发电机失磁保护介绍(材料详实)

发电机失磁保护本文主要介绍发电机失磁产生的影响、发电机失步爱护、发电机逆功率爱护以及发电机过电压爱护。

一、发电机失磁产生的影响需要从电网中汲取很大的无功功率以建立发电机的磁场，所需无功功率的大小主要取决于发电机的参数以及实际运行的转差率。

由于从电力系统中汲取无功功率将可能引起电力系统电压下降，假如电力系统的容量较小或无功功率的储备不足，可能使失磁发电机的机端电压、升压变压器高压侧的母线电压或其它邻近点的电压低于允许值，从而破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可能因电压崩溃而使系统瓦解。

由于失磁发电机汲取了大量的无功功率，因此为了防止其定子绕组的过电流，发电机所能发出的有功功率将较同步运行时有不同程度的降低，汲取的无功功率越大，则降低越多。

失磁后发电机的转速超过同步转速，因此，在转子励磁回路中将产生差频电流，因而形成附加损耗，使发电机转子和励磁回路过热。

明显，当转差率越大时，所引起的过热也越严峻。

失磁后会引起发电机组的振动，凸极机振动更厉害。

二、发电机失步爱护这部分主要介绍什么是发电机失步爱护、失步爱护要求、失步爱护构成原理和出口方式。

定义：当系统受到大的扰动后，发电机或发电机群可能与系统不能保持同步运行，即发生不稳定振荡，称失步。

失步爱护要求：①失步爱护装置应能鉴别短路故障和不稳定振荡，发生短路故障时，失步爱护装置不应动作。

②失步爱护装置应能尽快检出失步故障，通常要求失步爱护装置在振荡的第一个振荡周期内能够检出失步故障。

③检出失步故障实行跳闸时，从断路器本身的性能动身，不应在发电机电动势与系统电动势夹角为180°时跳闸。

④失步爱护装置应能鉴别不稳定振荡和稳定振荡(通常发电机电动势与系统电动势间相角摆开最大不超过120°时为稳定振荡，即是可恢复同步的振荡)，在稳定振荡的状况下，失步爱护不应误动作。

失步爱护构成原理：利用两个阻抗继电器先后动作挨次反应发电机机端测量阻抗的变化。

出口方式：推断为减速失步时，发减速脉冲；推断为加速失步时，发加速脉冲；经过处理仍旧处于失步状态时，就动作于解列灭磁。

发电机失磁故障是指发电机的励磁突然消失或部分消失。

对于失磁的原因有：转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、及回路发生故障等。

当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减至零。

由于发电机的感应电势Ed 随着励磁电流的减小而减小，因此，其励磁转矩也将小于原动机的转矩，因此引起转子加速，使发电机的功角δ增大。

当δ超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步。

发电机失磁后将从系统中吸取感性无功供给转子励磁电流，在定子绕组中感应出电势。

在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率为ff－fs（fs为系统频率、ff为发电机频率）的电流，此电流产生异步制动转矩，当异步转矩与原动机转矩达到平衡时，即进入稳定的异步运行。

当发电机异步运行时，将对发电机及电力系统产生巨大的应影响。

⑴需要从系统中吸收很大的无功功率以建立发电机磁场。

⑵由于从电力系统中吸收无功功率将引起电力系统的电压下降，如果电力系统的容量较小或无功储备不足，则可能使失磁的发电机端电压、升压变压器高压侧的母线电压、及其它的临近点的电压低于允许值，从而破坏了负荷与电源间的稳定运行，甚至引起电压崩溃而使系统瓦解。

⑶由于失磁发电机吸收了大量的无功功率，因此为了防止其定子绕组的过电流，发电机所发的有功功率将减少。

⑷失磁发电机的转速超过同步转速，因此，在转子及励磁回路中将产生频率为ff－fs的交流电流，因而形成附加的损耗，使发电机转子和励磁回路过热。

对于水轮机，①其异步功率较小，必须在较大的转差下运行，才能发出较大的功率。

②由于水轮机的调速器不够灵敏，时滞大，乃至可能在功率未达到平衡时就以超速，使发电机与系统解列。

③其同步电抗较小，异步运行时，则需要从电网吸收大量的无功功率。

④其纵轴和横轴不对称，异步运行时，机组震动较大等因素的影响，因此发电机不允许失磁。

因此必须加装失磁保护。

1 发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。

由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。

实验五 发电机失磁保护一、实验目的1. 理解失磁保护的动作原理；2. 掌握失磁保护的逻辑组态。

二、实验原理发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，从而导致发电机与系统间失步，对机组本身及电力系统的安全造成重大危害。

因此大、中型机组要装设失磁保护。

对机端有单独断路器，较小容量的机组，失磁保护采用静稳阻抗发信号，异步阻抗出口跳机端断路器的保护方案，直接针对发电机运行情况减少异常运行时对外部系统的影响，保护带TV 断线闭锁。

(1) 失磁静稳阻抗其定值如下：a. 静稳边界阻抗主判据阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边界圆，采用0︒接线方式(ab .U、ab .I )，动作特性见图2-2所示，发电机失磁后，机端测量阻抗轨迹由图中第I 象限随时间进入第Ⅳ象限，达静稳边界附近进入圆内。

