【正文】 子二次諧波電壓閉鎖定子二次諧波電壓元件 =amp。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地邏輯圖 轉(zhuǎn)子二點(diǎn)接地邏輯圖 七 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) ? 發(fā)電機(jī)的失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁全部消失或部分消失的故障。引起發(fā)電機(jī)失磁的原因是轉(zhuǎn)子繞組的故障、勵(lì)磁機(jī)的故障、自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)的誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件的損壞或回路故障以及誤操作。 ? 發(fā)電機(jī)失磁對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響 : ⒈ 發(fā)電機(jī)從原先向系統(tǒng)輸出無(wú)功功率 Q1到需從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率 Q2，系統(tǒng)將出現(xiàn)的無(wú)功差額 Q1+Q2。發(fā)電機(jī)的容量在系統(tǒng)中占的比重越大，對(duì)系統(tǒng)的影響也越大。如果系統(tǒng)沒(méi)有足夠的無(wú)功儲(chǔ)備，則無(wú)功嚴(yán)重的缺額將造成機(jī)端和電力系統(tǒng)中鄰近的某些點(diǎn)的電壓嚴(yán)重下降甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。 ⒉ 由于電壓下降，系統(tǒng)中其它發(fā)電機(jī)在自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置的作用下將增加其無(wú)功輸出，這可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的過(guò)電流。如果因此造成它們保護(hù)的誤動(dòng)將進(jìn)一步擴(kuò)大事故。 ? 失磁對(duì)失磁發(fā)電機(jī)的影響 : ⒈ 在轉(zhuǎn)子回路和轉(zhuǎn)子本體表層將產(chǎn)生頻率為 fgfs的差頻電流。造成轉(zhuǎn)子的局部過(guò)熱甚至灼傷。 ⒉ 定子電流的增大將造成定子過(guò)熱。 ⒊ 在異步力矩的作用下發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生振動(dòng)。水輪發(fā)電機(jī)和大型汽輪發(fā)電機(jī)由于設(shè)計(jì)的異步平均轉(zhuǎn)矩的最大值較小，縱軸（ d）和橫軸（ q）的不對(duì)稱程度更大。因而如果在重負(fù)荷下失磁會(huì)造成機(jī)組的嚴(yán)重振動(dòng)而危及機(jī)組的安全。 ? 發(fā)電機(jī)允許失磁運(yùn)行的條件 : 如果系統(tǒng)有充足的無(wú)功儲(chǔ)備，失磁后系統(tǒng)電壓不致嚴(yán)重下降的話發(fā)電機(jī)可以不解列。但要將負(fù)荷減到 40~50%的額定負(fù)荷，以減小轉(zhuǎn)差率 s。這樣，允許失磁機(jī)組運(yùn)行 15~30分鐘。 t 0t 2t 1t0: 正常運(yùn)行 t1: 進(jìn)入靜穩(wěn)圓 t2:進(jìn)入異步圓 發(fā)電機(jī)機(jī)端正序測(cè)量阻抗失磁后的變化軌跡 ? （ 1）定子側(cè)阻抗判據(jù)： 阻抗圓：異步阻抗圓或靜穩(wěn)邊界圓，阻抗電壓量取發(fā)電機(jī)機(jī)端正序電壓，電流量取發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)正序電流。動(dòng)作方程為： XA：對(duì)于靜穩(wěn)邊界圓，可按系統(tǒng)阻抗整定，對(duì)于異步阻抗圓， XA= X39。d； XB：隱極機(jī)一般取 Xd ＋ X39。d，凸極機(jī)一般取 （ Xd＋ Xq） + X39。d。 ? 對(duì)于阻抗判據(jù)，可以選擇與無(wú)功反向判據(jù)結(jié)合： Q － Qzd ? 對(duì)于靜穩(wěn)阻抗繼電器，特性如圖 1，圖中陰影部分為動(dòng)作區(qū)，圖中虛線為無(wú)功反向動(dòng)作邊界。 ? 對(duì)于異步阻抗繼電器，特性如圖 2。 ? 阻抗繼電器輔助判據(jù)： ≥6V U2 （發(fā)電機(jī)額定電壓）。 ≥ （發(fā)電機(jī)額定電流）。 ?????? 90270ABjXZ jXZA r gRjxZ 1Z 2 Q z dRjxZ 1Z 2 Q z d圖 圖 2. 