发电机失磁保护判据分析及改进措施

Ｑ：垫　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　水轮发电机组失磁保护动作分析与处理①　

廖欧　（华能澜沧江水电有限公司云南昆明６５０２１４）　工业技术　

摘要：就水轮发电机失磁保护动作事件，讨论失磁保护的原理及其接线方面的问题，分析失磁保护动作原因，指出发电机保护在安装调试方　面所曩露的问题，井提出整改措施。　关键词：失磁保护　静稳阻抗固　异步边界阻抗圈　中图分类号：ＴＭ３１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４一ｏ９８ｘ（２０ｌ４）ｌ０（ｂ）一ＯＯ５２—０４　１失磁保护原理　发电机励磁系统故障使励磁降低或全　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的危害。　因此，大、中型机组装设失磁保护，其主判据　可由下述判据组成。　１．１静稳极限励磁电压Ｕ　（Ｐ）主判据　该判据的优点是：凡是能导致失步的失　磁初始阶段，由于Ｕ　（励磁电压）快速降低，　Ｕ　（Ｐ判据可快速动作；在通常工况下失磁，　Ｕ　（Ｐ）判据动作大约比静稳边界阻抗判据动　作提前ｌｓ以上，有预测失磁失步的功能。　Ｕ　（Ｐ）判据的动作方程为：　Ｕｆｄ≤Ｋ　（ｐ－ｐ　）　１．２定励磁低电压辅助判据　为了保证在机组空载运行及Ｐ＜Ｐ　的轻　载运行情况下失磁时保护能可靠动作，或为　了全失磁及严重部分失磁时保护能较快出　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：Ｕ　≤Ｕ　。　（励磁低电压动作整定　值）。在系统短路等大干扰及大干扰引起的　系统振荡过程中，“定励磁低电压判据”不　会误动作。Ｕ　一Ｐ及定励磁低电压判据动作　特性曲线如图１所示。　１．３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，动作特性见下　图，发电机失磁后，机端测量阻抗轨迹由图　中第１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　１～１．５　ｓ发失磁信号、压出力或跳闸，延时　ｌ～１．５　ｓ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　

２０１２年６月第ｌ５卷第６期　贵州电力技术　２０１２，Ｖｏｌ，１５，Ｎｏ．６　ＧＵＩＺＨＯＵ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　专题研讨　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｒｅｐｏｔｓ　

发电机进相试验引起失磁保护动作分析　陈和龙　（贵州创星电力科学研究院有限责任公司，贵州贵阳５５０００２）　摘要：介绍了一起发电机进相试验引起失磁保护动作的事件，由此分析比较了发电机失磁保护采用不同的阻抗圆　定值对发电机进相深度的限制情况，提出用发电机励磁低励限制曲线整定来防止发电机失磁保护由于发电机进相　误动作的方法。　关键词：发电机；进相；失磁保护；低励限制　文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１２）６—００３４—０４中图分类号：ＴＭ７７文献标识码：Ｂ　根据南网规定，新投运的发电机组需做发电　机进相试验，达到要求的进相深度，才能投入商　业运行。在影响发电机进相深度的诸多因素中，　唯有发电机静稳曲线的限制条件需要通过计算　后才能校核。因此正确计算发电机在某一有功　功率下的最大进相深度，对于防止在进相试验时　发电机失磁保护的误动作，引起机组停机有很大　的安全和经济效益。以贵州兴义电厂２号发电　机组进相试验时的实际情况为例，分析了具体的　计算方法。　１进相试验概括　２号发电机有功功率在３８０ＭＷ时，进行发电机进　相试验。当进相约一１８０Ｍｖａｒ时，发电机失磁保护动　作。查看保护动作报告，保护动作时发电机机端相电　压５４．６０Ｖ，机端相电流２．５８Ａ，无功功率一３０．５７％，有　功功率６４．１１％，转子电压１５２．１Ｖ。　兴义电厂采用的是南瑞继保电气有限公司的　ＲＣＳ一９８５Ｂ型发变组保护装置。检查保护装置失磁　保护主要定值如表１。发电机及系统参数如表２。　表ｌ　失磁保护定值（阻抗采用静稳特性圆）　

表２发电机及系统参数　参数（　）（容　ｖ　￣系统－ｉ　１０　００　ＭＶ　Ａ）　标么值　２．２７　０．１４６　０．１０３６　２失磁保护原理　失磁保护反应发电机励磁回路故障引起的发电　机异常运行工况。在进相试验时失磁Ｉ段、Ⅲ段动　作。保护逻辑如图１，其动作判据有三个：转子低电　压、反向无功、定子侧阻抗（减出力判据整定不投，　失磁Ｉ段和失磁Ⅲ段主要动作判据相同，以失磁Ｉ　段逻辑图为例。）。　要使失磁保护动作，必须同时满足以上逻辑框　图所示的三个动作条件。　２．１反向无功　只要发电机进相深度达到无功反向定值，反向　．３４．　无功自动满足。　２．２转子低电压　转子低电压判据分空载时转子低电压和负载时　变励磁转子低电压，在进相试验过程中主要考虑变　励磁转子低电压。　计算公式：　Ｐ—Ｐ　Ｕｆｄ．。　׉×　（１）　Ｕｎ　式中：Ｕ　。。为变励磁动作电压计算值，　为转　子低电压判据系数，　为发电机空载励磁电压，Ｐ　为发电机实际有功功率，Ｐ　发电机凸极功率，汽轮　发电机为０，Ｓ　为发电机视在功率。　根据给定失磁保护定值，在发电机带有功功率　Ｐ时的低励磁动作电压为：　．。　＝２．０３×ｌ４６．２×　＝０＿４４Ｐ（２）