静稳边界阻抗判据满足后，至少延时1s ～1.5s 发失磁信号、压出力或跳闸，延时1s ～1.5s 的原因是躲开系统振荡。

扇形与R 轴的夹角10︒～15︒为了躲开发电机出口经过渡电阻的相间短路，以及躲开发电机正常进相运行。

需指出，发电机产品说明书中所刊载的xd值是铭牌值，用“xd(铭牌)”符号表示，它是非饱和值，它是发电机制造厂家以机端三相短路但短路电流小于额定电流的情况下试验取得的，误差大，计算定值时应注意。

b. 稳态异步边界阻抗判据发电机发生凡是能导致失步的失磁后，总是先到达静稳边界，然后转入异步运行，进而稳态异步运行。

该判据的动作圆为下抛圆，它匹配发电机的稳态异步边界圆。

保护方案的特点是：全失磁或部分失磁失步，Z1<动作，经t1=1s~1.5s延时发失磁信号，尚不跳闸，允许失磁发电机较长时间运行继续向系统输出一定有功，Z2<动作后经长延时t2=1s~300s跳闸。

框图中，虽然Z2<经t2延时单独跳闸，但不会发生因整定误差而在正常进相运行时误跳，因Z2<动作圆小，启动电流取0.3A。

t1出口发失磁信号，t2动作后作用于跳闸。

发电机失磁保护原理
发电机失磁保护原理是指当发电机磁场消失或降低时，保护装置将自动切断发电机与电网之间的连接，以防止发电机损坏。

发电机的磁场是由励磁系统提供的，一般由励磁电源和励磁绕组组成。

当发电机工作时，励磁电源通过励磁绕组产生磁场，进而激励转子产生电压。

如果由于某种原因导致励磁电源故障或励磁绕组开路，励磁电流就会中断，发电机的磁场将会消失或降低。

失磁保护装置通常是安装在励磁绕组回路中的保护继电器。

当励磁电流异常或中断时，保护继电器会检测到这种变化，并立即发出信号。

该信号可以用来切断发电机与电网之间的连接，或者触发其他措施，例如启动备用电源。

失磁保护装置的原理是基于励磁电流的监测。

一般来说，励磁电流应该维持在一个合适的范围内，如果励磁电流异常高或低，就说明励磁系统可能存在问题。

保护继电器会对励磁电流进行检测，一旦检测到异常情况，就会触发相应的保护措施。

失磁保护是发电机保护中的重要一环，可以有效地防止发电机在失去磁场的情况下继续工作，并保护发电机不受损坏。

它在发电厂、电力系统中应用广泛，提高了发电机的安全性和可靠性。

发电机失磁保护（逆无功原理）一、保护原理发电机失磁及励磁降低至不允许程度的主要标志，是逆无功和定子过电流同时出）。

失磁的危害判据有现。

逆无功原理的失磁保护主判据是逆无功（-Q）和定子过电流（I＞系统低电压（Us＜）和机端低电压（Ug＜），用来判别发电机失磁对系统及对厂用电的影响。

另外，为减少发电机失磁运行时的危害程度，采用发电机有功功率判据（P＞）。

减有功图一发电机逆无功原理失磁保护逻辑图二、一般信息2. 1 输入TA/TV定义注：对应的保护压板插入，保护动作时发信并出口跳闸；对应的保护压板拔掉，保护动作时只发信，不出口跳闸。

2.6投入保护开启液晶屏的背光电源，在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。

（注：该保护投入时其运行指示灯是亮的。

）如果该保护的运行指示灯是暗的，在“投退保护”的子画面点击投入该保护。

2.7参数监视点击进入发电机逆无功原理式失磁保护监视界面，可监视保护定值，有功功率、无功功率、发电机机端电压、系统低电压等有关信息。

三、保护动作整定值测试3.1逆无功定值测试外加三相电流和三相电压，满足过有功和过负荷条件，通过改变电流和电压的夹角来改变无功达动作值使保护出口。

记录数据。

3.2 有功功率定值测试外加三相电流和三相电压，满足逆无功和过负荷条件，增大电流达有功功率动作值使保护出口。

记录数据。

3.3 高压侧低电压定值测试在满足逆无功和过电流条件的同时，在高压侧电压输入端子CA相加电压，改变电压幅值，使t3出口灯亮。

记录数据。

3.4 机端低电压定值测试在满足逆无功和过电流条件的同时，改变机端三相电压幅值，使t2出口灯亮。

记录数据。

3.5 过负荷电流定值测试在满足逆无功和过有功功率条件的同时，增大电流达过负荷定值使t1出口灯亮。

记录数据。

3.6 过电流定值测试在满足逆无功和机端低电压条件的同时，增大电流达过电流定值使t2出口灯亮。

记录数据。

3.7 负序电压定值测试降低逆无功、过负荷、过电流及有功功率定值，同时提高低电压定值，外加三相电流和三相电压，在满足保护动作条件并有出口灯亮时，改变某一相电压幅值使负序电压计算值达整定值使保护出口灯熄灭。

