【正文】 子二次諧波電壓閉鎖定子二次諧波電壓元件 =amp。轉(zhuǎn)子一點接地邏輯圖 轉(zhuǎn)子二點接地邏輯圖 七 發(fā)電機失磁保護 ? 發(fā)電機的失磁故障是指發(fā)電機的勵磁全部消失或部分消失的故障。引起發(fā)電機失磁的原因是轉(zhuǎn)子繞組的故障、勵磁機的故障、自動滅磁開關(guān)的誤跳閘、半導體勵磁系統(tǒng)中某些元件的損壞或回路故障以及誤操作。 ? 發(fā)電機失磁對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響 : ⒈ 發(fā)電機從原先向系統(tǒng)輸出無功功率 Q1到需從系統(tǒng)吸收無功功率 Q2，系統(tǒng)將出現(xiàn)的無功差額 Q1+Q2。發(fā)電機的容量在系統(tǒng)中占的比重越大，對系統(tǒng)的影響也越大。如果系統(tǒng)沒有足夠的無功儲備，則無功嚴重的缺額將造成機端和電力系統(tǒng)中鄰近的某些點的電壓嚴重下降甚至可能導致系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。 ⒉ 由于電壓下降，系統(tǒng)中其它發(fā)電機在自動調(diào)整勵磁裝置的作用下將增加其無功輸出，這可能導致發(fā)電機、變壓器、線路的過電流。如果因此造成它們保護的誤動將進一步擴大事故。 ? 失磁對失磁發(fā)電機的影響 : 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)子的局部過熱甚至灼傷。 ⒉ 定子電流的增大將造成定子過熱。 ⒊ 在異步力矩的作用下發(fā)電機將產(chǎn)生振動。水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機由于設(shè)計的異步平均轉(zhuǎn)矩的最大值較小，縱軸（ d）和橫軸（ q）的不對稱程度更大。因而如果在重負荷下失磁會造成機組的嚴重振動而危及機組的安全。 ? 發(fā)電機允許失磁運行的條件 : 如果系統(tǒng)有充足的無功儲備，失磁后系統(tǒng)電壓不致嚴重下降的話發(fā)電機可以不解列。但要將負荷減到 40~50%的額定負荷，以減小轉(zhuǎn)差率 s。這樣，允許失磁機組運行 15~30分鐘。 t 0t 2t 1t0: 正常運行 t1: 進入靜穩(wěn)圓 t2:進入異步圓 發(fā)電機機端正序測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)電機機端正序電壓，電流量取發(fā)電機中性點正序電流。動作方程為： XA：對于靜穩(wěn)邊界圓，可按系統(tǒng)阻抗整定，對于異步阻抗圓， XA= X39。d； XB：隱極機一般取 Xd ＋ X39。d，凸極機一般取 （ Xd＋ Xq） + X39。d。 ? 對于阻抗判據(jù)，可以選擇與無功反向判據(jù)結(jié)合： Q － Qzd ? 對于靜穩(wěn)阻抗繼電器，特性如圖 1，圖中陰影部分為動作區(qū)，圖中虛線為無功反向動作邊界。 ? 對于異步阻抗繼電器，特性如圖 2。 ? 阻抗繼電器輔助判據(jù)： ≥6V U2 （發(fā)電機額定電壓）。 ≥ （發(fā)電機額定電流）。 ?????? 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)電機機端三相電壓。三相同時低電壓判據(jù)： Upp Ulezd 對于取自母線電壓， TV斷線時閉鎖本判據(jù)。取自機端三相電壓，一組 TV斷線時自動切換至另一組正常 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)電機的變勵磁電壓判據(jù) Ur Krel*Xdz* ( P – Pt ) * Uf0 式中 Xdz=Xd+Xs， Xd為發(fā)電機同步電抗標幺值， Xs為系統(tǒng)聯(lián)系電抗標幺值。 P為發(fā)電機輸出功率標幺值 Pt為發(fā)電機凸極功率幅值標幺值 對于汽輪發(fā)電機 Pt=0 對于水輪發(fā)電機 Pt= * ( 1/Xqz 1/Xdz ) Uf0為發(fā)電機勵磁空載額定電壓有名值 Krel為可靠系數(shù) ? 失磁故障時如 Ur突然下降到零或負值，勵磁低電壓判據(jù)迅速動作（在發(fā)電機實際抵達靜穩(wěn)極限之前），失磁或低勵故障時， Ur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、失磁故障將導致機組失步，失步后 Ur和發(fā)電機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（進入靜穩(wěn)邊界圓）延時返回。 ? （ 4）減出力判據(jù)： 減出力采用有功功率判據(jù)： P Pzd 失磁導致發(fā)電機失步后，發(fā)電機輸出功率在一定范圍內(nèi)波動， P取一個振蕩周期內(nèi)的平均值。 發(fā)電機失磁保護定值 1 序號 定值名稱 定值范圍 整定步長 1 阻抗定值 1 Ω Ω 2 阻抗定值 2 Ω Ω 3 無功反向定值 – % % 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 – S S 11 II段延時 – S S 12 III段延時 – S S 13 IV段延時 – 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)電機失磁保護定值 2 以下是運行方式控制字整定 ‘ 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 0， 1 12 阻抗圓特性選擇 0， 1 0：靜穩(wěn)圓 1：異步圓 13 無功反向判據(jù)投入 0， 1 14 低電壓判據(jù)電壓選擇 0， 1 0:母線電壓 1:機端電壓 失磁保護 Ⅰ 段 ? 裝置設(shè)由四段失磁保護功能，失磁保護 Ⅰ 段動作于減出力， Ⅱ 段經(jīng)母線電壓低動作于跳閘， Ⅲ 段可動作于信號或跳閘， Ⅳ 段經(jīng)較長延時動作于跳閘。 ? 失磁保護 Ⅰ 段 用于減出力。失磁保護 Ⅰ 段投入，發(fā)電機失磁時，降低原動機出力使發(fā)電機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 I 段跳閘amp。amp。轉(zhuǎn)子低電壓元件變勵磁轉(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硬壓板投入失磁保護起動amp。amp。無功反向元件無功反向判據(jù)投入amp?！?= 1 = 1 = 1失磁保護 II段 ? 失磁保護 Ⅱ 段：發(fā)電機失磁時，主變高壓側(cè)母線電壓低于整定值（根據(jù)選擇，可取機端電壓），保護延時動作于跳閘。失磁 Ⅱ 段判據(jù)選擇時，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 II 段跳閘amp。amp。轉(zhuǎn)子低電壓元件變勵磁轉(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硬壓板投入失磁保護起動amp。amp。無功反向元件無功反向判據(jù)投入amp?！?= 1 = 1 = 1失磁保護 Ⅲ 段 ? 失磁保護 Ⅲ 段可動作于報警，也可動作于切換備用勵磁或跳閘。 定子阻抗元件t失磁保護 Ⅲ 段跳閘amp。amp。轉(zhuǎn)子低電壓元件變勵磁轉(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硬壓板投入失磁保護起動amp。amp。無功反向元件無功反向判據(jù)投入amp。t 失磁保護報警失磁保護報警投入amp。 = 1 = 1 = 1失磁保護 Ⅳ 段 失磁保護 Ⅳ 段為長延時段，只判定子阻抗元件，在減出力、切換備用勵磁等措施無效的情況下，動作于跳閘。 定子阻抗元件t失磁保護 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硬壓板投入失磁保護起動amp。amp。無功反向元件無功反向判據(jù)投入amp。 = 1八 發(fā)電機失步保護 ? 中、小型的發(fā)電機一般不裝設(shè)失步保護。當機組與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩失步時，由運行人員處理。但對于 300MW及以上的大型發(fā)電機應裝設(shè)專門的失步保護和失步預測保護。 ? 一、裝設(shè)失步保護的必要性： ㈠ 大型的發(fā)電機 變壓器組的電抗較大，如果外接系統(tǒng)是一個大系統(tǒng)，在振蕩時振蕩中心往往在機端或變壓器內(nèi)。振蕩中機端電壓周期性地大幅度地上、下變化，將導致廠用輔機的工作遭到嚴重的破壞，甚至導致全廠停機、停爐、停電。 ㈡ 當振蕩中心在機端附近時，流過發(fā)電機的最大振蕩電流接近于機端三相短路電流。如果此電流較長時間的反復出現(xiàn)將使發(fā)電機定子繞組發(fā)熱，電磁力使發(fā)電機的端部受機械損傷。 ㈢ 振蕩時軸系周期性的扭力將使大軸受到嚴重扭傷，縮短運行壽命。 ㈣ 滑差周期性的變化使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生差頻的感應電流，將造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。 ㈤ 大型機組與系統(tǒng)的振蕩可能導致系統(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)時位于電抗線以下，則認為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)，位于電抗線以上，則認為振蕩中心位于發(fā)變組外，兩種情況下滑極次數(shù)可分別整定。 ? 保護可動作于報警信號 , 也可動作于跳閘。 ? 失步保護可以識別的最小振蕩周期為 120ms。 Rj x0Z cZ aZ bO LUO RI RI L3211DLR 失步保護阻抗元件計算采用發(fā)電機正序電壓、正序電流，阻抗軌跡在各種故障下均能正確反映。保護采用三元件失步繼電器動作特性 , 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)停留時間大于一時限，則保護判為發(fā)電機失步振蕩。每順序穿過一次，保護的滑極計數(shù)加 1，到達整定次數(shù)，保護動作。 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 測量阻抗軌跡示意圖 振蕩中心在區(qū)內(nèi)且失步時 失步繼電器分析 Rj x0Z cZ aZ b區(qū)內(nèi)失步 發(fā)電機失步保護定值 序號 定值名稱 定值范圍 整定步長 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)外失步動作于信號 0， 1 2 區(qū)外失步動作于跳閘 0， 1 3 區(qū)內(nèi)失步動作于信號 0， 1 4 區(qū)內(nèi)失步動作于跳閘 0， 1 失步保護邏輯框圖 失步元件動作閉鎖元件1amp。失步保護軟壓板投入失步保護投跳閘 失步保護跳閘失步保護硬壓板投入amp。失步保護投信號amp。失步保護報警tt失步保護起動amp。九 發(fā)電機功率保護 逆功率保護 由于各種原因?qū)е率ピ瓌恿?, 發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C運行 , 此時 , 為防汽輪機葉片、燃氣輪機齒輪損壞 , 需配置逆功率保護。發(fā)電機功率用機端三相電壓、發(fā)電機三相電流計算得到。 逆功率保護動作判據(jù) : P ≤ RPzd 逆功率保護設(shè)兩段時限 , 可通過控制字投退。 Ⅰ 段發(fā)信號 , 固定延時為10S。 Ⅱ 段定值可整定 , 延時動作于停機出口。 逆功率保護定值范圍 % 10% Pn, Pn為發(fā)電機額定有功功率。延時范