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发电机失磁
事故现象：101掉闸、“强励动作，强励限制，过负荷”、“远方跳闸动作”、“掉牌未复归”光字出现，母线电压稍有下降，无功功率表、功率因数表反指；
1)转子电流指示到零或接近于零，转子电压指示到零或升高；
2)静子电压指示降低；
3)静子电流指示升高并摆动
4)无功指示零位以下；
5)有功指示比正常值略低；
6)汽轮机的转速比额定值略有升高。
7)定子端部铁芯过热
8)转子各部温度升高
保护动作发电机失磁保护
原因：1 励磁回路开路：MK误跳闸，励磁调节装置的自动开关误动、可控硅整流元件损坏等
2励磁回路短路
3运行人员误碰
危害： 1 对发电机，引起转子和励磁回路的过热（附加温升）；定子过电流；
2 对系统，导致系统电压下降；造成系统中其他发电机或输电线过流
失磁保护判据：定子判据（阻抗判据），转子判据（低电压），系统判据（母线低电压）共同构成的具备PT断线闭锁的保护。
预防方法：加强励磁回路维护和检修工作。
浅析300MW汽轮机发电失磁故障及处理哎呀，说起 300MW 汽轮机发电失磁故障，这可真是个让人头疼但又必须得弄明白的事儿！我记得有一次，我在一个发电厂实习，就碰到了这么一出。
当时我跟着师傅在主控室值班，一切看起来都风平浪静。
突然，监控屏幕上的各种数据开始乱跳，警报声“嘟嘟嘟”地响个不停，把我吓了一跳。
师傅经验丰富，他一看就说：“不好，可能是失磁故障！”咱们先来了解一下啥是 300MW 汽轮机发电失磁故障。
简单说，就好像一台拼命干活的机器突然没了动力，发电机失去了励磁电流，磁场减弱，输出的电压和功率都不稳定了。
这就好比一个大力士突然没了力气，干活儿自然就不利索啦。
造成这种故障的原因那也是五花八门。
比如说，励磁系统出问题啦，像励磁绕组短路、开路，或者是励磁调节器故障，它就像人的大脑指挥不灵了，整个系统就乱套了。
还有可能是外部因素，比如短路、接地等故障，把正常的励磁电流给搅乱了。
那这故障出现的时候都有啥表现呢？最明显的就是发电机的输出电压迅速下降，电流也变得不稳定，像个调皮的孩子上蹿下跳。
而且啊，机组的功率因数也会发生变化，可能从正常的正数变成负数。
这时候，发电机还可能会剧烈振动，发出“嗡嗡”的声音，好像在向我们诉苦：“我不行啦，快救救我！”面对这种情况，咱们可不能慌了手脚，得赶紧采取措施处理。
首先，要迅速降低机组的有功功率，就像给一个累坏了的人减轻负担一样，让它别那么拼命干活儿了。
然后，检查励磁系统，看看是哪里出了问题。
如果是小毛病，比如某个部件接触不良，那就赶紧修好。
要是问题比较严重，像励磁绕组短路了，那就得停机检修，可不能马虎。
在处理的过程中，还得时刻关注机组的各项参数，就像照顾一个生病的病人，时刻观察他的体温、血压一样。
一旦发现情况不对劲，就得及时调整处理方案。
比如说，如果机组的振动越来越厉害，那可能就得紧急停机，以免造成更严重的损坏。
有一次，我们处理一个失磁故障，好不容易把有功功率降下来了，正准备检查励磁系统，结果发现一个关键的测量仪器坏了，数据都不准确。
电厂＃6机运行中失磁跳机事件分析报告1、事件经过（1）2月4日，＃6机04:53时发启动令，5:04时并网，5:19时切重油到位，当时有功/无功34.4MW/16.9Mvar，机组运行正常。
（2）约在5:50时，当班运行甲值代单元长（＃6机值班员因早上＃6机启机及＃5机水洗恢复安措，一个人忙不过来，经上报后、由代单元长下来协助其去＃5机做水洗恢复安措）在＃5机听见＃6机有异常声响，迅速跑到＃6机控制室，与＃6机值班员共同进行检查与处理。