发电机失磁现象及处理方法一、发电机失磁现象的定义及原因发电机失磁是指在运行中，由于某些原因，发电机磁场消失或减弱，导致输出电压降低或完全没有输出电压的现象。

常见的原因有以下几种：1.励磁系统故障：励磁系统是维持发电机正常运转的关键部件之一。

如果励磁系统出现故障，如励磁电源故障、调节器损坏等，就会导致发电机失去励磁而失磁。

2.外界干扰：在工业生产中，有时会出现外界干扰的情况，如雷击、高压线路、强电场等都可能导致发电机失去励磁而失磁。

3.绕组故障：发电机绕组是由铜线绕成的，在长期运行中容易出现断线、接触不良等故障。

如果绕组出现故障，就会导致发电机失去励磁而失磁。

二、处理方法1.检查励磁系统对于励磁系统故障造成的失磁问题，需要首先检查励磁系统是否正常。

具体方法如下：（1）检查励磁电源是否正常。

可以使用万用表检测励磁电源的电压和电流是否正常，如果不正常则需要修理或更换。

（2）检查调节器是否损坏。

如果调节器损坏，就需要进行维修或更换。

（3）检查励磁线路是否接触良好。

如果发现接触不良，就需要重新接好或更换。

2.消除外界干扰对于外界干扰造成的失磁问题，需要采取以下措施：（1）加强防雷措施，如安装避雷针、接地线等。

（2）减少高压线路和强电场对发电机的影响，可以采用隔离、屏蔽等措施。

3.修复绕组故障对于绕组故障造成的失磁问题，需要进行以下处理：（1）检查绕组是否有断线、接触不良等情况。

如果有，则需要重新焊接或更换铜线。

（2）对于绕组出现过热或烧毁现象，需要进行局部修复或更换整个绕组。

4.其他处理方法如果以上方法都无法解决失磁问题，则可能是因为发电机内部元件损坏或老化，需要进行更换或维修。

此时需要将发电机拆开检查，并根据具体情况进行维修或更换。

三、预防措施为了避免发电机失磁问题的发生，可以采取以下预防措施：1.定期检查励磁系统和绕组状态，及时发现并修复故障。

2.加强对外界干扰的防范，如加装避雷针、接地线等。

3.定期对发电机进行保养和维护，延长使用寿命。

1.发电机失磁保护失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。

由整定值自动随有功功率变化的励磁低电压Ufd(P)、系统低电压、静稳阻抗、TV断线等判据构成，分别动作于发信号和解列灭磁。

励磁低电压Ufd(P)判据和静稳阻抗判据均与静稳边界有关，可检测发电机是否因失磁而失去静态稳定。

静稳阻抗判据在失磁后静稳边界时动作。

TV断线判据在满足以下两个条件中任一条件：│Ua+Ub+Uc－3U0│≥Uset(电压门坎)或三相电压均低于8V，且0.1A<Ia<Iset(电流门坎)时判为TV二次回路断线，将失磁保护闭锁。

│Ua+Ub+Uc-3U0│≥Uset用于判别TV单相或两相断线，低压判据判断三相失压。

在电力系统短路或短路切除等非失磁因素引起系统振荡时，保护采取措施闭锁Ufd(P)，可防止保护误出口。

励磁低电压Ufd(P)判据动作后经t1（2s）发出失磁信号。

励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗判据均满足且无TV二次回路断线时经t2（6s）发出跳闸指令。

励磁低电压Ufd(P)判据、静稳阻抗、系统低电压判据均满足且无TV二次回路断线时经t3（1s）发出跳闸指令。

2.发电机过激磁保护过激磁保护是反应发电机因频率降低或者电压过高引起铁芯工作磁密过高的保护。

过激磁保护分高、低两段定值，低定值经固定延时5s发出信号和降低励磁电压（降低励磁电压、励磁电流的功能暂未用），高定值经反时限动作于解列灭磁。

反时限延时上限为5秒，下限为200秒。

3.发电机定子接地保护发电机定子接地保护作为发电机定子单相接地故障保护，由基波零序电压部分和三次谐波电压两部分组成，基波零序电压保护机端至机尾95%区域的定子绕组单相接地故障，由反映发电机机端零序电压原理构成，经时限t1（3s）动作于解列灭磁；三次谐波电压保护机尾至机端30%区域的定子绕组单相接地故障，由发电机中性点和机端三次谐波原理构成，经时限t2（5s）动作于信号。

发电机失磁保护一、什么是发电机的失磁及失磁的原因发电机正常运行过程中，励磁突然全部或者部分消失，称为发电机失磁。

发电机运行过程中突然失磁，主要是由于励磁回路断路所引起。

一般励磁回路的断路，是由于灭磁开关受振动而跳闸、磁场变阻器接触不良、励磁机磁场线圈断线、整流子严重冒火以及自动电压调整器故障等原因所引起。

二、发电机失磁的电气特征和机端测量阻抗（等有功阻抗圆、静稳极限阻抗圆和异步边界阻抗圆）特征1、发电机失磁的电气特征发电机失磁过程的特点：（1）发电机正常运行，向系统送出无功功率，失磁后将从系统吸取大量的无功功率，使机端电压下降。

当系统缺少无功功率时，严重时可能使电压降到不允许的数值，以致破坏系统稳定。

（2）发电机电流增大，失磁前送有功功率愈多，失磁后电流增大愈多。

（3）发电机有功功率方向不变，继续向系统送有功功率。

（4）发电机机端测量阻抗，失磁前在阻抗平面R——X坐标第一象限，失磁后测量阻抗的轨迹沿着等有功阻抗圆进入第四象限。

随着失磁的发展，机端测量阻抗的端点落在静稳极限阻抗圆内，转入异步运行状态。

2、发电机失磁的机端测量阻抗发电机从失磁开始到进入稳定的异步运行，一般可分为三个阶段：（1）发电机从失磁到失步前：发电机失磁开始到失步前的阶段，发电机送出的功率基本保持不变，而无功功率在这段时间内由正值变为负值。

发电机端的测量阻抗为Z=Us²/2P+jXs+ Us²/2P*ej2¢¢=tg-1Q/P式中P——失磁发电机送至无限大系统的有功功率；Q——失磁发电机送至无限大系统的无功功率；Xs——系统电抗，包括变压器和线路的电抗。

P、Us、Xs为常数，不随时间变化，而Q随时间变化，则φ也随时间变化，故在机端阻抗平面上是一个圆方程，称为等有功圆，圆心和半径分别为[Us²/2P，Xs]，Us²/2P（2）静稳极限点：设发电机的Ed与系统Us的夹角为δ。

