浅谈水轮发电机失磁保护
水轮发电机组失磁保护动作分析与处理
能误 出 口而 误切 换 励 磁 或误 减 出力。
某 电厂 １ 号 机于 ２ ０ １ ３ 年６ ） １ 投运， 单 机 容
量为３ ６ ０ Ｍｗ ， 失磁 保 护 由 三 个 动 作 元 件 组成 ： 静 稳阻抗元件、 机 端 低 电压 元 件 、 励
界 附 近 进 入 圆内。
Ｕ （ Ｐ ） 判 据 动作 大约 比静 稳 边界 阻 抗判 据 动
作提 前 ｌ ｓ 以上 ， 有 预测 失磁 失步 的功 能 。 Ｕ （ Ｐ ）判 据 的 动 作 方 程 为 ： Ｕｆ ｄ ≤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
Ｑ ： 垫
Ｓｃｉ ｅｎ ｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ Ｉ ｎ ｎ ｏｖａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈｅｒ பைடு நூலகம்ｌ ｄ
工 业 技 术
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
６ ５ ０ ２ １ ４ ）
０ 。 －１ ５ 。 为了躲 开发电机出 口 经过 渡 电 （ 载 运 行情 况下 失磁 时 保 护 能可 靠动 作 ， 或 为 的夹 角１ 或减 出力） 并发 失磁 信 号， 经延时ｔ 后， 若 切 了全 失 磁 及 严 重 部 分 失 磁 时 保 护 能 较 快 出 阻 的 相 间短 路 ， 以 及 躲开 发 电机 正常 进相 运 换 励 磁 （ 或 减 出 力） 失败， 则 保 护 三 段 出 口跳 闸。 ｔ ． 延 时 是 为 了躲 开 系 统 振 荡 。 失 磁 一 段 出 口一 般 只宜 发 失 磁信 号 ， 不 宜 自动 切 换 励 磁 或 自动 压 出 力， 因“ 静稳阻 抗Ｚ ” 动作 区
水利发电机失磁判据及措施分析
水利发电机失磁判据及措施分析水力发电机在运转过程中，主要是依靠物理学中的电磁感应原理使系统中的机械能转化为电能，而一旦电磁场出现失磁现象，就会使发电系统失衡，进而对整个发电机组造成危害，因此，在发电机出现失磁现象后对其进行正确的失磁故障判定进而有效排除失磁问题是保证水力发电机组正常运行的前提条件。
文章对于发电机失磁现象产生的原因以及解决方法做出了系统分析，旨在最大限度的降低失磁现象对发电机正常运行的干扰，提高水力发电机的发电效能。
标签：励磁系统；处理原则；失磁保护判据水力发电机能够将机械能转化为电能主要是通过内部电磁场发挥作用，而保证磁场处于良好的运行状态需要通过励磁系统正常发挥其功能才能够得以实现，在励磁系统中如果电流供应出现异常情况，将会导致磁场失磁现象的发生，进而使发电机系统无法正常运转，大量无用功和有用功瞬间叠加，系统内部的电压也会迅速下降，发电系统会出现因电压不足而发生断电问题，致使发电机组无法正常运转。
解决上述问题的方法就是通过对系统采取励磁系统保护措施来保障励磁系统在运行过程中不受其他因素的干扰。
1 失磁现象的作用机理和引发的不良后果发电机的正常运转需要电磁场中转子运动所发出的电流来保持磁场系统的稳定性，当转子运行异常无法满足磁场电流供应条件时，励磁系统就会因电流的减弱或突然消失而出现故障，引发水力发电机失磁现象。
发电机在处于励磁系统失磁的状况下，通过发电机的电流会突然减弱，而其与磁场中电流的变化不同步，使得转子突然加速，产生电流激增现象，系统的电流保护系统会由于电流的突然增大而瞬间切断系统保护装置，而与此同时，由于水力发电机进入异常运转状态，会同时输送大量的无用功和有用功，使得系统整体的电压快速下降，随着无用功功率的逐渐增加，其与有用功之间的差额也逐渐增大，进而有可能引发由于电压下降而出现发电机系统断电现象，切断了系统的正常运行状态。