查为5:49:26时＃6机跳机、MARKV发“GENERATORDIFFERENTIALTRIP”报警，发电机控制、保护盘有86G保护总出口继电器动作、失磁保护继电器动作掉牌，打印历史记录显示跳机前机组运行时有功稳定、无功波动大（当时6＃机调节器在＃2AVR工作）。
（3）6:48时，经检修确认及值长同意后，复归保护、接令开机。
6:57时机组达满速，投＃1AVR、起励正常，U发=10.7KV、U励=10V、I励=2.4A。
后改切＃2AVR，只有很轻微波动，再改切＃1AVR同样波动很小，升降电压均正常。
6:58:36时，并网正常、升降无功正常。
故障全过程历时1.15小时。
2、原因分析（1）发电机励磁调节器本身存在设备老化自动调节性能差的问题是这次跳机的主因，设备元器件陈旧、老化的问题长年以来一直没有解决好（亦是近年＃6机多次发生跳机的主要原因）。
（2）当值岗位安排没问题、但关健时刻人员不在岗，如这次无功波动时有人在岗监盘与及时采取手动调控也许就不会出现跳机。
3、防范措施（1）此设备缺陷由来已久，公司年前已明确专人、专题负责解决＃6机励磁调节器性能不稳定的问题，但必须加快改造或更换进度，要求在2月16日以前检修拿出具体方案。
（2）在问题未彻底解决前，为了保证6＃机组的安全运行，采取如下临时措施：①运行各值的生产中要重视＃6机励磁调节器的这一特殊情况，通常选1＃AVR运行，在日常的人员安排、技术培训上要有适当的考虑，关健保证不要出现跳机。
发电机低励失磁跳机故障分析
发电机低励失磁跳机故障是指发电机在运行中出现电势降低，
励磁电流不足导致发电机失去磁化，从而无法输出电能的故障。
该
故障的主要原因是励磁电路出现了故障或者励磁系统操作不当。
一、励磁电路故障
1.励磁电路接触不良
励磁电路接触不良会导致励磁电流不能正常流通，从而影响发
电机的励磁状态。
此时可检查励磁电路的连接，查看插头是否插紧、接触良好。
2.励磁电路中断
励磁电路中断会导致励磁电流无法传递给发电机，从而导致发
电机失去磁化。
此时可用万用表检查励磁电路是否断路，检查励磁
电路是否有铜垫片烧毁等问题。
3.励磁电路断线
励磁电路断线会导致励磁电流传递不畅，从而影响发电机励磁
状态。
此时可检查励磁电路是否有故障，查看接线是否接触良好。
二、励磁系统操作不当
1.励磁电流调节不当
励磁电流调节不当会导致发电机失去磁化，无法输出电能。
此
时可通过检查励磁电流是否超过额定电流、调节稳压器的设置值、
检查稳压器是否故障等方法解决。
2.励磁电源故障
励磁电源故障会导致励磁电流供应不足，从而影响发电机的励磁状态。
此时可检查励磁电源的电压是否稳定、电流是否充足等问题。
发电机低励失磁跳机故障的原因复杂，处理起来也需要技术和经验。
对于此类故障，最好请专业技术人员进行处理，以保证故障得到妥善解决，确保发电机的正常运行。
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。
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 fd (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 fd （励磁电压）快速降低，U fd (P判据可快速动作；在通常工况下失磁，U fd (P)判据动作大约比静稳边界阻抗判据动作提前1S以上，有预测失磁失步的功能。
Uf d(P )判据的动作方程为：U fd ≤K set (P-P t )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 t 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 fd ≤U fd.s et (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 fd -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1～1.5 s发失磁信号、压出力或跳闸，延时1～1.5 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行。
