发电机失磁保护判据分析及该井措施____芦玉柱
某水电厂#3机组失磁保护动作情况分析及程序完善建议
某水电厂#3机组失磁保护动作情况分析及程序完善建议发布时间：2023-04-10T02:58:52.473Z 来源：《科技潮》2023年3期作者：傅武[导读] 分析了某水电厂一起发电机失磁事故保护不正确动作的原因是该机机失磁保护采用的是单一的定子阻抗圆判据，当机组出口电压互感器低压侧B、C两相熔断器熔断时，保护屏PT断线未报出，从而未能及时闭锁发电机失磁保护，使失磁保护误动作。
大唐安徽发电有限公司陈村水力发电分公司安徽省宣城市 242400摘要：分析了某水电厂一起发电机失磁事故保护不正确动作的原因是该机机失磁保护采用的是单一的定子阻抗圆判据，当机组出口电压互感器低压侧B、C两相熔断器熔断时，保护屏PT断线未报出，从而未能及时闭锁发电机失磁保护，使失磁保护误动作。
对其中涉及到的程序完善和保护动作现象及处理几个方面的问题展开探讨并提出建议。
关键词：失磁保护阻抗圆判据逻辑整改建议一、事件经过1.事故前运行方式#1主变联络110KV主母及220KV陈朱#2883线路运行，110KV#484、#485、#488开关及线路运行，陈琴线运行，#493开关热备用，#410开关及110KV旁母旁代#487线路运行，#487开关检修。
10KV#10、#14开关及线路运行，#1厂变供厂用电联络运行，#2厂变、#03开关热备用，坝变运行，#1、#2、#4机备用，#3机运行。
#1、#2、#3副机失去备用。
#4变运行，#8变检修。
2.事故前#3机组运行参数事故前#3机负荷有功51MW，无功15MVar，导叶开度88％，励磁电压138V，励磁电流880A。
发电机电压10.15KV，电流3.0KA。
励磁调节器A套运行，B套备用，C套事故备用。
3.事故现象和检查处理情况201*年*月*日15：11分，事故喇叭响，#3机组电气事故，#3机水机事故，#3机主副机励磁故障、GH901方向高频收发信机启动， GH902高频闭锁收发信机启动，YS-8A及YS-201机组故障录波器启动光字牌亮现场检查情况：发电机985保护动作，事故报告显示：“15：11：56：533MS 失磁Ⅲ段”。
发电机失磁保护误动作分析处理
发电机失磁保护误动作分析处理由发电机失磁故障引发系统性生产事故，一旦发生失磁，發电机组必须尽快解列切除，确保供电系统安全运行。
另发电机组突然解列跳机，对于水轮发电机，由于平均异步转矩最大值小，以及转子在纵轴和横轴方面不对称，在重负荷下失磁运行时，也将出现类似情况，这种情况下将有很大甚至超过额定值的电机转矩周期性地作用到发电机的轴系上，并通过定子传递到机座上，此时，转差也作周期性变化，其最大值可能达到4%～5%，发电机周期性地严重超速。
这些情况，都直接威胁着机组的安全。
对火电机组，又会严重危及锅炉系统、汽轮机系统和煤气系统的安全运行。
本文针对发电机失磁保护误动作分析处理开展分析。
标签：失磁保护;失磁故障;发电机运行1、失磁保护动作情况说明发电机在失磁保护动作后，电气检修人员立即到现场对失磁跳闸原因进行检查，发变组保护装置、励磁系统及其他电气设备无故障情况发生，发电机确实失磁，保护动作正确。
调取了故障录波器故障波形，进一步分析失磁原因，具体波形见图1：图1 故障滤波图通过故障录波器我们可以看出，在发电机失磁t2t3保护动作前1.763秒，励磁电流突然下降，随之励磁电压也随之下降，在失磁保护动作后2.5秒，发电机出口断路器断开。
检查DCS后台记录，在励磁电压和电流降低时，发电机各项指标正常，发电机有功和无功功率也正常，并无异常波动，在发电机保护去断开发电机出口断路器的同时，灭磁开关也同时断开。
