10.6 同步发电机失磁保护.pptx
发电机失磁保护
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。
《发电机失磁》课件
的性能和效率。
降低励磁系统的能耗
03
优化励磁系统的能耗设计，降低运行成本和维护成本。
加强运行操作培训与监管
制定操作规程和安全规范
制定详细的操作规程和安全规范，确保运行人员能够正确操作发 电机。
培训与考核
定期对运行人员进行培训和考核，提高他们的专业素质和技术水平 。
强化监管与评估
建立完善的监管和评估机制，对发电机的运行状况进行实时监测和 评估，及时发现和解决问题。
某电厂发电机失磁案例
案例概述
失磁原因分析
某电厂的发电机在运行过程中突然失磁， 导致机组停运，给电厂带来重大损失。
经过调查，发现失磁原因是励磁系统中的 励磁机故障，导致励磁电流无法正常提供 。
处理措施
经验教训
电厂技术人员迅速对励磁机进行了修复， 恢复了发电机的正常运行。
电厂应加强对励磁系统的维护和检查，及 时发现并处理潜在故障，确保发电机的稳 定运行。
发电机失磁还可能导致发电机内部产 生过电压，对发电机绝缘造成损坏。
发电机失磁后，发电机转子磁场逐渐 减弱，导致发电机与系统之间的功角 增大，引起发电机与系统之间的功率 振荡。
02
发电机失磁的原因分析
转子绕组故障
转子绕组匝间短路
由于匝间绝缘损坏或转子机械损伤等 原因，导致转子绕组出现匝间短路， 从而使励磁电流减小或消失。
发电机失磁的检测方法
电流检测法
通过检测发电机的定子电流， 观察其是否异常减小或为零，
判断发电机是否失磁。
电压检测法
通过检测发电机的输出电压， 观察其是否异常降低或消失， 判断发电机是否失磁。
阻抗检测法
通过测量发电机的阻抗，观察 其是否异常增大或减小，判断 发电机是否失磁。
同步电动机的失磁保护
Ａｂ ｔ ｃ： Ｉ ｈ ａｔｍ ｊｒｙ ｏ ｈｎ ’ ｕｒｎ ｓｎｈｏｏ ｓｍｏ ｒ，ａｅ ｓ ｌ ｅｕｐ ｅ ｉ ｈ ｏｓｏ ｓｒ ｔ ａ ｎ ｔｅ ｖｓ ａｏ ｔ ｆＣ ｉａ ｓｃ ｒ ｔ ｙ ｃｒｎ ｕ ｔ ｓ ｒ ｔｌ ｑ ｉｐ ｄ ｗｔ ｔｅ ｌ ｆ ｉ ｅ ｏ ｉ ｈ ｓ
ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ｓｔ ｅ ｓ ｍｅ ａ ０ ｙ ａ ｓａ ｏ，ｃ ｍｍｏ ｌ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅ — ｕ ｅ ｔｒ ｌｙ ｗｉ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ ｙ ｃ ｒ ｎｚ ｔ ｒ ｔｃ ｉｎ ａ ｈ ａ ｓ３ ｅ ｒ ｇ ｏ ｏ ｎ ｙｕｓ ｈ ｖ ｒ ｃ ｒ ｎ ｅａ ｔ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｈ ｉ
限特 性 的过 电流 继 电器 作为 短路 、 过负荷 保护 ， 并兼作 同步 电动机 的失 步保护 。该保 护既不 能可 靠 地保 证 同步 电动机 在各 种 失步状 态下 的安全运 行 ， 又不 能对 断 电失 步 引起 的非 同期冲 击起 到保 护 作用 ， 更不 能使 同步 电动机在 保 障安全 的前提 下 ， 保持连 续运 行。在 对 同步 电动机 失磁 失步 的危害
性及 同步 电动机 失磁 后 的运行 特 性进行 了认真 的分 析之 后 ， 出用 同步 电动机 功 率 因数 角和 静稳 提