静稳边界阻抗判据动作特性如图2所示。
2 失磁保护逻辑方案某电厂的发电机保护采用许继电气股份有限公司生产的W F B -801A /F 型发电机保护装置（内含励磁变保护）。
W F B -801A/F装置提供三种失磁保护方案，电厂选择方案一，逻辑框图如图3所示。
同步发电机的失磁异步运行同步发电机的失磁异步运行是指同步发电机失去励磁后，仍带有一定的有功负荷，以某一滑差与电网并联运行的一种非正常运行方式，即由同步发电机转变为感应发电机的一种特殊运行方式。
同步发电机全部或部分地失去励磁是常见的一种故障。
造成发电机失去励磁的原因，可能是励磁系统中某一开关跳闸，励磁回路短路或断线及励磁机故障等。
通常发电机失磁一般能由运行人员较快地消除并恢复励磁或切换到备用励磁机运行。
如果发电机失磁立即由失磁保护动作跳闸，不仅对热力设备安全非常不利，而且机组操作复杂，容易造成温差、胀差超过规定或断油磨瓦、弯轴等严重事故。
而在电网和机组本身允许的条件下，发电机在失磁后短时间内采用异步运行方式，继续与电网并列运行且发出一定的有功功率，待运行人员手动或由自动装置自动恢复励磁进入同步运行，对保证机组和电网安全、减少负荷损失均具有重要意义。
实际电力系统中的发电机是否允许失磁异步运行，应通过具体试验确定。
1失磁的物理过程同步发电机正常运行时，从原动机输入的力矩与发电机的电磁力矩相等，发电机转子磁场与定子磁场均以同步速度旋转。
当某种原因造成励磁电源中断时，虽然励磁电压已降到零，但由于励磁回路的电感很大，转子励磁电流不能立即降到零，而是按指数规律逐渐减到零。
同步发电机的激磁电势也逐步减少，在转子上出现转矩不平衡现象，即原动机输入力矩将大于发电机电磁力矩，这个过剩力矩就会使转子加速，使δ角增大。
当励磁电流减小到某一数值时，会使δ角大于静态稳定极限角，发电机在过剩力矩作用下失去同步，进入异步运行状态。
随着励磁电势的减小，发电机从稳定的同步运行过渡到进相运行，再过渡到低励失步状态，最后到稳态的异步运行。
)/ ω)，定由于定子磁场与转子磁场间有相对速度，即有滑差s (s=(ω-ω子旋转磁场切割成闭合回路的励磁绕组、组尼绕组和其它金属导体。
并在其中感应出滑差频率的交流电势和电流。
该电流与定子旋转磁场相互作用产生异步力矩。
发电机失步原因
发电机失步是指发电机转速与系统同步转速的差异过大，导致发电机输出电压频率与系统电压频率不一致，从而造成电力系统中的故障。
常见的发电机失步原因有以下几点：
1.感应电动机起动时的暂态过程。
在感应电动机启动时，电动机转子上的电流和电势产生反转磁场，导致转子和发电机之间出现一定的相对速度，从而产生失步现象。
2.负载变化引起的电压波动。
当电力系统中的负载发生变化时，可能会导致电压波动，从而引起发电机的失步。
这种情况下，通常需要通过调整电力系统中的电容器或电感器等元件来解决问题。
3.系统频率异常。
如果电力系统中的频率异常，例如频率偏离了额定值，那么就会导致发电机的失步。
这种情况下，通常需要采取一些措施来调整系统频率，从而使发电机与系统同步。
4.机械故障。
当发电机转子的轴承、齿轮等机械部件出现故障时，也可能导致发电机的失步。
这种情况下，通常需要对发电机进行维修或更换相关部件来解决问题。
总之，发电机失步的原因有很多，需要通过分析具体情况来确定问题所在，并采取相应的措施来解决问题，确保电力系统的稳定运行。