一旦发电机出现失磁现象，就会对整个水力发电机组运行的环境造成破坏，对其功能造成不良的影响，更为严重的是，失磁现象还有可能中断整个电力系统的电力供应，导致整个电力系统的瘫痪。
浅谈发电机失磁保护
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。
（3）一台发电机低励或失磁后，由于该发电机有功功率的摆动，以及系统电压的下降，可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统的各部分之间失步，使系统产生振荡甩掉大量负荷。
水轮发电机继电保护
水轮发电机继电保护失磁保护水轮发电机失去励磁后，一方面将从系统吸收大量的无功功率，引起电力系统的电压下降，另外发电机失磁后将过渡到异步运行，水轮发电机的异步功率较小，在异步运行时反应功率较大，而反应功率是以两倍转差变化的，因而发电机的有功功率将随反应功率而产生较大摆动，影响系统稳定运行，还可能导致发电机定子和转子过热.鉴于近期投产的水轮发电机均采用静止励磁，存在失磁的可能性，因此需装设失磁保护。
目前失磁保护主要由按静稳边界或按异步边界整定的阻抗元件、判别系统电压降低的低电压元件、判别转子电压异常降低的元件以及防止误动作的闭锁元件和延时元件等构成。
失步保护大容量发电机失步时对系统影响较大，而且长时间的振荡电流将使定子绕组过热及端部遭受机械损伤，规程规定容量为300 MW及以上的发电机宜装设失步保护。
处于电动机工况的抽水蓄能机组由于失步期间机端电压大幅度波动，其输入功率亦将随之急剧变化，从而严重的扰乱了泵组的正常运行，必须要装设失步保护，将机组及时切除。
失步保护可由双阻抗元件构成，也有在主轴上方装齿盘(其齿数与磁极数对应)，利用探头监侧其脉冲可获知转子的频率，并在保护装里中与系统的频率做比较，侧得功角变化，来判别机组是否失步。
过电压保护水轮发电机甩负荷后，转速将突然上升，可能导致定子电压过分升高，危及发电机绝缘，为此应装设过电压保护。
该保护延时动作于灭磁和切除断路器。
过负荷保护为保护发电机定子绕组过负荷，装设定时限过负荷保护;50 MW及以上的水轮发电机装设定时限负序过负荷保护作为发电机转子表层过负荷保护，100 MW及以上的水轮发电机还装设定时限转子绕组过负荷保护。
对称短路故障时对灵敏性的要求;对于采用自并励励磁方式的发电机，为考虑短路电流衰减所产生的影响，防止后备保护拒动，采用低电压起动电流自保持的过电流保护或精确工作电流足够小的低阻抗保护。
定子绕组接地保护根据规程要求.容量为100MW及以上的发电机装设保护区为100%的定子接地保护，容量为100 MW以下的发电机则装设保护区不小于90%的定子接地保护。
浅谈水轮发电机失磁保护
浅谈水轮发电机失磁保护摘要：积石峡水电厂安装3台单机容量34万千瓦水轮发电机组，总装机102万千瓦。
2016年12月06日1号水轮发电机组开机并网后发电机失磁保护动作，机组停机进一步查找故障点为1号机组转子励磁引下线绝缘老化受损，导致转子放电短路故障，短路电流达到8860A，超过发电机灭磁开关过流脱口动作定值，引起灭磁开关动作跳闸，造成发电机失磁保护动作机组停机。
在这里就发电机失磁产生的原因，失磁对发电机及电力系统的影响，以及一些通用的失磁保护判据，积石峡WFB-800A微机发电机失磁保护的判据、逻辑等进行浅谈。
一、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。
发电机失磁是指励磁系统提供的励磁电流突然全部消失或者部分消失，同步发电机失磁后将转入异步发电机运行，从原来发出无功功率转变为吸收无功功率。
对于无功功率储备容量较小的电力系统，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，失磁保护必须采取快速可靠动作，将失磁机组从系统中断开，以保持系统的正常运行。