边界 阻抗 圆作 为 同步 电动机 失磁保 护 的整定边 界 ， 已通过 了 Ｍａａ 并 ｔｂ的仿 真验 证。 ｌ 关 键词 ： 同步 电动机 ； 步保护 ；失磁保 护 ；静稳边界 阻抗 圆 失
・
６ ６・
煤
矿
机
电
２１ ００年第 ３ 期
同步 电动机 失磁 保 护
李 宁 ， 丰顺 李
（． １天津科技大学 电子信息与 自动化学 院 ， 天津 ３０ ９ ； ． ０ １ １ ２ 山西 霍州煤 电集 团公 司 煤矸石热电厂 ， 山西 霍州 ０ １ １ ） ３ ４ ２
第三节 同步电动机的失步保护和失磁保护
第三节同步电动机的失步保护和失磁保护同步电动机除需装设前两节所述保护外，还应装设失步保护和失磁保护。
一、失步保护同步电动机在运行中，若励磁电压降低或供电电压降低，当转矩最大值小于机械负荷的阻力矩时，同步电动机将失步。
失步后，同步电动机的转速下降，从而在起动线圈和励磁回路中感应出交流电流，产生异步转矩，逐步转入异步运行。
在异步运行期间，由于转矩交变，所以转子转速和定子电流发生振荡，严重时可能引起机械共振和电气共振，导致同步电动机的损坏，所以同步电动机必须装设失步保护。
同步电动机的失步保护包括两个方面的内容，一是防止电动机失步的强行励磁，二是电动机失步后的自动再同步。
(一)同步电动机的强行励磁强励装置主要由两个电压继电器、一个中间继电器和一个直流接触器组成。
其接线如图11-18 所示。
当电压降低时，低电压继电器动作，当断路器2QF合闸时其辅助触点已闭合，经中间30继电器和信号继电器起动强励接触器QLC，接触器触点将电动机励磁回路中的分励电阻RC瞬时短路，形成强励，以增加电动机的电势和力矩，避免失步。
(二)同步电动机的自动再同步当电动机由于某种原因失去同步时，再同步装置能自动地把电动机转换成异步工作状态，以便当引起失步的原因消除后，电动机再自动拉入同步。
自动再同步装置的简化原理图如图11-19所示。
在电动机转子回路中，接入有效电阻尽可能小的电抗器DK、同步监视继电器TJJ、转子温度继电器WJ和滑差监视继电器KC。
TJJ的线圈在起动过程结束后由时间继电器KT的触点接通(KT为监视起动时间过长的继电器)。
如果由于某种原因电动机失去同步，则在转子回路中出现交流电流，在电抗器上形成压降，TJJ线圈内有电流而动作，接通灭磁开关的跳闸回路(该跳闸回路未在图中画出)，把电动机转入异步运行状态。
当失去同步的原因消除后，转子又转到接近同步速度，滑差监视继电器KC动作，接通灭磁开关MK的合闸回路，又将电动机拉入同步。
失步保护动作后，如不能再同步或不需再同步，则失步保护可动作于跳闸，图11-20 示出了反应励磁回路交流电流的失步保护原理图。
同步发电机的失磁保护
1.098874 0.676806
图8(a) 完全失磁的同步功率动态过程
用等无功阻抗圆表达的汽轮发电机的静稳边界判据
②图8(b)。异步功率出现。 ③图8(C)。总功率非正弦变化
1.098874 0.165228
图8(b) 完全失磁的 异步功率动态过程
1.098874 0.842036
图8(c) 完全失磁的 总电磁功率动态过程
30.33
27.71
26.45
原推导:凸极机中的功率关系
总功率 Pe PL PF
励磁功率
PL
EqU S Xt Xd
sin S
PF
反应功率
2(
( Xt
Xd Xd
X
q
)U
2 S
)(Xt
X
q
)
sin
2
S
Pt
sin 2 S
Pt
(Xd
X
q
)U
2 S
2( X t X d )(X t X q )
jX1 P+jQ
jX
I 1
U G
U
jXad
Rr s
jX1(s )