一、失磁保护：发电机失磁不仅使定子端部发热，力矩超过允许值，发电机由送出无功变为吸收无功，严重时造成电压崩溃。

为防止事故的发生，发电机装有失磁保护，一旦失磁，直接跳闸。

大机组满载时失磁突然跳闸，从保电网的角度看，虽失去部分有功功率，但可避免电压崩溃危险。

通过大量研究并试验，证明容量不超过800MW的二级汽轮发电机若失磁机组快速减载到允许水平，只要电网有相应无功储备，可确保电网电压，失磁机组的厂用电保持正常工作的情况，失磁机组可不跳闸，尽快恢复励磁。

由于失磁异常运行受到机组设计特点、电网条件等限制，要根据本身机组特点及电网中所处的条件而决定。

发电机失磁危害：发电机失磁通常是指发电机励磁异常下降或励磁完全消失的故障。

励磁异常下降是指发电机励磁电流的降低超过了静态稳定极限所允许的程度，使发电机稳定运行遭到破坏。

失磁可能是由于励磁开关误跳闸，励磁调节器故障，转子回路某处断线等原因引起。

失磁后果：对发电机本身的影响：1）发电机输出同步电磁功率下降：发电机的同步功率是励磁电流建立的磁场所传递的有功功率，随励磁电流的减小，同步功率将相应地减小。

而定子磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为异步转矩，它们之间所传递的功率称为异步功率。

发电机在正常运行时，从汽轮机传过来的主力矩与同步力矩相平衡。

当某种原因造成励磁电流中断时，由于磁场不会消失，在短暂的时间内，转子磁场将逐渐衰减，使同步力矩逐渐减小，所出现的过剩力矩就会使转子加速，而使转子转速与定子旋转磁场的转速变得不一致。

与此同时，发电机变为欠励，从电网吸收感性无功功率，以维持气隙磁场。

由于定子旋转磁场与转子间有相对速度，即有了转差率S，于是在闭路的励磁绕组、阻尼绕组和转子的其它金属构件中感应出频率与转差率相应的交变电流。

该电流和定子旋转磁场作用产生异步力矩。

主力矩克服异步力矩过程中作功，亦可以继续向电网送出有功。

异步力矩是随S增大而增大的，而汽机又因转速升高使调速器动作而减少输给发电机的机械功率，所以当主力矩和异步力矩相等时，即达到新的异步运行平衡状态。

发电机失磁保护介绍随着电力系统的发展，发电机作为电力系统的重要组成部分扮演着不可或缺的角色。

然而，在发电机运行过程中，可能会出现失磁故障，其后果将导致发电机失去输出功率，严重时甚至会对电力系统的稳定性和安全性产生不可逆的影响。

因此，为了保护发电机免受失磁故障的损害，失磁保护系统成为了一个非常重要的研究方向。

本文将着重介绍发电机失磁保护的相关知识。

一、发电机失磁的原因及危害发电机失磁是指发电机磁场因某种原因突然中断或减弱，导致发电机无法产生输出电压。

发电机失磁的原因主要包括以下几个方面：1. 励磁系统故障：励磁系统是发电机产生磁场的关键部分，当励磁系统出现故障，如励磁电源故障、励磁接触器故障等，将会导致发电机失磁。

2. 绕组短路：绕组短路是另一个常见的造成发电机失磁的原因。

绕组短路可能由于绕组绝缘老化、电压突变引起，当短路出现时，将导致发电机失去输出功率。

3. 动转子故障：动转子故障也会导致发电机失磁，例如转子线圈断线、转子绝缘老化等情况。

发电机失磁后，将会产生以下危害：1. 无法输出电能：发电机失磁后，无法正常输出电能，会导致供电系统的供电能力下降，给用户的生活和工作带来不便。

2. 发电机损坏：失磁会引起发电机内部产生过大电流，导致绕组过热，严重时可能损坏绕组。

3. 电力系统稳定性下降：发电机是电力系统的重要组成部分，失磁将导致电力系统的短缺，会对系统的稳定性和安全性造成不可逆的影响。

二、发电机失磁保护的基本原理为了避免发电机失磁及其带来的危害，失磁保护系统应运而生。

发电机失磁保护系统的基本原理是监测发电机磁场的状态，在磁场丧失或减弱时，立即采取措施使发电机进入保护状态，避免其继续运行。

发电机失磁保护系统的核心是失磁保护装置，其主要功能如下：1. 实时监测电磁场：失磁保护装置通过传感器实时监测发电机的磁场强度，一旦检测到磁场中断或减弱，将启动保护措施。

2. 警告与切断信号：失磁保护装置在检测到磁场异常时，会产生警告信号以提醒操作人员，并发送切断信号以阻止发电机继续运行。

发电机失磁保护介绍1 概述同步发电机是根据电磁感应的原理工作的，发电机的转子电流（励磁电流）用于产生电磁场。

正常运行工况下，转子电流必须维持在一定的水平上。

发电机失磁故障是指励磁系统提供的励磁电流突然全部消失或部分消失。

同步发电机失磁后将转入异步运行状态，从原来的发出无功功率转变为吸收无功功率。

对于无功功率容量小的电力系统，大型机组失磁故障首先反映为系统无功功率不足、电压下降，严重时将造成系统的电压崩溃，使一台发电机的失磁故障扩大为系统性事故。

在这种情况下，失磁保护必须快速可靠动作，将失磁机组从系统中断开，保证系统的正常运行。

引起发电机失磁的原因大致有：发电机转子绕组故障、励磁系统故障、自动灭磁开关误跳闸及回路发生故障等。

2 发电机失磁过程中机端测量阻抗分析发电机从失磁开始进入稳态异步运行，一般分为三个阶段：（1）失磁后到失步前（2）临界失步点（3）异步运行阶段2.1隐极式发电机以汽轮发电机经联络线与无穷大系统并列运行为例，其等值电路与正常运行时的向量图如图1所示。

