【正文】 滅磁開關(guān)聯(lián)跳保護(hù) 利用自動滅磁開關(guān)常閉接點聯(lián)跳發(fā)電機(jī)斷路器 。 這種方式只能保護(hù)因滅磁開關(guān)誤跳閘引起的失磁事故 ， 不能保護(hù)其它原因引起的失磁事故 。 （ 2） 常規(guī)失磁保護(hù)裝置 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)一般利用失磁后發(fā)電機(jī)定子參數(shù)變化的特點構(gòu)成失磁保護(hù) 。 如反應(yīng)于機(jī)端測量阻抗由第一象限進(jìn)入第四象限 ， 無功功率改變方向 ， 機(jī)端電壓下降 ， 功角增大 ，勵磁電流 、 電壓變化等 。 目前發(fā)電機(jī)保護(hù)基本采用這種原理 。 （ 3） 轉(zhuǎn)子過電壓失磁保護(hù) 水輪發(fā)電機(jī)在失磁時而后失步時 ， 由于定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間存在互感電抗 ， 轉(zhuǎn)子側(cè)將感應(yīng)出非常高的過電壓 ， 通過檢測這種過電壓 ， 可以判斷發(fā)電機(jī)是否失步 ， 據(jù)此可以實現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù) 。 一次典型的失磁過程機(jī)端電壓、電流波形 失磁時的功率、轉(zhuǎn)子電壓變化波形 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 主要常用失磁保護(hù)判據(jù) – 定子阻抗判據(jù)： 靜穩(wěn)圓 或 異步圓 – 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)： 低電壓判據(jù) 變勵磁低 電壓判據(jù) – 低電壓判據(jù)： 母線電壓 或 機(jī)端電壓 – 減出力有功判據(jù) – 無功反向輔助判據(jù) 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 三 、 失磁發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗的變化軌跡 測量阻抗的電壓量取發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電壓 ， 電流量取發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電流 。 XdE.dE.sXsI.gU.gsU.j XX S X d X ＇dRP 1P 2.abb39。.cc39。..a 39。0 . 5 dX ??振 蕩 時 測 量 阻 抗 軌 跡X q第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 等有功阻抗圓 失步前 ， P基本不變 ——— 等有功過程 。 22222=jj22g s g sGggssSSjssSU U j I XZIIUUj X j XP Q P QUUj X ePP????? ? ???? ? ?)( QfPQar c tg ???等 有 功 阻 抗 圓 軌 跡 圖jXjX S X d X ＇dP 1 P 2 P 3RP 1P 2P 3Z G22sUP22sU第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 結(jié)論： ★ 圓的大小與 P有關(guān) ， P越大 → 圓的直徑越小 。 ★ 失磁前 ， 發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送出有功功率和無功功率 ， 角為正 ， Q為正 ， 測量阻抗 ZG位與第 Ⅰ 象限 。 ★ 失磁后 ， 隨著 Q的變化 ， Q由正變負(fù) ， 角由正值向負(fù)值變化 ， ZG從 Ⅰ 象限向 Ⅳ 象限變化 。 失磁前 ， 發(fā)電機(jī)送出的有功功率越大 ， 即圓越小 ， 從 Ⅰ 象限 → Ⅳ 象限越快 。 ★ 圓的位置與 jXs有關(guān) ， 若 jXs =0， 圓心在實軸上 ， ZG很容易進(jìn)入第 Ⅳ 象限 。 可見 ， 失磁后 ， ZG向第 Ⅳ 象限移動 ， 且最終將穩(wěn)定在第 Ⅳ 象限內(nèi) 。 ??第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 靜穩(wěn)極限阻抗邊界曲線 對于水輪發(fā)電機(jī)組 ， 當(dāng) δ=δ穩(wěn) 時 ， 發(fā)電機(jī)處于失去靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài) ， 故稱為臨界失步點 。 根據(jù)功角方程 ， 求得 δ穩(wěn) 后 ， 進(jìn)而求出對應(yīng)的 P和 Q， 根據(jù)下式 ， 可求得對應(yīng) δ=δ穩(wěn) 時的的阻抗圓 —— 靜穩(wěn)極限阻抗邊界曲線 .2.g SGSgU UZ jXP jQI? ? ??第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 異步運(yùn)行阻抗圓 失步后的阻抗軌跡 ， 最終將穩(wěn)定在第四象限 ， 這是因為進(jìn)入穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行后 ， 同步發(fā)電機(jī)成為異步發(fā)電機(jī) ， 其等效電路與異步電動機(jī)類似 。 djX第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) （ 1） 發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行失磁時 ， s=0。 （ 2） 發(fā)電機(jī)帶很大功率時 ， s=∞ 。 1()gG a d dgUZ jX jX jXI? ? ? ? ? ?212()0 .5g adGdg addU XXZ j X j jXI X XjX??? ? ? ? ? ?????工 程 上 實 際 取 以 和 為兩個端點，并取 為直徑，也可以構(gòu)成一個圓，如圖所示。