異步阻抗繼電器 （ 2）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。三相同時(shí)低電壓判據(jù)： Upp Ulezd 對(duì)于取自母線電壓， TV斷線時(shí)閉鎖本判據(jù)。取自機(jī)端三相電壓，一組 TV斷線時(shí)自動(dòng)切換至另一組正常 TV。 ? （ 3）轉(zhuǎn)子側(cè)判據(jù)： a. 轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)： Ur Ur1zd b. 發(fā)電機(jī)的變勵(lì)磁電壓判據(jù) Ur Krel*Xdz* ( P – Pt ) * Uf0 式中 Xdz=Xd+Xs， Xd為發(fā)電機(jī)同步電抗標(biāo)幺值， Xs為系統(tǒng)聯(lián)系電抗標(biāo)幺值。 P為發(fā)電機(jī)輸出功率標(biāo)幺值 Pt為發(fā)電機(jī)凸極功率幅值標(biāo)幺值 對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī) Pt=0 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī) Pt= * ( 1/Xqz 1/Xdz ) Uf0為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁空載額定電壓有名值 Krel為可靠系數(shù) ? 失磁故障時(shí)如 Ur突然下降到零或負(fù)值，勵(lì)磁低電壓判據(jù)迅速動(dòng)作（在發(fā)電機(jī)實(shí)際抵達(dá)靜穩(wěn)極限之前），失磁或低勵(lì)故障時(shí)， Ur逐漸下降到零或減至某一值，變勵(lì)磁低電壓判據(jù)動(dòng)作。低勵(lì)、失磁故障將導(dǎo)致機(jī)組失步，失步后 Ur和發(fā)電機(jī)輸出功率作大幅度波動(dòng)，通常會(huì)使勵(lì)磁電壓判據(jù)、變勵(lì)磁電壓判據(jù)周期性地動(dòng)作與返回，因此低勵(lì)、失磁故障的勵(lì)磁電壓元件在失步后（進(jìn)入靜穩(wěn)邊界圓）延時(shí)返回。 ? （ 4）減出力判據(jù)： 減出力采用有功功率判據(jù)： P Pzd 失磁導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步后，發(fā)電機(jī)輸出功率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)， P取一個(gè)振蕩周期內(nèi)的平均值。 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值 1 序號(hào) 定值名稱 定值范圍 整定步長(zhǎng) 1 阻抗定值 1 Ω Ω 2 阻抗定值 2 Ω Ω 3 無(wú)功反向定值 – % % 4 轉(zhuǎn)子低電壓定值 – V V 5 轉(zhuǎn)子空載電壓定值 – V V 6 轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)系數(shù)定值 – (pu) (pu) 7 發(fā)電機(jī)凸極功率 – % % 8 低電壓定值 – V V 9 減出力有功定值 10 – % % 10 I段延時(shí) – S S 11 II段延時(shí) – S S 12 III段延時(shí) – S S 13 IV段延時(shí) – 分 14 I段跳閘控制字 0000 FFFF 1 15 II段跳閘控制字 0000 FFFF 1 16 III段跳閘控制字 0000 FFFF 1 17 IV段跳閘控制字 0000 FFFF 1 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)定值 2 以下是運(yùn)行方式控制字整定 ‘ 1’表示投入， ‘ 0’表示退出 1 I段阻抗判據(jù)投入 0， 1 2 I段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入 0， 1 3 I段減出力判據(jù)投入 0， 1 4 II段母線電壓判據(jù)投入 0， 1 5 II段阻抗判據(jù)投入 0， 1 6 II段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入 0， 1 7 III段阻抗判據(jù)投入 0， 1 8 III段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入 0， 1 9 IV段阻抗判據(jù)投入 0， 1 10 IV段轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)投入 0， 1 11 III段投信號(hào) 0， 1 12 阻抗圓特性選擇 0， 1 0：靜穩(wěn)圓 1：異步圓 13 無(wú)功反向判據(jù)投入 0， 1 14 低電壓判據(jù)電壓選擇 0， 1 0:母線電壓 1:機(jī)端電壓 失磁保護(hù) Ⅰ 段 ? 