2、失磁动作原因的初步分析与排除发电机失磁指发电机正常运行下，励磁系统调节异常或故障使励磁电压异常降低或消失，从而导致发电机与系统间失步。
根据现场运行情况，可能出现失磁原因有以下4 种。
（1）发电机转子清扫后，发电机振动增大引起碳刷打火，碳刷夹多处频繁断裂。
（2）定值变更后，定值计算错误。
（3）励磁调节系统已使用多年，存在一定故障的可能性。
（4）微机继电保护装置已使用多年，存在一定故障的可能性。
基于上述原因，通过改善发电机振动，减少碳刷打火、碳刷夹断裂情况，请设计院重新计算保护定值、励磁系统进行各项运行检查试验、微机继电保护装置进行试验后，失磁动作仍然未消除。
发电机组失磁故障分析
发电机组失磁故障来源：网经新闻时间：2011-05-11 11:15 作者：海兴发电机组『失磁』「现象」发电机组运行过程中，由于励磁回路开路、短路、励磁电流小时或转子回路故障所引起的发电机失磁后，发电机及励磁系统的相关表记反应如下：1、转子电流表、电压表指示零或接近于零；2、定子电压表指示显著降低；3、电子电流表指示升高并晃动；4、发电机有功功率表的指示降低并摆动；5、发电机有功功率表的指示负值。
发电机在运行中失去励磁电流，使转子的磁场消失，这种可能是由于励磁开关误跳闸，励磁机或半导体励磁系统发生故障，转子回路断线等原因引起。
当失磁发生后，转子磁场消失了，电磁力矩减少，出现过剩力矩，脱离同步，转子与定子有相对速度，定子磁场以转差速度切割转子表面，使转子表面感应出电流来。
这个电流与钉子旋转磁场作用就产生了一个力矩，常称为异步力矩，这个异步力矩在这里也是个阻力矩，它起制动作用，发电机转子便在克服这个力矩的过程中做了功，使机械能变成电能，可继续向系统送出无功，发电机的转速不会无限制升高的，因为转速越高，这个异步力矩越大。
这样，同步发电机就相当于变成了异步发电机。
在异步状态下，电机从系统吸收无功，供定子而后转子产生磁场，向系统送出无功，如果这台电机在很小的转差下就能产生很大的异步力矩，那么失磁状态下还能带较大的负荷，甚至所带负荷不变。
这种状态要注意两点：一是定子电流不能超过额定值；二是转子部分温度不能超过允许值。
「影响」发电机组失磁后有何不良影响呢？这个问题要分为两方面来阐述：一是对本身发电机的影响，二是对系统的危害。
其一、对发电机的危害，主要表现在以下几个方面：1、由于转差的出现，在转子表面将感应出差频电流。
差频电流在转子回路中产生附加损耗，使转子发热加大，严重时可使转子烧损。
特别是直接冷却高利用率的大型机组，其热容量裕度相对降低，转子容易过热；2、失磁发电机转入异步运行后，发电机的等效电抗降低，由系统向发电机送出的无功功率增大。
水利发电机失磁判据及措施分析
线额定电压的 ８ ０ — ８ ５ ％。机端三相防止水利发 电机失磁故障造成电 厂 辅 机 不 能 正 常 工作 ，动 作 电 压 一般 取 为水 利 发 电机 额 定 电压 的 ０ ％。 低 电压 保 护是 阻 抗 Ｉ， Ⅱ段 的补 充 。 当在 ｘ ｓ 很 大 且送 出 的有功 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 ８ 阻抗 Ｉ， Ⅱ段 可 能动 作 缓 慢 ， 甚 至拒 动 ， 低 电 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 很 大 的情 况 下失 磁 时 ， 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 压保护则可以快速动作。