图1 发电机与无限大系统并列运行图中，d E 为发电机的同步电势，f U 为发电机机端相电压，s U 为无穷大系统相电压，I 为发电机定子电流，d X 为发电机同步电抗，s X 为发电机与系统之间的等值电抗，且有s d X X X +=∑ ，ϕ为受端的功率因数角，δ为d E 与s U 之间的夹角（即功角）。

若规定发电机发出有功功率、无功功率时，表示为jQ P W -=，则δsin ∑=X U E P sd （1） ∑∑-=X UX U E Q ss d 2cos δ（2） 功率因数角为PQ1tan -=ϕ （3） 在正常运行时，090<δ。

090=δ为稳定运行极限，090>δ后发电机失步。

1. 失磁后到失步前在失磁后到失步前的阶段中，转子电流逐渐减小，Ed 随之减小，随之增大，两者共同的结果维持发电机有功功率P 不变。

与此同时，无功功率Q 随着Ed 的减小与的增大迅速减小，按（2）式计算的Q 值由正变负，发电机由发出感性无功转变为吸收感性无功。

发电机失磁保护一，失磁保护简介发电机失磁保护是发电机继电保护的一种，是指发电机的励磁突然消失或部分消失，当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减至零，当δ超过静态稳定极限角时，发电机与系统失去同步，此时发电机保护装置动作于发电机出口断路器，使发电机脱离电网，防止发电机损坏和保护电网稳定运行，这种保护叫失磁保护。

一般的，转子回路采用电压继电器作为闭所元件，测量阻抗以临界失步圆进行整定，作为动作依据。

机端阻抗判据依据是发电机失磁保护的主要依据。

静稳判据和转子低电压判据同时满足时，发电机已失磁失稳，发机保护设备就会迅速发出失稳信号，时间达到我们设定的延时时间后就会切除发电机。

静稳判据也可单独出口切出发电机，当转子低电压超我们我们设定的保护定值时，保护装置就会发出失磁信号，当超过保护装置的范围时，发电机保护装置就会立即切除故障。

此判据可以预测发电机是否因失磁而失去稳定，从而在发电机尚未失去稳定之前及早的采取手动措施，防止事故扩大。

988发电机后备保护装置-失磁保护原理图：失磁保护原理失磁保护反应发电机励磁回路故障而引起的异步运行，采用异步阻抗圆。

动作判据为：其中：U1、I1为正序电压、电流，UN为发电机额定电压57.7V，Ie为发电机二次额定电流，Xd为发电机同步电抗标幺值，X’d为发电机暂态电抗标幺值。

为了可靠起见，增加辅助判据：U2《0.1UN，UN为发电机额定电压57.7V,只有两个判断依据同时满足要求才出口。

保护设二时限，可分别整定，一般一时限动作于减出力、切换备用励磁，二时限动作于解列灭磁。

失磁保护原理框图如下：对于大型发电机，不但要配失磁保护，还要配失步保护，发电机失步保护，我们在后面在介绍。

发电机低励和失磁是常见的故障形式。

造成低励、失磁的原因，主要是励磁回路的部件发生故障、自动励磁调节装置发生故障以及操作不当或由于系统事故造成的。

二，失磁的危害主要表现在以下几个方面：(1）低励或失磁的发电机，从电力系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降。

