发电机失步保护

阐述发电机失步的原理及双遮挡器原理失步保护的整定计算

摘要：阐述南海发电一厂220kV出线同杆并架双回线，电网调度为确保电网系统稳定性，电厂投入发电机组失步保护的必要性；以及着重介绍了基于双遮挡器原理的发电机组失步保护整定值计算方法。

关键词：振荡；失步保护；双遮挡器；整定计算

0 引言

2013年中旬，中调转发了电网总调《电厂安全稳定防线优化方案讨论会议纪要》，并要求我厂在具体时间内完成对机组失步保护定值优化调整工作，具体原则如下：1 ）机组失步保护整定范围延伸至电厂送出线路对侧变电站，即延伸至 220kV 对侧变电站；2 ）为分散动作风险，机组滑极次数定值分两轮整定。即不重要机组定义为第一轮跳闸对象，重要机组为第二轮跳闸对象，后者滑极次数需比前者大。 由于我厂无装设失步解列装置， 2台机组发变组保护亦无配置失步保护（机组为200MW发电机，可不配置发电机失步保护），按中调通知要求需进行机组失步保护定值整定并投入。

1 针对我厂220kV出线同杆并架双回线，发电机组失步保护投入的必要性

广东电网调度对全网电厂送出线路（同杆双回线）故障的稳定性进行核算，针对我厂220kV出线（新南甲线、新南乙线为同杆双回线）分析研究，当两回线路同时或相继出现一回线路三相永跳故障与另一回线路单相瞬时故障现象时，线路电抗增加，回路的综合电抗XΣ变大，根据公式:

PE=sinXEUA (1-1)

AE:发电机电动势；

U:无穷大系统母线电压；

XΣ:包括发电机电抗在内的发电机到无穷大系统母线的总电抗；

δ:发电机电动势EA与无穷大系统电压U之间的功角；

PE : 功率极限值。

功率极限值将变小，功角特性将由图曲线1变为曲线2，如图1-1所示。[1]

图1-1 系统故障时的功角特性曲线

在切除线路的瞬间，XΣ的增大以及发电机由于机械惯性，转速不变，功率角不变δ，由公式1-1可知，这时原动机供给发电机的功率仍为Pm，发电机的对外输出功率PE却减少了，此时发电机的运行点将由曲线1的a点落到曲线2的b点上，但是b点运行时，功率是不平衡的。

发电机失步保护 1 保护原理 失步保护反映发电机机端测量阻抗的变化轨迹，动作特性为双遮挡器。失步保护能可靠躲过系统短路和稳定振荡，并能在失步开始的摇摆过程中区分加速失步和减速失步。图一为其动作特性及过程图。图二为保护逻辑图： RjX0区I区II区III区IV区4312IV区III区II区0区XBR4R3XAI区减速失步tX0加速失步R1R2 图一 发电机失步保护动作特性及过程图 机端测量阻抗失步类型判据加速失步减速失步累计次数&bI

Uca 发电机TA Ia Ib Ic 2.2 出口信号定义 发电机加速失步 发电机减速失步 发电机失步跳闸 TV断线 2.3 出口跳闸定义（方式） 发电机失步跳闸 2.4 保护出口压板定义 发电机失步跳闸 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。 2.5 定值整定 定值名称 定值符号 定值 单位 电抗定值 Xt Ω 阻抗区边界 R1 Ω 阻抗区边界 R2 Ω 阻抗区边界 R3 Ω 阻抗区边界 R4 Ω 1区停留时间 T1 S 2区停留时间 T2 S 3区停留时间 T3 S 4区停留时间 T4 S 滑极次数 N 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 点击进入发电机阻抗原理式失步保护监视界面，可监视保护定值，机端阻抗计算值等有关信息。 3 加速失步、减速失步测试 3.1 外加三相对称电压和三相对称电流，装置显示阻抗计算值 是否正确（打“√”表示）：正确 □ 错误 □ 3.2 失步特性测试 一般保护定义失磁保护动作，即刻闭锁失步保护；那么在测试失步特性前，请暂时修改失磁保护阻抗特性圆定值，确保测试失步特性时不会进入失磁阻抗圆。 模拟发电机由正常运行转为失步工况：外加三相对称电压和三相对称电流，初始电抗应大于Xt，初始阻抗在第一象限，改变电压和电流的夹角，由第一象限滑落于第四象限，依次通过0区－I区－II区－III区－IV区，发加速失步信号，如果滑极次数为1，发失步跳闸信号且出口跳闸；如果滑极次数大于1，则需快速返回0区，再由0区－I区－II区－III区－IV区。改变角度的速度不宜过快，也不宜过慢，总个过程需在5秒内完成。减速失步则从IV区开始，试验方法类前。 失步特性测试完毕，请恢复定值 加速失步信号正确发出时打√ 减速失步信号正确发出时打√ 滑极失步正确时打√ 4 短路故障测试 当阻抗突然变化模拟短路故障，保护应不动作 是否正确（打“√”表示）：正确 □ 错误 □