发电机失磁保护
实验五 发电机失磁保护一、实验目的1. 理解失磁保护的动作原理；2. 掌握失磁保护的逻辑组态。
二、实验原理发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，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危害。
因此大、中型机组要装设失磁保护。
对机端有单独断路器，较小容量的机组，失磁保护采用静稳阻抗发信号，异步阻抗出口跳机端断路器的保护方案，直接针对发电机运行情况减少异常运行时对外部系统的影响，保护带TV 断线闭锁。
(1) 失磁静稳阻抗其定值如下：a. 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(ab .U、ab .I )，动作特性见图2-2所示，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1s ～1.5s 发失磁信号、压出力或跳闸，延时1s ～1.5s 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。
需指出，发电机产品说明书中所刊载的xd值是铭牌值，用“xd(铭牌)”符号表示，它是非饱和值，它是发电机制造厂家以机端三相短路但短路电流小于额定电流的情况下试验取得的，误差大，计算定值时应注意。
b. 稳态异步边界阻抗判据发电机发生凡是能导致失步的失磁后，总是先到达静稳边界，然后转入异步运行，进而稳态异步运行。
该判据的动作圆为下抛圆，它匹配发电机的稳态异步边界圆。
保护方案的特点是：全失磁或部分失磁失步，Z1<动作，经t1=1s~1.5s延时发失磁信号，尚不跳闸，允许失磁发电机较长时间运行继续向系统输出一定有功，Z2<动作后经长延时t2=1s~300s跳闸。
框图中，虽然Z2<经t2延时单独跳闸，但不会发生因整定误差而在正常进相运行时误跳，因Z2<动作圆小，启动电流取0.3A。
t1出口发失磁信号，t2动作后作用于跳闸。
同步发电机的失磁保护
保护的配置
电流检测元件
用于检测发电机的机端电流，判 断是否出现失磁现象。
阻抗元件
通过测量发电机的功角和机端电压， 计算出发电机的阻抗，并与预设的 阻抗值进行比较，判断是否出现失 磁。
延时元件
用于防止因发电机在正常范围内的 波动而误发失磁信号，设定一定的 延时时间。
保护的整定
电流阈值
开展跨学科的研究合作，引入 新的理论和技术手段，推动失 磁保护技术的创新发展。
THANKS
谢谢
根据发电机的额定电流和允许的失磁电流，设定一个电流阈值，当 检测到的机端电流低于该阈值时，判断为失磁。
阻抗整定
根据发电机的特性，设定一个阻抗值作为判断失磁的依据。通常选 取发电机的正常阻抗与极端阻抗之间的某个值。
延时时间
根据发电机的运行特性和波动情况，合理设置延时时间，以避免误判。
保护的测试与校验
致磁场强度降低。
功角增大
由于磁场强度降低，同 步发电机输出的有功功 率会增大，功角随之增
大。
转子转速异常
失磁会导致转子转速异 常，可能高于正常转速。
无功电流反向
失磁会导致无功电流反 向流动，即从系统流向
发电机。
对电力系统的影响
01
02
03
04
电压下降
由于发电机输出的有功功率增 大，无功功率减小，导致系统
同步发电机的失磁保护
目录
CONTENTS
• 同步发电机失磁现象及影响 • 失磁保护的重要性及要求 • 失磁保护装置及原理 • 失磁保护的配置及整定 • 失磁保护的案例分析 • 总结与展望
01
CHAPTER