为 防止振荡和外部故障时误动 ， 低电压保 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 护要带较长延时动作。 ３水 利发 电机 失磁 处 理原 则 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 。 对 于不允 许 无励 磁 运 行 的水 利 发 电机应 立 即从 电 网解 列 ， 以免 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 损 坏设 备 或 造成 系 统事 故 。 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 对 于允 许 无 励 磁 运 行 的水 利 发 电机 应 按 无 励 磁 运 行 规 定 执 行 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 。 以下操作 ： 迅速降低有功功率 到允许值 ， 此 时定子 电流将在额定 电 首先 ， 发 电机 出现失磁 现象后 ， 其 运转速度会 在一定 时间之 内 流左右摆动。手动断开灭磁开关 ， 退出 自动 电压调节装置和水利发 陡增 ， 进而使磁场 内部 的电流增加 ， 产生额外的系统 电能损耗 ， 同时 电机强 行 励磁 装 置 。 注 意其 他 正常 运 行 的水 利 发 电机定 子 电 流 和无 还会散发出大量的热量 ， 加剧 了发电机 内部结构的耗损。 其次 ， 失磁 功功率值是否超 出规定 ，必要时按水利发 电机允许过负荷规定执 现象 发 生后 ， 整 个 发 电机 系 统 的轴 距 的 电磁 场 中的转 矩 会 出 现严 重 行 。 对励磁系统进行迅速而细致的检查 ， 如属工作励磁机的问题 ， 应 的失衡 现象 ， 定子和转子 的位置会发生一定程度的偏移 ， 导致机组 迅速启动备用励磁几恢 复励磁。注意厂用分支 电压水平 ， 必要 时可 功率发生明显的变化 ， 对发电机运行 的安全运行构成了威胁 。 再次 ， 倒至备用电源接带 。在规定无励磁运行的时间内， 仍不能使机组恢 失磁 现象发生时 ， 发 电机组 内部会 瞬时 出现电压增加的情况 ， 一旦 复 励磁 ， 则 应 将水 利 发 电机 自系统 解 列 。 这种 情 况持 续 一段 时 间 ， 则 会对 发 电机 内部 结 构 和部 件 造 成 部分 或 ４ 处 理 全部损毁 ， 使其失去了原有的功效 ， 因此 ， 要尽量避免这种问题的出 失 磁 保护 动 作后 经 自动 切换 励 磁 方 式 、 减 有功 负 荷 无 效而 作 用 现。 于 跳 闸时 ， 按事 故 停 机 处理 ； 若 失 磁 是 由于灭 磁 开 关误 跳 闸引起 ， 应 失 磁 现象 对 于 整 个 电力 系 统 的影 响 主要 表 现 为发 电机 产 生 的 立 即重 合 灭磁 开 关 ，重 合 不 成功 则 马 上 将水 利 发 电机 解 列 停 机 ； 若 大量 的无 用 功 率被 电力 系统 吸收 ，使 得 整 个 系统 的电压 大幅 降 低 ， 失 磁是 因为 励 磁 调节 器 Ａ Ｖ Ｒ故 障 ， 应 立 即将 Ａ Ｖ Ｒ 由工作 通 道 切 至 自动 方 式 故 障则 切 换 至 手 动 方式 运 行 ； 水 利 发 电机 失 磁 旦 电压值降至维持系统正常运转的范 围值之外 ， 就会使整个电力 备 用 通 道 ， 系统 停 摆 ， 严 重 者 会对 电力 系 统 的组 带来 致 命 性 损 伤 。