低励.掉磁呵护应控制的常识点：1.什么是掉磁？2.掉磁后,发电机的运行状况若何变更？或者说发电机开端掉磁（在未超出静稳极限之前）的现象？3.掉磁呵护有哪些判据？（看解释书,先记住这些判据的名称,道理可以先不看）4.发电机掉磁对体系和发电机本身有什么影响？5.发电机掉磁后,机端测量阻抗大致若何变更？（先懂得）一.界说掉磁呵护,有时刻也叫低励呵护.但从加倍确实的界说上讲,低励：暗示发电机的励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流;（发电机要向外送这么多有功,必须要有响应的励磁电流来保持,励磁电流太低,连静稳极限都保持不了的时刻,就叫低励.而掉磁：暗示发电机完整掉去励磁.发电机低励.掉磁,是罕有的故障情势,特殊是大型发电机组,励磁体系的环节比较多.增长了产生低励.掉磁的机遇.二.掉磁的进程正常运行时,转子的扭转磁场,与定子绕组中电流产生的交变磁场,两者耦合到一路,同步扭转,转子磁场起推进力的感化,定子绕组中电流产生的交变磁场起制动力的感化,两者大小相等,同步扭转,把原念头的能量,经由过程磁场传到三相体系中去.而低励.掉磁时,转子中的磁场就减小,最后没有了,相当于转子用来推进定子交变磁场扭转的磁场减小.甚至没有了,相当于将“原念头的能量”转换成“三订交换体系中的电能”的序言减小.甚至没有了,那么原念头的能量就只能转换成转子的机械能,所以转子的转速要加快.以下为填补：励磁与有功.机端电压的关系（纯属小我懂得,仅供参考）有功增长了在机端电压不变的情形下定子电流就会增长,定子电流增长的话就会使机端电压降低, 为了保持机端电压的恒定就会增长励磁电流来稳固电压,励磁电流只调节无功,但无功和有功要知足功率圆.可能会出如今无功必定的情形下有功无法调节.就是说在有功增长的情形下励磁电流会变大的有功减小的话励磁电流也会响应的减小.也就是说,增长励磁电流,可以增长发电机输出的无功Q,也会使发电机的输出电压升高;反之,则相反.而励磁电流与有功P之间无必定的接洽.差不久不多吧,有功增长会使发电机产生去磁感化,这个时刻发电机电压会降低,发电机遇掉磁,无功就要响应的增长.理论上调剂有功,无功会跟着变更,增长无功,有功不跟着无功变更.单台发电机对于无限大体系而言,发电机输出的有功.无功的表达式为如下,式中,各参数的界说与上面填补部分的界说雷同.但下式成立的前提是xd=xq（此时xdΣ=xqΣ）,即对于隐极发电机,才成立,对于凸极机,不成立.式中,P为发电机的有功,E0为发电机的机端电压;Us为体系电压,XΣ为包含发电机在内的全部体系的电抗,δ为转子磁场与定子绕组的电枢磁场的夹角（也可懂得为机端电压与无限大体系电压之间的夹角）.对于水轮发电机：d轴：直轴（横轴）,磁极轴线,转子上是一个大齿;q轴：交轴（相轴.时轴）,相邻南北极之间的中间线,都是些小齿.是以,Xd与Xq不成能完整相等,Xd＞Xq.发电机的机端电压E0与励磁电流If是成线性关系的,掉磁进程中,励磁电流减小,引起机端电压E0降低（无功功率降低）,但是掉磁后,因为转子转速加快,δ会变大（δ的转变比E0的转变慢）,在必定规模内,sinδ变大,cosδ,所以：“机端电压E0降低”与“sinδ变大”二者是互相抵偿的感化,所以在掉磁初始阶段,有功功率P先减小,后增长,往返摇动,但有功P的平均值变更不大;而无功功率Q则中断降低,甚至向体系接收无功（E0降低.cosδ降低）;因为机端电压E0降低（在超出静稳极限后,机端电压讲大幅降低）,是以,机端电流I先降低,后面有功P增长后,I也会回升.具体各电气参数如上图所示.综上,发电机开端掉磁（在未超出静稳极限之前）的现象如下：①无功功率Q在中断降低,甚至从正值变成负值;②机端电压E0在中断降低;③机端电流I在上升（先降低.后上升）;④有功功率P有摇动（先降低.后上升）,但平均值变更不大.这个时刻,发电机仍能向体系输送有功P,但因为无功Q降低,甚至接收无功,机端电压要降低,是以须要本厂其他无故障的机组,或者其他厂无故障的机组多发一些无功功率,以保持体系电压.当功角δ＞180°今后,发电机完整掉步,有功P已变成负值,即发电机接收有功,发电机在体系电压的感化下,作电念头运转,定子电枢磁场已不再是对转子磁场起制动感化,而是和转子上的原动力矩一路,合营使令发电机加快扭转,很快使δ＞360°,开端一个新的扭转周期,发电机输出的有功功率.无功功率.定子电流.转子电流和电压均呈现不合程度的振荡,但定子机端电压手体系电压的牵制,是以摇动比较安稳.三.掉磁后的发电机机端测量阻抗轨迹以下内容针对汽轮发电机而言：满负荷稳固运行时,发电机运行在A点,以掉磁开端为0s,约5s后无功功率反向,机端测量阻抗轨迹开端进入-x的第四象限;10s今后,机端测量阻抗轨迹在C区摆动;若将有功负荷减到额定功率的60%,则机端测量阻抗轨迹在D区摆动;若将有功负荷减到额定功率的40%,则机端测量阻抗轨迹稳固在B点邻近,掉磁机组进入稳固异步运行.1.掉磁初始阶段（在掉去静态稳固之前）的阻抗轨迹：等有功阻抗圆等有功的概念：前面已经剖析,在掉磁初始阶段（在掉去静态稳固之前）,发电机有功功率P固然在摇动,但其平均值差不久不多是不变的,是以叫等有功.如今就假定输出有功功率P（这里用Ps暗示）根本不变,来剖析机端测量阻抗Z的轨迹.掉磁初始阶段（在掉去静态稳固之前）的阻抗轨迹就是等有功圆,静稳极限损坏之后,阻抗轨迹才偏离等有功圆进入第三.四象限.图6-3-3给我们的启示：①假如掉磁发电机与无限大体系的衔接电抗Xs越大（即发电厂与体系接洽很单薄,远离体系中间）,则等有功圆就要沿着jx轴往上偏移,是以掉磁后的机端测量阻抗轨迹也整体往上偏移,即位于阻抗平面的上部区域,就不轻易进入第三.第四象限,而掉磁阻抗圆的动作区在第三.第四象限,所以此时掉磁呵护可能拒动.②掉磁以前,发电机带的有功Ps越大,则掉磁后机端测量阻抗轨迹圆的圆心越接近原点（从式6-6-3a可知）,掉磁后的机端测量阻抗轨迹（即等有功圆）越小,同理,就不轻易进入第三.第四象限,而掉磁阻抗圆的动作区在第三.第四象限,所以此时掉磁呵护可能拒动.2.静稳极限阻抗圆填补：对于汽轮机的静稳极限（鸿沟）阻抗圆,上面为Xs（体系接洽电抗,或者叫发电机与无限大体系的衔接电抗）,下面为-Xd,以它们为直径所作的圆.机端测量阻抗轨迹进入该圆,暗示这台发电机的静稳极限损坏了.等有功圆与静稳极限（鸿沟）阻抗圆是订交的,刚一开端掉磁,机端测量阻抗轨迹就有可能沿着等有功圆进入静稳极限（鸿沟）阻抗圆,是以,静稳极限（鸿沟）阻抗圆的动作区域较大,比异步鸿沟阻抗圆更敏锐,静稳极限方才被损坏,呵护就动作了.但是,对于汽轮机的静稳极限（鸿沟）阻抗圆,其动作区域它包含了所有象限,第四象限是同步发电机掉磁应当动作的区域,第三象限是同步电念头掉磁应当动作的区域.而在第一.二象限,除了掉磁呵护会动作外,短路故障也会动作,是以,为了防止短路时静稳极限（鸿沟）阻抗圆误动,从第二象限到第四象限整齐根直线,弄成一个偏向阻抗继电器.如P303,图6-4-5所示.而在我国,为了防止短路时静稳极限（鸿沟）阻抗圆误动,就把Xs移到零点,即机端,以零点和-Xd为弦,以静稳极限（鸿沟）阻抗圆为基本,画一个苹果圆,让这个苹果圆尽可能的跟理论上的静稳极限（鸿沟）阻抗圆挨近.