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发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调徐 健,徐 金,王 翔(南京南瑞继保电气有限公司,江苏省南京市211100)摘要:发电机失磁和失步保护都运用故障时的阻抗变化轨迹特性作为阻抗判据,因而两者的动作阻抗区域可能会有部分重叠,造成失磁和失步保护的逻辑运算冲突。
文中提出通过修正阻抗圆或增加方向闭锁判据来解决失磁和失步保护在阻抗坐标平面第三象限可能会发生冲突的问题,具体做法是削去失磁阻抗的左半圆或者在阻抗坐标平面第三象限通过判断阻抗变化方向来防止失磁保护在失步故障时抢动。
关键词:失磁保护;失步保护;阻抗动作特性;冲突;协调中图分类号:TM772收稿日期:2006212208;修回日期:2007203227。
0 引言由于现在的发电机都允许一定程度的进相运行,一般选择异步圆作为失磁保护的动作阻抗区域。
一旦发电机的测量阻抗进入失磁保护阻抗圆且其他辅助判据也满足,则经一小的延时失磁保护即动作。
失步保护所用动作阻抗区域为一叶形区域,发电机和系统间发生失步振荡时,一旦测量阻抗变化曲线顺序穿过叶形区域的次数达到允许穿越的最大次数时,失步保护即动作,但如果阻抗变化轨迹在穿越失步区域次数不满足动作条件之前已穿进失磁异步圆并停留较长时间时,失磁保护就可能抢先动作。
失磁保护除了阻抗判据外还有其他一些判据,其中用于区分失磁和失步故障的判据是失磁保护的转子电压判据。
转子电压降低是失磁故障的一个显著特征,但对于无刷励磁机组,转子电压根本无法测得,而对于有刷励磁机组,在失磁保护的几段保护中,可能有1段或2段用户选择不采用转子电压判据,所以单独分析比较失磁和失步保护的阻抗判据还是非常有必要的。
本文研究的失步故障主要是指在发电机有励磁情况下发生的系统振荡,通过对发电机失磁和失步保护的特性进行仔细分析,提出可以协调解决2个保护冲突问题的方法[128]。
1 失磁和失步保护阻抗动作特性分析111 失磁保护阻抗动作特性发电机失磁保护主要通过判断测量阻抗的位置是否进入阻抗圆来监测发电机失磁故障,一些辅助判据包括转子电压、无功反向等。
大型发电机失磁过程及失磁保护动作特性分析摘要:在电力系统保护中,同步发电机的失磁保护是最重要的保护之一。
励磁故障涉及发电机大干扰稳定性,是一个复杂并难以解决的问题。
大型发电机失磁过程伴随着定子侧电压、电流、有功、无功,转子侧励磁电压、电流以及转差的交错变化;对失磁过程中电磁量的变化进行详细分析是改进和完善发电机失磁保护的基础。
现有的保护判据在非失磁的其他工况下均有可能误动,因此,对不同失磁保护的动作特性进行研究就十分有必要。
通过Matlab分析失磁过程中电气量的变化,对现有几种保护判据的动作特性进行分析。
关键词:发电机失磁仿真失磁保护动作特性同步发电机励磁故障分为低励和失磁,所谓低励是指实际励磁电压低于静稳极限所必需的励磁电压;失磁即为发电机完全丧失励磁[1]。
统计数据表明,励磁故障约占发电机总故障的60%以上[1～2]。
因此,更深入地研究发电机励磁故障特征,提高发电机励磁保护与控制水平,对保证机组本身和电力系统的安全稳定具有十分重要的学术意义与工程实用价值。
在电力系统继电保护中,发电机失磁保护是最为重要、复杂的保护。
目前,以定子回路参数特征为判据的失磁保护通常在阻抗平面上实现,用机端测量阻抗来反映励磁故障仍是当前同步发电机失磁保护的主流,具体可反映励磁故障后出现的如下3种状态:(1)发电机大量吸收无功;(2)功率角越过静稳定边界;(3)发电机进入稳定的无励磁运行状态,机端测量阻抗的轨迹进入异步边界。
由此可鉴别发电机是否失磁。
目前,大容量发电机失磁保护判据有3种[2～8]:(1)静稳极限阻抗圆判据;(2)静稳极限有功与最小励磁电压关系判据;(3)异步边界阻抗圆判据。