而 同 时如 果 后 而水 利 发 电机 未跳 闸 ， 应在 １ ． ５ ａ ｒ ｉ ｎ内 将 有功 负 荷 减至 １ ２ ０ ＭＷ ， 失 电力系统本身吸收功率的负荷量有限 ， 也会造成系统功能的破坏 。 磁 后允 许 运行 时 间 为 １ ５ ｍ ｉ ｎ ； 若失 磁 引起 水 利 发 电机 振荡 ， 应 立 即将 ２水 利 发 电机 失磁 保 护判 据 水 利发 电机解 列 停 机 ， 待励 磁恢 复后 重新 并 网 。 鉴 于 上述 失 磁 现 象 对 整个 发 电机 组 和 电力 系 统 带 来 的不 利 影 响， 在水力发电机组中加设失磁保护装置是 十分有必要 的。对失磁 保 护 方法 的探 究 主要 要根 据 失磁 保 护判 据 来加 以确定 。 从 不 同 的角 度来看 ， 失磁 判据 的确定主要可 以分成定子判据 ， 转子判据和三项 功率判据这三种方法 ， 无论选择哪一种判据方 法 ， 都要综合其他判 定 方 法 才能 实 现最 佳 失磁 保 护效 果 。 ２ ． １定 子 侧 阻抗 判 据 定子 阻 抗判 据 有 静稳 边 界 阻抗 判 据 和 异 步边 界 阻抗 判 据 ２ 种。 静 稳 边 界 阻抗 判据 是 根 据 水 利 发 电机 失 去 静 稳 时 机 端 阻 抗 ４ 年 第２ ５ 期Ｉ 科技创 新 与应 用
发电机的失磁保护
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。
应急柴油发电机失磁保护误动作思考与处理
工作研究应急柴油发电机失磁保护误动作思考与处理朱婷婷 （北海船舶重工有限责任公司，山东 青岛 266520）摘 要：本文分析了应急柴油发电机失磁保护动作出现的原因，进行失磁保护判据与装置验证，通过逐一的分析与判断，通过实例进行计算，以此建立应急柴油发电机失磁保护误动作的相应处理方式，保证应急柴油发电机的良好运行。
关键词：应急柴油发电机；机端电压；机端电流录波前言柴油发电机在运行过程中由于多种因素的影响，可能出现失磁保护误动作现象，这对系统的正常运行产生不良影响，要求针对发电机失磁保护误动作出现的原因进行分析，并对此采取相应的应对措施。
本文分析某电厂应急柴油机运行情况，该电机运行中一半负荷平台并网于厂用母线，这一过程中启动主泵，分析柴油机失磁动作解列跳机。
1 应急柴油发电机失磁保护原因及排除柴油发电机运行过程中，若出现系统调节异常或故障，由此使得发电机与系统间失步。
对现场情况进行分析，导致失磁的原因可能包括以下几点。
在数值变更之后，计算数值不够准确。
清扫发电机转子之后，由于发电机振动较大等因素，出现了碳刷打火现象，使得碳刷夹位置出现多处断裂现象。
励磁调节系统通过一段时间的运行之后，可能本身出现一定故障。
系统中，微机继电保护装置经过一段的运行之后，可能出现故障[1]。
针对此种可能性现象，不断改善发电机振动，减少碳刷夹断裂、碳刷打火等现象，设置正确的保护定值，并依次检查试验励磁系统的实际运行情况，验证微机继电保护装置相关运行情况，若不对，则检查失磁动作时的系统运行情况，结合现场未变更变压器之前依然会出现失磁动作的情况，分析研究其中的规律，研究可知，在存在大功率电动机启动以及高负荷运行状态时可能出现失磁现象，基于此种现象可判断出出现微继电保护现象，对此进行进一步验证分析。
2 应急柴油发电机失磁保护判据与装置验证2.1 静稳阻抗判分析在对发电机匹配发电机静稳边界圆判断中利用阻抗扇形圆动作进行分析，在失磁之后，机端测量阻抗轨迹从第一象限逐渐过渡至第四象限，并逐渐进入圆内。
发电机失磁保护判据分析及改进措施