发电机失步保护原理

嘿，咱今天来聊聊发电机失步保护原理这档子事儿。

你说这发电机啊，就好比是一辆奔跑在电力大道上的汽车，得稳稳当当的跑才行。那失步呢，就像是这辆车突然跑偏了，这可不得了哇！

发电机正常工作的时候，那电流啊、电压啊啥的都乖乖的，按部就班地干活。可要是出了问题，就像一个调皮的孩子开始捣乱啦。失步的时候，发电机的转子和定子之间的同步关系就被打破了，就好像两个人跳舞，节奏突然乱套了。

这时候就得靠失步保护出马啦！它就像是一个机灵的交警，时刻盯着路况呢。它通过检测各种信号，比如电流啦、电压啦、相位啦等等，一旦发现有失步的迹象，马上就采取行动。

你想想看，要是没有这个保护，那发电机不就像脱缰的野马一样，到处乱撞啦？那后果可不堪设想啊！咱家里的电灯可能忽明忽暗，电器说不定还会被烧坏呢。

失步保护的原理呢，其实也不复杂。它就像是一个聪明的卫士，能分辨出正常和不正常的状态。它会根据设定的标准和算法，来判断是不是真的失步了。一旦确定，那就赶紧采取措施，比如发出警报啊，或者直接让发电机停下来，免得造成更大的损失。

这就好比你走路，要是发现前面路不对劲，你不得赶紧停下来或者换条路走啊？不然一脚踩空掉进坑里咋办？

而且啊，这失步保护还得够灵敏才行。不能等问题都很严重了才反应过来，那就晚啦！就像火灾报警器，要是等火烧起来很大了才响，那还有啥用呢？

咱再打个比方，失步保护就像是一个球队的守门员，得时刻保持警惕，不能放过任何一个可能的危险球。只有这样，才能保证整个电力系统的安全稳定运行呀！

总之呢，发电机失步保护原理虽然听起来有点专业，但其实也不难理解。它就是为了保证我们的电力供应稳稳当当的，让我们能安心地用电。所以啊，可别小看了它哟！这可是关乎我们日常生活的重要东西呢！你说是不是？

发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调

摘要 发电机的失磁保护和失步保护对于发电机而言非常重要，一般而言，两种保护的依据都是故障时的阻抗变化轨迹特性，因此两者在某些阻抗区域的动作会有重叠，从而造成失磁保护和失步保护的逻辑运算冲突。本文从发电机失磁保护和失步保护的分析出发，进而探讨了发电机失磁保护和失步保护的冲突，最后提出了两种保护的协调方案。

关键词 失磁保护；失步保护；冲突

中图分类号tm341 文献标识码a 文章编号

1674-6708（2012）78-0035-02

目前，大部分的发电机在某种程度上都允许一定的进相运行，选择的是异步圆当作失磁保护的动作阻抗区域；而失步保护所使用的动作阻抗区域则为一种叶形区域。两者的保护依据主要取决于阻抗的变化，而在实际的运用中，对于失磁保护而言除了受到了阻抗的影响也受到了其他因素的影响，比如转子电压，这个因素同时也是区分失磁故障与失步故障的一个依据。本文对发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调进行了探讨与分析，希望对相关事业有所借鉴。

1 发电机失磁保护和失步保护的分析

1.1 发电机失磁保护的阻抗动作特性分析

对于发电机的失磁保护而言，其主要依据的是阻抗的位置是否

进入了阻抗圆的判断与测量来实现对发电机失磁故障的监测，当然还包括了一些辅助依据，比如无功反向与转子电压等。（在本文中，不考虑其他方面的影响，主要在于阻抗变化的影响造成的冲突）如前文所述，失磁保护的阻抗圆采用的是异步圆，一旦发电机发生了失磁故障，发电机的端电压便无法继续维持，其输出无功也会下降，同时电流与电压夹角也会产生变化（电流相位可能减小到0度）。

当不同的发电机组出现了失磁故障，由于它们的工况不同，因此它们产生的阻抗变化轨迹也不一样（假设其轨迹在某平面坐标系中），只是有着相同的变化趋势，也就是说阻抗的坐标平面从第一象限便直接进入了第四象限，并没有穿过第二象限与第三象限。偶尔会出现一些阻抗的变化会经过第三象限的情况，但其进入的深度很小，并且进入之后又会很快返回到第四象限。