我们把这个苹果园叫：准静稳极限阻抗圆.如P304所讲.无论是静稳极限阻抗圆,照样异步鸿沟阻抗圆,阻抗继电器不但是在掉磁的时刻才动作,在体系振荡.PT断线以及发电机从机端到高压体系产生相间短路.接地短路（经由渡电阻短路,过渡电阻达到必定命值）时,这些阻抗圆可能会误动.所以阻抗圆也要和“励磁低电压”等判据相合营应用,即进入阻抗圆之后,要“励磁电压低于整定值”之后,才动作.若是体系短路,为了保持体系稳固,励磁体系会主动将励磁加大,此时进入阻抗圆之后,因为“励磁低电压”等判据不知足,掉磁呵护也不会动作.详见金安桥的“静稳极限励磁电压U (P) fd主判据”金安桥掉磁呵护的几个判据1.静稳极限励磁电压U (P) fd主判据若定子机端电势E0用定子的额定电压作为基准值,再盘算它的标幺值;而转子电压U1的基准值为发电机空载的额定励磁电压,则定子机端电势E0的标幺值,就等于转子电压U1的标幺值,那么从标幺值来说,E0就是转子电压,故有功P即为转子电压乘以无限大母线电压,再比上同步电抗.所以,发电机要发出某一数目的有功P,就必须要有必定命量的励磁电压E0（转子电压,它们的标幺值相等）来保持,换句话,发电机要送某一数目的有功功率P,且体系要保持静稳极限,那么必须要有的谁人转子电压就能肯定下来.转子电压的标幺值,与有功P成一个线性关系.故,用转子低电压作为判据时,转子低电压的定值是跟着有功功率的变更而变更的.不合的有功功率,保持静稳极限所需的转子电压就有不合的定值.（但这是从稳态的状况下来说的,而在暂态进程中,这个线性关系不成立）该判据的长处是：凡是能导致掉步的掉磁初始阶段,因为U fd 快速降低,U (P) fd判据可快速动作;在平日工况下掉磁,U (P) fd 判据动作大约比静稳鸿沟阻抗判据动作提前1 秒钟以上,有猜测掉磁掉步的功效,明显进步机组压出力或切换励磁的后果.5.6.2 定励磁低电压帮助判据为了包管在机组空载运行及 Pt < P 的轻载运行情形下掉磁时呵护能靠得住动作,或为了全掉磁及轻微部分掉磁时呵护能较快出口,附加装设整定值为固定值的励磁低电压判据,简称为“定励磁低电压判据”,其动作方程为：金安桥掉磁呵护跳闸清册：静稳鸿沟阻抗判据知足后,至少延时1~1.5s 发掉磁旌旗灯号.压出力或跳闸,延时1~1.5s 的原因是躲开体系振荡.扇形与R 轴的夹角10°~15°为了躲开辟电机出口经由渡电阻的相间短路,以及躲开辟电机正常进相运行.5.6.4 稳态异步鸿沟阻抗判据发电机产生凡是能导致掉步的掉磁后,老是先到达静稳鸿沟,然后转入异步运行,进而稳态异步运行.该判据的动作圆为下抛圆,它匹配发电机的稳态异步鸿沟圆.特征曲线见图5-6-4.5.6.5 主变高压侧三雷同时低电压判据发电机掉磁后,可能引起主变高压侧(体系)电压降低,激发局部电网电压解体,是以,在掉磁呵护设置装备摆设计划中,应有“三雷同时低电压”判据.为防止该判据误动,该判据应与其它帮助判据构成“与”门出口.此判据重要断定掉磁的发电机对体系电压(母线电压)的影响.五.不雅音岩所用的南瑞PCS-985GW发电机呵护中,掉磁呵护有哪些判据？它们各有什么感化？实用于哪些场合？答：①母线（机端）低电压判据：该判据用于呵护电力体系不被掉磁故障的发电机拖垮,是一个保体系的判据;实用于体系无功储备缺少时,远离负荷中间.与体系接洽比较单薄的发电厂扶植初期,或枯水运行季候的时刻.②定子阻抗判据,包含静稳极限阻抗圆.异步鸿沟阻抗圆：该判据为掉磁故障的主判据,用于判别发电机的低励掉磁故障,延时动作于旌旗灯号或出口;个中静稳极限阻抗圆实用于“远离负荷中间,与体系接洽单薄,体系等值阻抗大”的发电厂,而异步鸿沟阻抗圆实用于“在负荷中间,与体系接洽慎密,体系等值阻抗小”的发电厂.③转子侧判据,包含转子低电压判据.发电机的变励磁电压判据（也叫静稳极限励磁电压判据）：因为在能导致掉步的掉磁初始阶段,该判据能快速动作;在平日工况下比定子抗判据动作提前1 s 以上,是以有猜测掉磁掉步的功效,明显进步机组减出力或切换励磁的后果;实用于在体系振荡.PT断线以及发电机从机端到高压体系产生相间短路.接地短路（经由渡电阻短路,过渡电阻达到必定命值）时,与定子阻抗判据合营应用,防止定子阻抗判据单独应用时误动作.④无功反向判据：该判据用于反应掉磁进程中发电机向体系倒吸无功,导致体系电压降低,用于与其他掉磁判据相合营,完美掉磁呵护的功效,增长掉磁呵护动作的靠得住性.六.发电机掉磁对发电机.体系的影响发电机掉磁对体系和发电机本身有什么影响？汽轮发电机许可掉磁运行的前提是什么？（高等技师）答：发电机掉磁对体系的影响：（1）发电机掉磁后,不单不克不及向体系送出无功功率,并且还要从体系中接收无功功率,将造成体系电压降低.（2）为了供应掉磁发电机无功功率,可能造成体系中其他发电机过电流.发电机掉磁对发电机自身的影响：（1）发电机掉磁后,转子和定子磁场之间消失了速度差,则在转子回路中感应出转差频率的电流,引起转子局部过热.（2）发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而产生振动,转差率愈大,振动也愈大.汽轮发电机许可掉磁运行的前提是：（1）体系有足够供应发电机掉磁运行的无功功率,以不至于造成体系电压轻微降低为限.（2）降低发电机有功功率的输出,使之能在很小的转差下,在许可的一段时光内异步运行.即发电机应在较小的有功功率下掉磁运行,使之不至于造成伤害发电机转子的发烧和振动.七.几道技巧判定的习题大型发电机掉磁呵护,在什么情形下采取异步鸿沟阻抗圆？又在什么情形下采取静稳极限阻抗圆？解释来由.（技师）答：在负荷中间,体系等值阻抗小的宜选用异步鸿沟阻抗圆;远离负荷中间,体系等值阻抗大的宜选用静稳极限阻抗圆.来由是：远离负荷中间的大型发电机掉磁后,机端等有功阻抗圆可能不与异步鸿沟阻抗圆订交,掉磁呵护动作慢,有可能对侧体系的后备呵护是以掉磁引起过流而先动作了,本侧掉磁呵护却还未动作,造成对侧呵护先跳闸,从而扩展变乱规模.（即在掉磁初始阶段,还未掉步时,机端测量阻抗轨迹还在等有功圆上,且阻抗轨迹正在慢慢的由第一象限向第四象限移动的时刻,因为端等有功阻抗圆可能不与异步鸿沟阻抗圆订交,掉磁呵护就不克不及提前动作,而等阻抗轨迹进入异步鸿沟阻抗圆时,机组已完整异步运行了,这时才动作跳闸,线路上的后备呵护可能早就动作了,使故障扩展.）“励磁低电压”判据为什么不克不及单独用于掉磁呵护？答：这是因为当前电力体系的容量越来越大,鄙人三更电力体系负荷较低的时刻,超高压输电线路对地电容产生的无功,会使发电机机端电压升高（即容升效应,电容电流要给发电机励磁,即发电机接收无功,处于进相运行状况）,是以不克不及不把发电机本身的励磁电压.励磁电流减小,以使发电机机端电压还能保持在正常程度,不至于过高,在励磁电压降低后,轻易使“励磁低电压”判据误动,所以,不克不及单独用于掉磁呵护,而要与其他判据合营应用.（为了抵偿高压输电线路的电容和接收其无功功率,防止电网轻负荷时因容性功率过多引起的电压升高.在线路两头装配了并联电抗器）。