发电机失磁保护判据分析及改进措施作者：芦玉柱任玉宝成玉峰来源：《硅谷》2014年第20期摘要研究了某电厂发电机失磁保护判据出现拒动的问题，发电机失磁对设备本身和电力系统造成影响。
介绍了发电机失磁保护判据的现状，提出了失磁保护配置改进方案和防范措施。
关键词发电机；失磁保护；措施中图分类号：TM716 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0146-02某电厂2012年5月，发电机励磁整流柜及AVR调节柜主控板进水严重，造成励磁调节器通讯故障及数据自动丢失，发电机励磁电压瞬间降为零，无功功率为负值，发电机进入失磁运行。
该电厂失磁保护判据自调试以来一直采用阻抗判据+转子电压低判据+系统电压低判据方式。
发电机失磁后，由于此时系统电压未低于设计动作值，失磁保护未可靠动作，发电机开始进相运行，一方面从系统电网吸收部分无功功率，另一方面发电机端电压突降，定子电流突升，厂用电压下降较快，对机组的安全运行直接造成威胁。
以上事件说明，该厂发电机失磁后由于电网系统有充足的无功储备，失磁对电网安全影响较小，系统电压未低于动作值，失磁保护拒动后系统电网电压下降，厂用母线电压下降较多，造成发电机组和电网线路事故扩大化。
1 发电机失磁的影响正常运行的发电机发生失磁现象后，会对发电设备本身、机组厂用设备的运行造成威胁，同时将会破坏系统电网的稳定运行甚至扩大事故。
发电机失磁后，由滞相运行方式变为异步运行，等效电抗降低，定子电流增大，发电机定子绕组、转子部分会出现过热现象，一旦发生局部超温，将会破坏设备绝缘。
同时发电机端电压下降，造成厂用电压下降过多。
发电机失磁后，从系统吸收无功功率，引起系统电网电压下降，相邻机组励磁自动调节，增大自身无功功率，引起发变组、线路过电流、导致系统电网事故扩大。
所以说，大型发电机必须配备完善的失磁保护判据。
当发生失磁运行时，失磁保护能可靠动作。
一旦发生失磁保护拒动时，应立即将厂用电源切至备用电源，将机组与系统电网解列，以保护发电机自身及系统的安全运行。
发电机低励失磁保护介绍精选ppt
发电机失磁及其影响
发电机失去直流励磁，称为失磁。发电机失 磁后，经过同步振荡进入异步运行状态，发 电机在异步运行状态下，以低滑差s与电网并 列运行，从系统吸取无功功率建立磁场，并 向系统输入一定的有功功率，是一种特殊的 运行方式。
引起发电机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、半导体励 磁系统中某些元件损坏或回路发生故障依旧 误操作等。
第二部分是励磁控制部分：又称励磁调节器，包括 励磁调节器、强行励磁、强行减磁和灭磁等；其根据发 电机的运行状态自动调节功率单元输出的励磁电流，以 满足发电机的运行要求。励磁功率单元和发电机构成的 一个反馈控制系统。
整理
14
发电机励磁系统的任 务
➢电压控制：在发电机正常运 行情况下，维持发电机机端或 升压变压器的高压侧电压在给 定水平。
➢定子判据：靜稳边界圆特性和异步阻抗圆特性 ➢转子判据：以励磁电压做判据 ➢逆无功判据：失磁后机端输出无功由正变为负 ➢低电压判据：电压取高压母线或机端线电压
整理
23
整理
24
等有功阻抗圆
整理
25
整理
26
Zg jXd
失磁后机端测量阻 抗的变化轨迹
整理
27
靜稳阻抗圆指的是临界失步圆。
靜稳阻抗圆的动作方程：
整理
7
发电机的结构图
整理
8
国产200MW汽 轮发电机定子
定子绕组线圈
整理
9
10000KW水轮机的转子
励磁绕组
整理
10
600MW的汽轮发电 机
300MW的汽轮发电机
整理
11
立式水轮发电机
卧式水轮发电机
整理
12