二、发电机失磁及其产生的原因对于并网运行的发电机组，当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减到零。
由于发电机的感应电势随着励磁电流的减小而减小；因此其电磁转距也将小于原动机的转距，因而引起转子加速，使发电机的功角增大。
当功角超过稳定极限角时，发电机将与系统失去同步，进入失步运行状态。
发电机失去励磁后将从并列运行的电力系统中吸收感性的无功功率供给励磁电流，在定子绕组中感应电势。
发电机失步后，转子回路将感应出频率为ff-fs（ff为发电机转速的频率，fs 为系统的频率）的电流，此电流产生异步制动转距。
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。
发电机失磁保护原理
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。
浅谈水轮发电机失磁保护
浅谈水轮发电机失磁保护励磁系统故障在发电机各元件中故障率是较高的，而且其故障特征不如短路故障等那么明显，但故障后会对发电机和系统造成较大的危害，因此，加强研究发电机的失磁保护，找到合理可靠的失磁保护配置是十分必要的。
本文介绍了单机无穷大系统中发电机的失磁故障，对失磁故障进行分析，并介绍了发电机失磁判据。
标签：失磁保護，判据，发电机引言励磁系统向发电机提供励磁功率，起着调节电压、保持发电机端电压恒定的作用，并可控制并列运行发电机的无功功率分配。
它对发电机的动态行为有很大的影响，有助于提高电力系统的稳定极限。
励磁系统的附加控制（power system stabilizer，PSS），可以增强系统的电气阻尼[1]。
励磁系统在控制原理上引入现代控制理论，硬件装置上逐步采用大规模集成电路及微机技术以及先进的电力电子器件。
可见，励磁系统比较复杂，其故障发生率在发电机故障中是较高的。
而且，失磁故障不如短路故障的特征明显，但其故障发生后对发电机和系统都会造成较大的危害，因此，加强研究失磁保护，失磁故障，并得出合理可靠的失磁保护配置是十分必要的。
发电机失磁概述1.1 发电机失磁的主要原因发电机失磁是指发电机完全失去励磁。
失磁的主要原因包括：整流柜故障、自动调节励磁装置的故障、运行人员误操作、励磁回路断线、灭磁开关误动以及转子绕组故障等。
1.2 发电机失磁的危害发电机失磁故障发生后，对电力系统的危害表现在：低励或失磁后，发电机将过渡到异步运行状态，从系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降，若系统无功功率储备不足，可能使系统因电压崩溃而瓦解；失磁发电机有功功率发生变化，而且系统电压下降，系统可能发生振荡，发生大量甩负荷；发电机失磁故障发生后，对发电机本身产生的危害主要表现在：重负荷情况下若发生失磁，会使定子电流增大，造成定子绕组过热；转子回路中出现差频电流，其产生转子额外损耗，若超过允许值，会使转子过热；发电机失磁的物理过程发电机正常运行时，其电磁功率公式为：其中，——发电机电势；——系统电压；——发电机同步电抗与系统的阻抗之和；——发电机功角。
水轮发电机失磁保护配置及误动作分析
电气 量 。
１１ 转子低 压判 据 ．
目前 的微 机保 护 ，多 采 用 变励 磁 电压 判 据 （ ）即在发 电机带 有 功 Ｐ的工况 下 ， 据 静 稳极 限 Ｐ， 根 所需 的最低 励磁 电压 ， 判别 是否 已失 磁 。 来 正常 运行 情况 下 （ 括进 相 ）励 磁 电压不 会 低 于空 载 励磁 电 包 ， 压 ‰ 。 （） Ｐ 判据 十分灵 敏 ， 能反 映 出低励 的情况 ， 但 整定 计算 相 对复 杂 。 因为 是 转 子 系统 的 电气 量 ， 为直 流 ， 多 而功 率 Ｐ是定 子 系 统 的 电气 量 ， 为交 流量 ， 在一个 判 据进行 比较 ， 两者 如果 整定 不 当很 容 易 导致 误动 作 。而对 于水 轮机 组 ， 由于 Ｘ ｄ与 Ｘｑ的 不同， 整定 计算 就更 繁琐一 些 。 但是 勿容 置疑 的是 ， 判据 灵敏 度最 高 ， 作很 该 动 快。 如果掌 握好 其整定 计算 方法 ， 在整定 计算 上充 分 考 虑 空载 励 磁 电压 ‰ 和 同步 电抗 Ｘ ｄ等参 数 的影 响， 或在试运行 期间加 以实验调整 ， 不仅可 以避免 误动 作， 而且 是一个 十分 有效 的判 据 。 防止事故 扩 大而 能