裝置設(shè)由四段失磁保護(hù)功能，失磁保護(hù) Ⅰ 段動(dòng)作于減出力， Ⅱ 段經(jīng)母線電壓低動(dòng)作于跳閘， Ⅲ 段可動(dòng)作于信號(hào)或跳閘， Ⅳ 段經(jīng)較長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。 ? 失磁保護(hù) Ⅰ 段 用于減出力。失磁保護(hù) Ⅰ 段投入，發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，降低原動(dòng)機(jī)出力使發(fā)電機(jī)輸出功率減至整定值。 減出力有功元件定子阻抗元件t失磁保護(hù) I 段跳閘amp。amp。轉(zhuǎn)子低電壓元件變勵(lì)磁轉(zhuǎn)子低電壓元件amp。減出力判據(jù)投入轉(zhuǎn)子判據(jù)投入阻抗判據(jù)投入失磁 I 段軟壓板投入失磁保護(hù)硬壓板投入失磁保護(hù)起動(dòng)amp。amp。無(wú)功反向元件無(wú)功反向判據(jù)投入amp?！?= 1 = 1 = 1失磁保護(hù) II段 ? 失磁保護(hù) Ⅱ 段：發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，主變高壓側(cè)母線電壓低于整定值（根據(jù)選擇，可取機(jī)端電壓），保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。失磁 Ⅱ 段判據(jù)選擇時(shí)，除了母線低電壓判據(jù)外，定子阻抗判據(jù)建議投入。不推薦只投母線電壓判據(jù)和轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)的方式。 母線低電壓元件定子阻抗元件t失磁保護(hù) II 段跳閘amp。amp。轉(zhuǎn)子低電壓元件變勵(lì)磁轉(zhuǎn)子低電壓元件amp。母線低電壓元件投入轉(zhuǎn)子判據(jù)投入阻抗判據(jù)投入失磁 II 段軟壓板投入失磁保護(hù)硬壓板投入失磁保護(hù)起動(dòng)amp。amp。無(wú)功反向元件無(wú)功反向判據(jù)投入amp。≥ = 1 = 1 = 1失磁保護(hù) Ⅲ 段 ? 失磁保護(hù) Ⅲ 段可動(dòng)作于報(bào)警，也可動(dòng)作于切換備用勵(lì)磁或跳閘。 定子阻抗元件t失磁保護(hù) Ⅲ 段跳閘amp。amp。轉(zhuǎn)子低電壓元件變勵(lì)磁轉(zhuǎn)子低電壓元件轉(zhuǎn)子判據(jù)投入阻抗判據(jù)投入失磁 Ⅲ 段軟壓板投入失磁保護(hù)硬壓板投入失磁保護(hù)起動(dòng)amp。amp。無(wú)功反向元件無(wú)功反向判據(jù)投入amp。t 失磁保護(hù)報(bào)警失磁保護(hù)報(bào)警投入amp。 = 1 = 1 = 1失磁保護(hù) Ⅳ 段 失磁保護(hù) Ⅳ 段為長(zhǎng)延時(shí)段，只判定子阻抗元件，在減出力、切換備用勵(lì)磁等措施無(wú)效的情況下，動(dòng)作于跳閘。 定子阻抗元件t失磁保護(hù) IV 段跳閘amp。阻抗判據(jù)投入失磁 Ⅳ 段軟壓板投入失磁保護(hù)硬壓板投入失磁保護(hù)起動(dòng)amp。amp。無(wú)功反向元件無(wú)功反向判據(jù)投入amp。 = 1八 發(fā)電機(jī)失步保護(hù) ? 中、小型的發(fā)電機(jī)一般不裝設(shè)失步保護(hù)。當(dāng)機(jī)組與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩失步時(shí)，由運(yùn)行人員處理。但對(duì)于 300MW及以上的大型發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專門的失步保護(hù)和失步預(yù)測(cè)保護(hù)。 ? 一、裝設(shè)失步保護(hù)的必要性： ㈠ 大型的發(fā)電機(jī) 變壓器組的電抗較大，如果外接系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，在振蕩時(shí)振蕩中心往往在機(jī)端或變壓器內(nèi)。振蕩中機(jī)端電壓周期性地大幅度地上、下變化，將導(dǎo)致廠用輔機(jī)的工作遭到嚴(yán)重的破壞，甚至導(dǎo)致全廠停機(jī)、停爐、停電。 ㈡ 當(dāng)振蕩中心在機(jī)端附近時(shí)，流過(guò)發(fā)電機(jī)的最大振蕩電流接近于機(jī)端三相短路電流。