本文通过对励磁故障后发电机端的相关参数的变化进行Matlab仿真计算分析保护的动作特性,发现这些阻抗圆判据都存在一些不足。
1 发电机失磁过程定性分析2 发电机失磁过程定量分析—Matlab仿真为了定量研究发电机失磁过程,建立如图2所示仿真系统,计算各电磁量变化情况。
2005 第十届全国保护和控制学术研讨会 240 发电机失磁与失步情况分析 刘 峻1，马朝辉1，何世恩2，李 诚1 （1.甘肃电力科学研究院，兰州 730050；2.甘肃电力调度通信中心，兰州 730050）
摘要：通过对一起典型的大型汽轮发电机组失磁、失步事故数据分析，阐述了大容量发电机组失磁和失步的动作过程和其行为对电网、发电机组自身的影响，说明大型汽轮机组迅速实现失磁后短时稳态异步运行与再同步，避免引发机组、系统失步的必要性和重要性，从而达到减轻危害电力系统安全稳定运行水平的目的。 关键词：失磁；稳态异步运行；失步；发电机组安全
0 概述 发电机失磁造成的主要威胁表现在对电网和发电机自身两方面。对于电网，首先，失磁的发电机将从电网吸收大量无功功率，引起附近电网系统电压下降，若系统无功储备不足，则还会破坏负荷与各电源间的稳定运行，临近的发电机被迫增加无功输送，有可能导致发电机、主变、线路过流，使故障范围扩大；其次，失磁的发电机有功功率摆动，以及电网电压下降，可能导致发电机与电网失步，引起发电机解列导致大范围甩负荷。对于发电机组，首先，失磁的发电机转子出现差频电流，转子容易出现过热，其表层与槽楔、护环等接触面更易发生局部热损伤，定子绕组和铁芯端部也易出现过热，其次，对于高效率的大型汽轮发电机，平均异步允许转矩较小，惯性常数也相对较低，在重负荷下失磁，将有很大甚至超过额定值的电磁转矩周期性作用于发电机轴系上，而转差也周期性变化，导致机座周期性振动，发电机周期性超速，严重威胁机组安全。 对于300MW及以上容量单元接线的汽轮发电机组而言，失步后振荡中心常位于发电机－主变之间，导致厂用电压周期性下降，厂用机械不能稳定运行，危害汽轮机、锅炉等主设备安全，而重负荷下的失步振荡电流与三相短路电流可比拟，呈周期性反复出现，振荡扭转力矩也周期性作用于轴系，使发电机承受力和热的损害，形成疲劳积累，严重威胁机组寿命。失步对于系统的危害，取决于系统备用容量的大小，备用充足时发电机失步不会对系统造成严重危害，只要尽快隔离失步机组即可，而系统远端引发的振荡，发电机一般能够承受15～20个振荡周期。绝大部分失步是发电机失磁后引起的。 因此，对于大型汽轮发电机组而言，发电机因某种原因失磁后，如何掌握控制机组失磁进程，有效利用短时稳态异步运行，恢复再同步，避免机组或系统失步，消除失磁和失步过程功率或电流振荡对发电机、汽轮机、锅炉及其辅机系统的安全威胁，显著降低事故影响范围和迅速恢复正常电网运行是一项具有典型现实意义的工作。按照部颁规程要求，100MW以上汽轮发电机组必须具有短时稳态异步运行能力，300MW及以上机组同时装设专门的失磁保护和失步保护。下面结合一起典型失磁、失步事故予以讨论。
1 设备概况及故障现象 刘峻等 发电机失磁与失步情况分析 241 LCH电厂选用ABB公司的UN 5000微机型自并励励磁系统，转子额定电压365V，额定电流2575A，发变组选用许继的WFB－800型微机保护，发电机额定电压20kV，额定电流10191A。 LCH电厂的300MW发电机系哈尔滨电机厂制造的水－氢－氢内冷式间接冷却发电机，遵照说明，该型发电机事故失磁情况下若60s内快减出力至60%，再90s内降负荷至40%，之后允许短时稳态异步运行15min。实际上，分阶段快减出力需要热工DEH调节以及汽轮机、锅炉系统的协调配合，对协调控制系统快速响应水平和设备运行质量要求较高，锅炉、汽轮机及其所属辅机必须实现有序配合且无异常。此次事故下因仍在调试该功能没有投入。 