浅谈发电机失磁保护

摘要：发电机失磁时会对发电机和电力系统产生巨大危害；本文分析了发电机失磁时对系统和发电机本身所产生的危害，介绍了发电机失磁保护的原理，使我们对发电机失磁及失磁保护有了一个系统的了解，为深入研究发电机失磁保护提供一定的帮助。

关键词：发电机；失磁保护；危害

1发电机失磁的危害

发电机失磁是指正常运行的发电机励磁电流全部或部分消失的现象。引起发电机失磁原因有：励磁机故障、灭磁开关误跳闸、转子绕组以及转子回路发生故障、运行人员误操作、半导体励磁系统中某些元件的损坏等等。失磁是发电机常见故障形式之一，特别是大型发电机组，由于励磁系统环节较多，因而也增加了发生失磁的机率。发电机发生失磁以后，励磁电流将逐渐衰减至零，发电机的感应电势Ed随着励磁电流的减小而不断减小，电磁转矩将小于原动机的转矩，因而使转子加速，导致发电机功角增大。当发电机功角超过静稳极限角时，发电机将会与电力系统失去同步。发电机失磁后将从系统中吸取一定的感性无功，转子会出现转差，在定子绕组中感应电势，并且定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，而无功功率反向并不断增大，在转子上会有差频电流产生，整个系统的电压可能会下降，某些电源支路也会产生过电流，发电机的各个电气量不断摆动，严重威胁发电机和整个电力系统的安全稳定运行。

1.1 失磁对电力系统的危害，主要表现在以下几个方面

（1）低励或失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起系统电压下降，如果电力系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点电压低于允许值，破坏负荷与各电源间的稳定运行，甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。

（2）当一台发电机发生低励或失磁后，由于电压下降，电力系统中的其他发电机，在自动调整励磁装置的作用下，将增加其无功功率输出，从而使这些发电机、输出变压器或线路过电流，其后备保护(过电流保护)可能动作而跳闸，使故障范围扩大。

第２７卷增刊（２）　２　０　０　８年１　１月　四川水力发电　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｖｏ１．２７，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（２）　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．，　２　０　０　８　

一例电网故障引发机组失磁保护　

动作案例的分析与处理　

栗建峰，　李建清，　冷容　（国电大渡河公司龚嘴水力发电总厂，四川乐山６１４９００）　

摘要：介绍了一例２２０　ｋＶ系统故障导致１台发电机组失磁保护动作的案例，分析出在系统故障时励磁调节器误判为“　故障”而导致通道切换，从而造成机组失磁保护动作；对励磁调节器“　故障”判据进行了分析，提出了改进方法。　关键词：失磁保护动作；励磁调节器；“ＰＴ故障”判据；电网故障；分析与处理　中图分类号：　ｒＶ７３７；ＴＶ７３４；ＴＶ７３８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－２１８４（２００８）增２－００２４－０４　

１　引　言　２００７年４月，某电厂２２０　ｋＶ一条出线的相　邻线路末端发生故障（图１），变电站内的保护因　

５Ｆ　

ｌ　７Ｆ　Ｉ　故未跳开断路器７　ＤＬ切除故障，从而导致断路器　３　ＤＬ、５　ＤＬ同时越级动作切除故障。在此期问，　

电厂一台机组（６　Ｆ）失磁保护动作跳闸。　

图１　２２０　ｋＶ系统故障不意图　２　系统故障时电厂的运行方式及设备主要参数　号，但ｃ通道的跟踪速度比Ｂ通道慢很多。　

电厂机组为可控硅自并励励磁方式，励磁调节　电厂５Ｆ、６Ｆ机组为扩大单元接线方式，通过　

器有Ａ、Ｂ、ｃ　３个通道（即３套），其中Ａ、Ｂ通道为３Ｂ主变接到２２０　ｋＶ系统；７Ｆ机组为单元接线方　电压闭环的微机调节器，Ｃ通道为电流闭环的模拟式，通过４Ｂ主变接到２２０　ｋＶ系统。２２０　ｋＶ系统　

式电子电路调节器；正常运行时，Ａ通道主用，Ｂ通故障时５Ｆ机组停机备用，仅６Ｆ、７Ｆ两台机组运　道控制信号跟踪Ａ通道，Ｃ通道跟踪主用控制信行。设备主要参数如表１所示。　表ｌ设备主要参数表　

３机组保护动作分析　

３．１机组保护动作情况　２２０　ｋＶ系统故障期间，６Ｆ机组失磁保护动作