发电机的失磁保护一、发电机的失磁运行及其产生的影响失磁故障指励磁突然全部消失或部分消失（低励）励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流）1 失磁原因：三种（1）励磁回路开路，励磁绕组断线 灭磁开关误动作，励磁调节装置的自动开关误动，可控硅励磁装置中部分元件损坏（2） 励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路（3） 运行人员调整等。

发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都会发生变化，且将危及发电机和系统的安全。

2 失磁后的基本物理过程：依据：功角特性关系： δsin dS Sd x x U E P +=sd Sd S S d x x U x x U E Q +-+=2cos δ （1） ↓d E T e P P .↓→不变T P P =→↑→→.δ转子加速当 090<δ 发电机未失步 ——同步振荡阶段090=δ（静稳定极限角）——临界失步状态90>δ T P P < 转子加速愈趋剧烈 异步运行阶段，这时原动机的调速装置在转子加速的影响下，使汽门关小，↓T P（2） ↓↓→Q E d 当090=δ时，sd Sx x U Q +-=2即从系统吸收感性无功功率，090>δ，吸收↑↓↑→I U Q f .图圆为发电机以不同的有功功率P 临界失步时，机端测量阻抗的轨迹，圆内为失步区。

在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率为 2s f f f -电流，（f f 发电机转速的频率，s f 系统频率） 该电流将产生异步功率ac P 当 T ac P P =即进入稳态的异步运行阶段。

3．失磁后的影响 ：对电力系统：(1) 吸收Q .↓→U 无功储备不足，将因电压崩溃而瓦解(2) 大后备保护动作，故障扩过电流其它发电机→↑→↓→Q U (3) 失磁→失步→振荡→甩负荷 对发电机（1）转子中s f f f -的差频电流→过热 （3） 转速→↑.振动二、失磁发电机机端测量阻抗的变化轨迹通常采用等有功阻抗圆。