第３卷 第 ５ ５ 期
９ ０ ２１ 年 ｌ ０２ Ｏ月
—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
—
水 电 站 机 电 技 术
Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｅ ｈ ｉ ｕ ｆ ｄ ｏ ｏ ｅ ｔ ｔ ｎ ｃ ａ ｉａ ｌ ｃｒ ａ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅｏ ｉｌ Ｈｙ ｒ ｐ ｗ ｒ ａｉ Ｓ ｏ
Ｖｏ ． ． １ ３５Ｎｏ５
１ 失磁保 护的主判据
根 据发 电机失 磁后 各 电气 量 变化 ，目前 失磁保
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浅谈水轮发电机失磁保护卢明东摘要：本文介绍发电机失磁产生的原因，失磁对水轮发电机组的影响，以及一些通用的失磁保护判据，提出了以检测失磁水轮发电机组转子绕组感应过电压为保护判据的实现及整定方法。
关键词：水轮发电机，失磁，励磁系统，保护，整定。
Summarize the protection of loss excitation in hydropower generatorAbstract：The paper introduces the reason of loss excitation, its effect to hydropower generators, and the general principle of loss excitation protection. It gives the ideal of loss excitation protection of hydropower units by inspecting over-voltage of rotors, then the paper gives an example of how to set parameters.Key words：hydropower generator, loss excitation, excitation system, protection, parameter setting.0 引言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，正常发电运行工况下，转子电流必须维持在一定的水平上。
发电机失磁是指励磁系统提供的激磁电流突然全部消失或者部分消失。
水轮发电机一般不允许失磁运行，否则将危及机组和励磁系统的安全，因此失磁保护必须保证稳定可靠。
本文论述了一般保护的工作原理，并提出在励磁系统中实现失磁失步检测的保护方案。
1发电机失磁及其产生原因引起失磁的原因大致有：发电机转子绕组故障、励磁系统故障、自动灭磁开关误跳闸、励磁系统误操作等。
对正在并网运行的发电机组而言，当发电机完全失去励磁时，励磁电流将逐渐衰减到零。
由于发电机的感应电势Ed 随着励磁电流的减小而减小，因此其电磁转距也将小于原动机的转距，因而引起转子加速，使发电机的功角δ增大，当功角δ超过稳定极限角时，发电机将与系统失去同步，进入失磁失步运行状态。
发电机失去励磁后将从并列运行的电力系统中吸取电感性的无功功率供给激磁电流，在定子绕组中感应电势。
发电机失步后，转子回路将感应出频率为f f-f s(此处f f为对应发电机转速的频率，f s为系统的频率)的电流，此电流产生异步制动转距。
