆。2dd当水轮发电机正常运行时，其机端测量阻抗位于复平面的第一象限，失磁以后，测量阻抗沿着等有功阻抗圆向第四象限移动。当它与静态边界曲线（图7滴状曲线）相交时，表明机组运行处于静稳定极限。越过此点后，发电机转入异步运行。3RCS985系列发变组失磁保护判据RCS985系列发变组失磁保护由以下三个判据组成，三个条件同时满足，并且相应压板投入后，失磁保护才会动作。（1）低电压判据（2）定子侧阻抗判据（3）转子侧判据3.1低电压判据发电机失磁后，由于转子励磁减小，造成发电机机端三相电压急剧下降。低电压判据为反映机端电压下降而设置。低电压判据一般取母线三相电压，也可以选择机端三相电压。TV断线时闭锁本判据。三相同时低压判据：U<UPPlezd3.2定子侧阻抗判据RCS985系列水轮机保护定值描述了异步阻抗圆（图5）、滴状静稳阻抗图（图7）两个曲线，用以规定发电机定子侧阻抗轨迹变化范围。当定子侧阻抗进入任一个圆内，失磁保护定子阻抗元件就启动。由于失磁后发电机由发出无功功率转变为吸收无功功率，而水轮机滴状静稳阻抗曲线（图7）包含了发电机发出无功的情形。因此需要辅助以无功反向判据：Q<-Q,zd为防止机端短路时，机端电压太低或负序分量过多，造成阻抗继电器误动，可按需求增加以下辅助判据：（1）正序电压>=6V；（2）负序电压U2v=0.1Un（发电机额定电压）；（3）发电机电流>=0.1le（发电机额定电流）。3.3转子侧判据转子侧判据包括转子低电压判据与发电机的变励磁电压判据。两个判据任一个满足，并且转子判据控制字投入，则转子侧判据启动。（1）转子低电压判据当发电机转子励磁电压Ur突然下降到0或者幅值，励磁电压判据迅速动作，可在发电机抵达静稳极限之前动作。该判据为：U<Urrlzd（2）发电机变励磁电压判据当发电机低励或者发生失磁故障时，Ur逐渐下降到0或者减至某一值，变励磁低电压动作。该判据为：U<K*X*（P-P）*Urreld工tfO式中，X二X+X，x为发电机同步电抗标幺值，X为系统联系电抗标幺值；d工dsdSp为发电机输出功率标幺值；Pt为发电机凸极功率幅值标幺值；Uf0为发电机励磁空载额定电压有名值；图8发电机变励磁电压判据对于汽轮机，当励磁电压Ur下降为零时，Ed也变为零，由式（1）知，此时P=0，因此变励磁电压判据为一条过原点的直线。对于水轮机，当励磁电压Ur下降为零时，由于水轮机交直轴电枢反应电抗的不同，仍然会有一部分凸极功率Pt存在，若Us取标幺值1，sin26=1，则由式（9）可知，凸极功率P二0.5*（丄-—）。如图8tXXq工d工所示，水轮机变励磁电压判据为（Ur，P）平面内过（0,Pt）的一条直线。发电机变励磁电压判据事实上可以表述为，当发电机提供的励磁电压跟不上发电机有功功率的变化时，就表现为失磁，此时（Ur，P）点落Ur-P平面内的动作区内。

4RCS985系列发变组失磁保护出口逻辑RCS985系列发变组失磁保护出口逻辑由本文第三节所介绍的三个判据组成，共配置三段，可按需求整定为告警或者跳闸。(1)失磁保护I段(2)失磁保护II段(3)失磁保护III段

转子优电压元件>娈励邊轉子低电压£i转子到据投為定子IH抗元件粗抗世据横入—无功反向元件—无功转子优电压元件>娈励邊轉子低电压£i转子到据投為定子IH抗元件粗抗世据横入—无功反向元件—无功反向刘拆投入p-0琨保护|丨|段f、跳闸共趣III段软圧根投只〉先堆保护硬丘板投只〉失磁保护起动>参考文献天津大学贺家李、宋从矩•电力系统继电保