如果此電流較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)出現(xiàn)將使發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)熱，電磁力使發(fā)電機(jī)的端部受機(jī)械損傷。 ㈢ 振蕩時(shí)軸系周期性的扭力將使大軸受到嚴(yán)重扭傷，縮短運(yùn)行壽命。 ㈣ 滑差周期性的變化使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生差頻的感應(yīng)電流，將造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。 ㈤ 大型機(jī)組與系統(tǒng)的振蕩可能導(dǎo)致系統(tǒng)解列甚至崩潰。 ? 第三部分特性是電抗線，圖中③，它把動(dòng)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(guò)四個(gè)區(qū)時(shí)位于電抗線以下，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)，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(dòng)作于報(bào)警信號(hào) , 也可動(dòng)作于跳閘。 ? 失步保護(hù)可以識(shí)別的最小振蕩周期為 120ms。 Rj x0Z cZ aZ bO LUO RI RI L3211DLR 失步保護(hù)阻抗元件計(jì)算采用發(fā)電機(jī)正序電壓、正序電流，阻抗軌跡在各種故障下均能正確反映。保護(hù)采用三元件失步繼電器動(dòng)作特性 , 如圖所示： 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(gè)區(qū) OL、 IL、 IR、 OR，阻抗軌跡順序穿過(guò)四個(gè)區(qū)（ OL→IL→IR→OR 或 OR→IR→IL→OL ），并在每個(gè)區(qū)停留時(shí)間大于一時(shí)限，則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩。每順序穿過(guò)一次，保護(hù)的滑極計(jì)數(shù)加 1，到達(dá)整定次數(shù)，保護(hù)動(dòng)作。 失步繼電器分析 Rj x0Z cZ aZ b區(qū)外失步 振蕩中心在區(qū)外且失步時(shí) 測(cè)量阻抗軌跡示意圖 振蕩中心在區(qū)內(nèi)且失步時(shí) 失步繼電器分析 Rj x0Z cZ aZ b區(qū)內(nèi)失步 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)定值 序號(hào) 定值名稱 定值范圍 整定步長(zhǎng) 1 阻抗定值 ZA – Ω Ω 2 阻抗定值 ZB – Ω Ω 3 阻抗定值 ZC – Ω Ω 4 靈敏角 – 176。 176。 5 透鏡內(nèi)角 – 176。 176。 6 區(qū)外滑極數(shù)整定 11000 1 7 區(qū)內(nèi)滑極數(shù)整定 11000 1 8 跳閘允許電流 （按主變高壓開(kāi)關(guān)側(cè) TA二次電流整定） – A A 9 跳閘控制字 0000 FFFF 以下是運(yùn)行方式控制字整定 ‘ 1’表示投入， ‘ 0’表示退出 1 區(qū)外失步動(dòng)作于信號(hào) 0， 1 2 區(qū)外失步動(dòng)作于跳閘 0， 1 3 區(qū)內(nèi)失步動(dòng)作于信號(hào) 0， 1 4 區(qū)內(nèi)失步動(dòng)作于跳閘 0， 1 失步保護(hù)邏輯框圖 失步元件動(dòng)作閉鎖元件1amp。失步保護(hù)軟壓板投入失步保護(hù)投跳閘 失步保護(hù)跳閘失步保護(hù)硬壓板投入amp。失步保護(hù)投信號(hào)amp。失步保護(hù)報(bào)警tt失步保護(hù)起動(dòng)amp。九 發(fā)電機(jī)功率保護(hù) 逆功率保護(hù) 由于各種原因?qū)е率ピ瓌?dòng)力 , 發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行 , 此時(shí) , 為防汽輪機(jī)葉片、燃?xì)廨啓C(jī)齒輪損壞 , 需配置逆功率保護(hù)。發(fā)電機(jī)功率用機(jī)端三相電壓、發(fā)電機(jī)三相電流計(jì)算得到。 逆功率保護(hù)動(dòng)作判據(jù) : P ≤ RPzd 逆功率保護(hù)設(shè)兩段時(shí)限 , 可通過(guò)控制字投退。 Ⅰ 段發(fā)信號(hào) , 固定延時(shí)為10S。 Ⅱ 段定值可整定 , 延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)出口。 逆功率保護(hù)定值范圍 % 10% Pn, Pn為發(fā)電機(jī)額定有功功率。延時(shí)范