另外必须引起注意的是新励磁系统的在投运试验时，由于接线错误，在投运过程中也容易引起失磁。
主要原因是将发电机的出口电压互感器PT或电流互感器CT接错，这种情况在现场投运试验时有发生。
励磁系统厂家一般都会规定PT 和CT的二次电缆的接法，如规定PT为Y/Y-12接法，若将Y/Y-12接成Y/Y-6，则励磁系统调节器测量的有功P和无功Q将与实际功率反向，造成调差极性将改变；若将CT的极性接反，也会造成调差极性改变。
发电机组为扩大单元接线时，将调差极性为负的的发电机并网运行，励磁调节器将误调造成机组运行不稳定，若向励磁系统发减磁命令，将造成发电机失磁。
2失磁对发电机的影响对于高转速的隐极式汽轮发电机，当异步转距与汽轮机提供的转距达到新的平衡时，即进入稳定的异步运行工况。
对于水轮发电机，由于一般采用凸极结构，异步转距与水轮机转距很难达到新的平衡，将引起发电机有功和无功的剧烈震荡，发电机转子绕组将产生很高的感应过电压，这种失步现象，若维持时间较长，将给机组造成伤害。
当发电机失磁而后失步时，需要从电力系统吸收很大的无功功率以建立发电机的磁场，所需的无功功率的大小主要取决于发电机的参数、发电机的功率、以及实际运行时的转差率。
水轮发电机与汽轮发电机相比，前者的同步电抗Xd(Xd=X1+Xad)比较小，由异步发电机的等效电路图可知（X1-定子绕组漏抗，X2-转子绕组漏抗Xad-定子图1 异步发电机等效电路图与转子绕组之间的互感电抗），失磁时水轮发电机需要比较大的激磁的Iad，所需的无功功率比较大。
而且发电机的转差率S增大时，R2（1-S）/S减小，I1 和I2增大，对应的无功功率也要增大。
失磁后发电机的转速超过额定转速，在转子及励磁回路中将产生频率为f f-f s的交流电流，因而形成附加的损耗，使发电机的转子和定子过热，转差率越大，所引起的过热也越严重。
水轮发电机的纵轴和横轴呈现明显的不对称，在重负荷下失磁时，发电机的转距、有功功率要发生剧烈的周期性的摆动，将有很大甚至超过发电机允许值的电磁转距周期性地作用到发电机的轴系上，并通过定子传递到发电机的机座上，引发机组的震动。
因此水轮发电机失磁失步将直接威胁到机组的安全，基本上是不允许发生这种情况的。
而汽轮发电机失磁时吸收的无功功率相对同样容量的水轮发电机而言较小，纵轴与横轴也比较对称，当滑差比较小时，不少汽轮发电机允许异步运行。
某水电站曾经发生机组失磁，保护没有及时动作，长时间失磁运行，造成发电机定子线棒被毁，转子的感应过电压将励磁系统的灭磁电阻烧黑的情况，电站花了很长的时间很大的代价才将机组修复，恢复发电，失磁给电站造成了巨大的经济损失。
目前国内大多数的水轮发电机组励磁系统的灭磁及过电压保护均电阻采用氧化锌非线性电阻，在发电机失磁时，转子绕组中还将产生很高的过电压，若失步维持时间较长，过电压的能量超过非线性电阻的能容时将损坏氧化锌阀片，即损坏灭磁系统，将迫使机组及励磁系统停机检修。
3失磁对电力系统的影响发电机失磁会导致发电机失步，若发电机在此工况下运行时，将对电力系统产生以下影响：3.1 发电机失步时需要从电网吸收很大的无功功率。
假设失磁前发电机向系统送出的无功功率为Q1，而在失磁后从系统吸收无功功率为Q2，则系统将出现Q1+Q2的无功功率差额。
3.2 发电机失磁时必定限制了发电机的出力，或者将造成发电机停机，影响电厂向电网提供电能，对于容量大的系统中的重要机组而言，失磁将危及电网的安全供电。
3.3 由于从电力系统中吸收无功功率将引起系统电压的降低，若系统的容量较小或无功功率储备不足，可能使失磁发电机的机端电压、线路的电压低于允许值，破坏电网的稳定，甚至可能因电压崩溃而使系统瓦解。
4 现行的发电机失磁保护实现的方式鉴于失磁的巨大危害，水轮发电机组都要求装设失磁保护装置。
发电机的失磁保护应能正确反应发电机的失磁故障，而在发电机外部故障、电力系统振荡、发电机自同步并列（现在已经基本不用）以及发电机低励磁（同步）运行时不误动。