LCH电厂系统接线为220kV双母带旁母方式，事故中双母并列运行，当日220kV母线运行电压高限241kV，低限230kV。 WFB－800型的失磁保护原理采用静稳边界阻抗圆加静稳极限边界励磁电压为主判据，定励磁低电压、机端电压低和系统电压低为辅判据，共分为四个时段，Ⅳ段t4，此时静稳边界阻抗圆加静稳极限边界励磁电压动作，经延时(1.5s)发信号或减出力；III段t3，此时系统电压低（<85V）和定励磁低电压(<100V) 满足，经固定延时0.2s出口全停；II段t2，此时静稳边界阻抗圆加静稳极限边界励磁电压经延时(100s) 出口程序跳闸；I段t1，静稳边界阻抗圆动作，同时机端电压低(<75V)，则经固定延时0.2s切换厂用电。失步保护采用三阻抗元件，即透镜特性阻抗元件Z1、阻挡器直线阻抗元件Z2、电抗线阻抗元件Z3等共同组成判据，均以机端视在阻抗Zj为依据判别是否滑极和滑极次数（k＝3），并确定是否区内失步，是则延时t＝1.0s，程序跳闸，否则（发电机－主变压器接线区外）延时1.0s发信号。此外，失磁保护与失步保护都受启动电流闭锁，只有定子电流超过一定值后（0.2~0.4Ie）才开放跳闸正电源，以避免并网阶段和系统短路的暂态过程引发误动。 2004年11月29日，LCH电厂＃3机组以300MW出力并网运行，在无任何征兆下，于09时04分26秒，＃3机组突然全停甩负荷。 停机后，检查保护和励磁装置报文、系统故障录波和热工ECS信息，综合分析得出，09时04分20秒FMK（灭磁开关）外部原因跳闸（报文：FCB External off），04分22秒569ms，发变组保护A柜、B柜低励失磁保护Ⅳ段动作，发信号，04分22秒702ms，发变组保护A柜、B柜低励失磁保护I段动作，切换厂用，04分26秒608ms，发变组保护A柜、B柜对称过负荷保护预告信号动作，发信号，04分26秒619ms，汽轮机电超速保护动作引起发变组保护A柜、B柜热工保护动作，全停II出口，＃3机组与电网解列甩负荷，04分26秒629ms，发变组保护A柜、B柜失步保护区内动作，程序跳闸出口，至此，＃3机组停机。 此次事故，FMK不明原因跳闸后，导致300MW汽轮机组在满负荷下完全失去励磁，构成发电机完全失磁故障，进而导致机组机端失步。这里，我们不再分析导致FMK跳闸的原因，而是就本篇主旨―机组失磁与失步动作行为与影响进行分析。
2 事故过程分析 2.1 转子电压、电流 发变组保护报文、故障录波和热工ECS事件记录见图1.和图2.。发电机在刚失去励磁（即t＝0时），转子仍处于同步运行状态，此时，虽然发电机转子电压下降到零并为负，转子励磁回路有较大的电感，转子电流没有即刻减小到零，而是呈现按指数规律衰减，由故障前2340A左右至故障后约320ms衰减到2005 第十届全国保护和控制学术研讨会 242936A，其后就基本不再减小，这可能与灭磁电阻的投入，转子呈短路状态有关。 转差的出现，将在转子绕组、转子齿部、槽契、铁轭等部件中分别感应出转差频率的交流电流，这种单相交流电流，就是发电机失去直流励磁后的交流励磁电流，该电流又建立了以同样频率相对于转子脉动的磁场，此时，定子同步旋转磁场和转子各回路电流所对应的脉动磁场相互作用形成异步电磁转矩。其各分量的总和即为总的异步电磁转矩，在失步阶段，异步转矩是随转差的增加而增大的。理论上，当原动机机械转矩与异步电磁转矩平衡，则发电机进入稳态异步运行区间，但是LCH#3发电机没有进入稳态异步运行，在故障2500ms后出现了脉动转子电压和单幅脉动转子电流，随着失步现象出现（定子电压出现振荡），脉动转子电压和电流也呈现有规律摆动，幅值此时达到最大，电压440V左右，电流近3000A左右。同时，由于汽轮机调门没有及时动作，热工DEH没有及时根据电磁功率调整机械功率，致使发电机没有进入稳态异步运行，转差进一步扩大而失步。