它反映穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行時 Z=f(s）的特性，簡稱異步運(yùn)行阻抗圓。 發(fā)電機(jī)在異步運(yùn)行階段，機(jī)端測量阻抗進(jìn)入臨界失步阻抗圓內(nèi)，并最終落在 的范圍內(nèi)。 djX??djX? ?? ddj X jX???第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) j XX S X d X ＇dRP 1P 2.abb39。.cc39。..a 39。0 . 5 dX ??振 蕩 時 測 量 阻 抗 軌 跡X q第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 說明： 0 , 1 8 0 , 0 .50s G dsZ j X?? ?? ? ? ? ??振 蕩 時 ， 假 設(shè) X 此 時 。 在 其 它 時 ，測 量 阻 抗 沿 虛 線 變 化 ； 當(dāng) X 時 ， 虛 線 往 上 移 動 。 可 見 用異 步 運(yùn) 行 阻 抗 圓 可 與 振 蕩 阻 抗 軌 跡 加 以 區(qū) 分 。j XX S X d X ＇dRP 1P 2.abb39。.cc39。..a 39。0 . 5 dX ??振 蕩 時 測 量 阻 抗 軌 跡X q第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 四 、 水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的主要判據(jù) ?常用失磁保護(hù)判據(jù) – 定子阻抗判據(jù)： 靜穩(wěn)圓 或異步圓 – 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)： 低電壓判據(jù)、變勵磁低電壓判據(jù) – 低電壓判據(jù)： 母線電壓或機(jī)端電壓 – 減出力有功判據(jù) – 無功反向輔助判據(jù) 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 四 、 水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的主要判據(jù) 定子側(cè)低電壓判據(jù) 一般取母線三相電壓 ， 也可選擇發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓 。 TV 斷線時閉鎖本判據(jù) 。 三相同時低電壓判據(jù) (取母線三相電壓 )： 定子阻抗判據(jù) （ 1） 異步邊界阻抗圓判據(jù) 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 定子阻抗判據(jù) （ 2） 靜穩(wěn)極限阻抗圓特性判據(jù) 根據(jù)發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電壓和機(jī)端正序電流計算機(jī)端阻抗 ， 當(dāng)阻抗進(jìn)入靜穩(wěn)極限阻抗圓 ， 阻抗保護(hù)起動 。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 在發(fā)電機(jī)外部短路、系統(tǒng)振蕩、長線路充電、自同期并列、電壓回路斷線時，失磁阻抗繼電器可能誤動作，故應(yīng)用輔助判據(jù)閉鎖阻抗保護(hù)。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù) 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 失磁故障時，如轉(zhuǎn)子電壓突然下降到零或負(fù)值， 勵磁低電壓判據(jù) 迅速動作（在發(fā)電機(jī)實際抵達(dá)靜穩(wěn)極限之前）；失磁或低勵故障時，如轉(zhuǎn)子電壓逐漸下降到零或減至某一值， 變勵磁低電壓判據(jù) 動作。 低勵、失磁故障將導(dǎo)致機(jī)組失步，失步后轉(zhuǎn)子電壓和發(fā)電機(jī)輸出功率作大幅度波動，通常會使勵磁電壓判據(jù)、變勵磁電壓判據(jù)周期性地動作與返回，因此低勵、失磁故障的勵磁電壓元件在失步后（進(jìn)入失磁阻抗圓）延時返回。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 五 、 水輪發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的出口邏輯 失磁保護(hù) Ⅰ 段：定子判據(jù)＋轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)，延時 ～ ，動作于切換備勵。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 失磁保護(hù) II段：低電壓判據(jù)＋定子判據(jù)＋轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)，延時 ～ ，動作于跳閘 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 失磁保護(hù) III段：定子判據(jù)＋轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)，延時 以上，動作于跳閘 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 58 水輪發(fā)電機(jī)失步保護(hù) dXCXsX第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 一 、 水輪發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行的影響 （ 1） 單元接線的大型發(fā)變組電抗較大 ， 而系統(tǒng)規(guī)模的增大使系統(tǒng)等效電抗減小 ， 因此 振蕩中心 （ 電壓最低點 ） 往往落在發(fā)電機(jī)端附近或升壓變壓器范圍內(nèi) ， 使振蕩過程對機(jī)組的影響大為加重 。 由于機(jī)端電壓周期性的嚴(yán)重下降 ， 使廠用輔機(jī)工作穩(wěn)定性遭到破壞 ， 甚至導(dǎo)致全廠停機(jī) 、 停電的重大事故 。 （ 2） 失步運(yùn)行時 ， 當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢與系統(tǒng)等效電勢的相位差為 180176。 的瞬間 ， 振蕩電流的幅值接近機(jī)端三相短路時流經(jīng)發(fā)電機(jī)的電流 。 對于三相短路故障均有快速保護(hù)切除 ， 而振蕩電流則要在較長的時間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn) 。 若無相應(yīng)保護(hù)會使定子繞組遭受熱損傷或端部遭受機(jī)械損傷 。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) （ 3） 振蕩過程中產(chǎn)生對軸系的周期性扭力 ， 可能造成大軸嚴(yán)重機(jī)械損傷 。 （ 4） 振蕩過程中由于周期性轉(zhuǎn)差變化在轉(zhuǎn)子繞組中引起感應(yīng)電流 ， 引起轉(zhuǎn)繞組發(fā)熱 。 （ 5） 大型機(jī)組與系統(tǒng)失步 ， 還可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)解列甚至崩潰事故 。 因此 ， 大型發(fā)電機(jī)組需裝設(shè)失步保護(hù) ， 以保障機(jī)組和電力系統(tǒng)的安全 。 失步保護(hù)只在失步振蕩情況下動作 ， 保護(hù)可動作于報警或跳閘： 失步保護(hù)動作后 ， 由系統(tǒng)調(diào)度部門根據(jù)當(dāng)時的情況采取解列 、 快關(guān) 、 電氣制動等技術(shù)措施 ， 只有振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)部或失步振蕩持續(xù)時間過長 、 對發(fā)電機(jī)安全構(gòu)成威脅時 ， 才作用于跳閘 ， 而且應(yīng)在兩側(cè)電動勢相位差小于 90176。 的條件下使斷路器跳開 ， 以免斷路器的斷開容量過大 。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 二 、 失步保護(hù)原理 失步保護(hù)采用 阻抗保護(hù) ， 失步保護(hù)阻抗元件計算采用發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電壓 、 正序電流 ， rjx03 21短路時為曲線 1； 同步振蕩時為曲線 2； 失步振蕩時為曲線 3。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) ?同步振蕩：電網(wǎng)仍然處于同步狀態(tài)。 ? 兩側(cè)系統(tǒng)不失步，兩側(cè)系統(tǒng)的等值電動勢功角在 090176。 變化 ? 有功功率大小成周期性變化，單方向不變；無功功率變化不大 ? 電壓變化不大，電流呈現(xiàn)周期性變化，其中聯(lián)絡(luò)線電流變化最大 ?失步振蕩：電力系統(tǒng)兩側(cè)發(fā)生不同步運(yùn)行。 ? 兩側(cè)系統(tǒng)的等值電動勢功角在 0360176。 變化 ? 有功功率及無功功率均作大小及方向周期性變化 ? 電網(wǎng)電壓呈現(xiàn)周期性變化，在 0Umax波動，離失步中心越近，波動越劇烈；聯(lián)絡(luò)線及整個電網(wǎng)電流均作周期性變化 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 三元件保護(hù)特性 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 第一部分是透鏡特性 ， 圖中 ① ， 它把阻抗平面分成透鏡內(nèi)的部分 I 和透鏡外的部分 O。 第二部分是遮擋器特性 ， 圖中 ② ， 它把阻抗平面分成左半部分 L 和右半部分 R。 兩種特性的結(jié)合 ， 把阻抗平面分成四個區(qū) OL、 IL、 IR、 OR，阻 抗 軌 跡 順 序 穿 過 四 個 區(qū) （ OL→IL→IR→OR 或OR→IR→IL→OL ） ， 并在每個區(qū)停留時間大于某一時限 ， 則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩 。 每順序穿過一次 ， 保護(hù)的 滑極計數(shù)加 1， 到達(dá)整定次數(shù) ， 保護(hù)動作 。 第三部分特性是電抗線 ， 圖中 ③ ， 它把動作區(qū)一分為二 ，電抗線以上為 I 段 （ U） ， 電抗線以下為 II 段 （ D） 。 阻抗軌跡順序穿過四個區(qū)并位于電抗線以下 ， 則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi) ， 如位于電抗線以上 ， 則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組外 ， 兩種情況下滑極次數(shù)可分別整定 。 保護(hù)可動作于報警信號 ， 也可動作于跳閘 。 失步保護(hù)可以識別的最小振蕩周期為 120ms。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 失步保護(hù)出口邏輯 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 三 、 失步保護(hù)整定 遮擋器特性整定： 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 阻抗線 Zc的整定 電抗線是失步振蕩中心的分界線，一般選取變壓器阻抗的 倍。 第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 角的整定 ?第五章 水輪發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 跳閘允許電流整定 裝置自動選擇在電流變小時作用于跳閘，跳閘允許電流定值為輔助判據(jù)，根據(jù)斷路器允許遮斷容量選擇。 電流元件取 主變高壓側(cè)開關(guān) TA 電流量 。 失步保護(hù)滑極定值整定 振蕩中心在區(qū)外時，失步保護(hù)動作于信號時，滑極可整定 2～ 15 次；動作于