通常失磁保护的实现，有下列一些方式：4.1 灭磁开关联跳保护利用自动灭磁开关常闭接点联跳发电机断路器。
这种方式只能保护因灭磁开关误跳闸引起的失磁事故，不能保护其它原因引起的失磁事故。
4.2 常规失磁保护装置发电机变压器组保护一般利用失磁后发电机定子参数变化的特点构成失磁保护。
如反应于机端测量阻抗由第一象限进入第四象限，无功功率改变方向，机端电压下降，功角增大，励磁电流、电压变化等。
目前发电机保护基本采用这种原理。
各种判据简单说明如下：4.2.1 定子判据：1．异步边界圆：vgn aab n S n U Xd Xa ⨯⨯⨯-=22'v gn agn n S n U Xd Xd Xb ⨯⨯⨯+-=2)2'(式中：Xd 和Xd ’为发电机暂态电抗和同步电抗的标幺值，取不饱和值；U gn 和S gn 分别为发电机额定电压和额定视在功率，n a 、n v 为发电机电流互感器和电压互感器的变比。
异步边界圆动作判据主要用于与系统联系紧密的发电机失磁保护。
边界圆内是失磁保护区。
2．静稳边界圆：v gn agn n S n U Xs Xc ⨯⨯⨯=2式中：Xs 为发电机与系统的联系电抗标幺值。
静稳边界圆以发电机的临界失步点的机端测量阻抗圆为依据，圆内为失步区。
3．无功反向判据：gn jx rel zd P Q K Q ⨯=按照躲过发电机的允许进相运行无功整定。
一般可以将无功反向判据和边界圆判据相结合，而且阻抗圆的选取不限制于异步阻抗圆、静稳边界圆，可以选择两种阻抗特性之间的阻抗圆，以兼顾快速性和可靠性。
4.2.2 三相同时低电压判据gn rel ph op U K U ⨯=3.K rel 为可靠系数，一般取0.85~0.9。
此判据一般取发电机电压，也可以取系统侧的母线电压，主要用于防止由发电机失磁事故引发的无功储备不足的系统电压崩溃。
4.2.3 转子电压（电流）判据4.2.3.1 励磁低电压判据：失磁以励磁电压低于额定空载励磁电压U fd0的0.2~0.5倍整定。
4.2.3.2 变励磁电压判据：原理：与系统并联运行的发电机，对应某一有功功率P ，将有维持静稳极限所必需的励磁电压（电流），动作判据为：n t fd xs op fd S P P U K U -⨯⨯≤0.)(Xs Xd Krel Kxs +⨯=上式中Kxs 为转子电压判据定值，Krel （0.75~0.85）为可靠系数，Xd 、Xs 分别为发电机同步电抗和系统联络电抗标幺值，P 为发电机当前的功率，Pt 为发电机凸极反应功率。
上述失磁保护判据，一般有适当的组合，以保证保护的可靠性。
5 水轮发电机励磁系统的失磁保护方案由于上述原理及参数整定方法基本上是针对汽轮发电机的，而水轮发电机由于不具备失磁运行的能力，需要保护装置有相当快的反应，尽量减少失磁运行的时间，以保护发电机及励磁系统。
另外，随着系统容量的扩大，以上述判据也面临新的问题，如低电压判据的参数整定，因为系统可能可以在单套发电机故障时提供足够的无功功率，机端特别是系统端的电压未必能降到失磁保护区。
必须引起注意的是现在有的发变组保护装置厂家技术人员认为：水轮发电机和汽轮发电机的失磁保护没有任何差别，将水轮发电机的失磁保护参数按照汽轮发电机整定方法设置，忽视了水轮发电机不允许失步运行这一点。
本人在水电站现场曾多次发现发电机保护装置的失磁保护I 段动作时，不发保护停机信号，只发报警信号；保护II 段才作用于事故停机，经常造成失磁保护的反应迟缓或拒动。
在广东的某水电站，出现发电机失磁时，保护装置I 段曾动作，但是II 段保护由于有延时，发电机反复进入和退出保护的边界圆，II 段保护没有及时动作，发电机失磁运行几分钟，最后导致发电机定子绕组线圈烧毁。
5.1 原理水轮发电机在失磁时而后失步时，由于定子绕组与转子绕组之间存在互感电抗，转子侧将感应出非常高的过电压，通过检测这种过电压，可以判断发电机是否失步，据此可以实现水轮发电机的失磁保护。