（图中灭磁开关辅助触点变位滞后FMK实际跳闸约80ms， 励磁变低压侧U为50Hz交流量，实际录波信息为经变送器二次输出的直流量） 图1 300MW发电机开始失磁时刻故障录波 2.2 定子电压、功率、电流和系统电压
随着转子电流衰减，定子绕组感应电势Et要对应衰减，但是并网运行的完全失磁发电机仅在失磁初始的暂态时间段内按指数衰减，随后由于转差电势的补偿作用，Et下降不规律且很缓慢，录波图也说明了这一点，定子电压在失步前3500ms才基本由额定衰减到10kV左右。根据发电机的功角特性，发电机电磁功率Pe随着Et下降而下降，而Et下降的慢则Pe也下降的慢，在失步前Pe仍然保持最低大于200MW的出力，尽管如此，电磁功率的下降在转子上引发了转矩的不平衡，原动机出现了剩余转矩驱使转子加速，因此功角δ不断变大，在δ≤90º以前，功角特性下移，sinδ的增大弥补了Et的下降，维持了Pe与Pm间的暂态平衡；δ>90º发电机进入临界失步，由于Et持续下降，功角特性持续下移，原动机机械功率持续大于电磁功率，转子在剩余转矩作用下持续加速，而最终超过同步转速运行，出现转差电势；当δ趋近于180º时，sinδ则趋近于零值，转差电势已不能补偿Et的衰减，转子进入滑极失步区域。从失磁到临界失步的时间（ts）由励磁回路时间常数T´d与失磁前有功大小决定，T´d越大与并网前有功刘峻等 发电机失磁与失步情况分析 243 越小则发电机经历的ts越长。发电机空载运行即使完全失磁也不会失步。照此可推算，该机组失磁3500ms左右，δ接近90º，约5200ms开始滑极失步， 6136ms时区内失步保护动作。
图2 300MW汽轮发电机滑极失步至全停时刻故障录波 发电机失磁后，由于需要建立工作磁通（磁化电流）和漏磁通，致使无功功率增大，而且只能从网上吸收，此时的无功受转差s影响，最大时吸收的无功值大于平均有功的2倍，所以系统需要有充足的无功储备。根据事故数据记录,失步时刻无功绝对值达到645MVar，该厂同一母线运行两台100MW机组据记录送出无功各100MVar，远大于额定无功。定子电流在同步运行时由Xd决定，失磁时由X´d决定，随着Et不断减小，转差s增大，X´d远小于Xd，导致定子电流明显持续增大，在额定有功下，定子电流必将超过最大允许值，故障之初，定子电流二次值为8.52A（额定为3.41A），随后对称过负荷保护预告信号（Iy＝3.8A，t＝5s）发，但由于热工ETS环节原因，电气减负荷的目的没有达到，在失步保护动作时刻定子电流升为13.58A，超过额定电流的3.9 倍，220kV母线压降显著增大，终于在6.5s时刻，母线电压由最初的237kV下降到190kV（依然略大于失磁保护系统低电压动作一次值187kV）。 2.3 发电机构件变化和其它设备所受影响 由于事发突然，不能取得发电机转子各部件和定子各相关部件受差频电流和扭转力矩影响的直接数据，但间接从最高转子感应电流达到近3000A（一次值）左右，定子电流达到13.58A（二次值）左右，以及区内失步达到滑极7次等数据表明发电机各相关部件均受到较大冲击。热工温度记录表明在失磁、失步过程受监视的发电机各点温度均未见明显超标，普遍低于100℃,说明作为F/F级绝缘间接冷却的发电机运行异步运行的能力较强，但由于定子端部、齿部，转子槽楔、护环、轭部等区域并未或未全部监测，因此不能完全定性。 汽轮机由于未能及时调整抽汽逆止门开度，在完全失磁下，由于转差s作用，吸收无功达到最大645MVar时，汽轮机转速达到3300rpm，电超速保护动作，汽轮机打闸联动电气热工保护动作出口机组全停，实际上从报文上看，失步区内保护动作晚于热工保护10ms出口。根据汽轮机保护定义，发电机转差必须小于3%，才不会导致超速保护启动（s≥3%）。另外，汽轮机、锅炉系统若干辅机在厂用母线电压下降低于0.9Un时跳闸。