同步发电机失磁现象及影响
失磁现象描述
失磁保护(讲课资料)
低励.掉磁呵护应控制的常识点：1.什么是掉磁？2.掉磁后,发电机的运行状况若何变更？或者说发电机开端掉磁（在未超出静稳极限之前）的现象？3.掉磁呵护有哪些判据？（看解释书,先记住这些判据的名称,道理可以先不看）4.发电机掉磁对体系和发电机本身有什么影响？5.发电机掉磁后,机端测量阻抗大致若何变更？（先懂得）一.界说掉磁呵护,有时刻也叫低励呵护.但从加倍确实的界说上讲,低励：暗示发电机的励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流;（发电机要向外送这么多有功,必须要有响应的励磁电流来保持,励磁电流太低,连静稳极限都保持不了的时刻,就叫低励.而掉磁：暗示发电机完整掉去励磁.发电机低励.掉磁,是罕有的故障情势,特殊是大型发电机组,励磁体系的环节比较多.增长了产生低励.掉磁的机遇.二.掉磁的进程正常运行时,转子的扭转磁场,与定子绕组中电流产生的交变磁场,两者耦合到一路,同步扭转,转子磁场起推进力的感化,定子绕组中电流产生的交变磁场起制动力的感化,两者大小相等,同步扭转,把原念头的能量,经由过程磁场传到三相体系中去.而低励.掉磁时,转子中的磁场就减小,最后没有了,相当于转子用来推进定子交变磁场扭转的磁场减小.甚至没有了,相当于将“原念头的能量”转换成“三订交换体系中的电能”的序言减小.甚至没有了,那么原念头的能量就只能转换成转子的机械能,所以转子的转速要加快.以下为填补：励磁与有功.机端电压的关系（纯属小我懂得,仅供参考）有功增长了在机端电压不变的情形下定子电流就会增长,定子电流增长的话就会使机端电压降低, 为了保持机端电压的恒定就会增长励磁电流来稳固电压,励磁电流只调节无功,但无功和有功要知足功率圆.可能会出如今无功必定的情形下有功无法调节.就是说在有功增长的情形下励磁电流会变大的有功减小的话励磁电流也会响应的减小.也就是说,增长励磁电流,可以增长发电机输出的无功Q,也会使发电机的输出电压升高;反之,则相反.而励磁电流与有功P之间无必定的接洽.差不久不多吧,有功增长会使发电机产生去磁感化,这个时刻发电机电压会降低,发电机遇掉磁,无功就要响应的增长.理论上调剂有功,无功会跟着变更,增长无功,有功不跟着无功变更.单台发电机对于无限大体系而言,发电机输出的有功.无功的表达式为如下,式中,各参数的界说与上面填补部分的界说雷同.但下式成立的前提是xd=xq（此时xdΣ=xqΣ）,即对于隐极发电机,才成立,对于凸极机,不成立.式中,P为发电机的有功,E0为发电机的机端电压;Us为体系电压,XΣ为包含发电机在内的全部体系的电抗,δ为转子磁场与定子绕组的电枢磁场的夹角（也可懂得为机端电压与无限大体系电压之间的夹角）.对于水轮发电机：d轴：直轴（横轴）,磁极轴线,转子上是一个大齿;q轴：交轴（相轴.时轴）,相邻南北极之间的中间线,都是些小齿.是以,Xd与Xq不成能完整相等,Xd＞Xq.发电机的机端电压E0与励磁电流If是成线性关系的,掉磁进程中,励磁电流减小,引起机端电压E0降低（无功功率降低）,但是掉磁后,因为转子转速加快,δ会变大（δ的转变比E0的转变慢）,在必定规模内,sinδ变大,cosδ,所以：“机端电压E0降低”与“sinδ变大”二者是互相抵偿的感化,所以在掉磁初始阶段,有功功率P先减小,后增长,往返摇动,但有功P的平均值变更不大;而无功功率Q则中断降低,甚至向体系接收无功（E0降低.cosδ降低）;因为机端电压E0降低（在超出静稳极限后,机端电压讲大幅降低）,是以,机端电流I先降低,后面有功P增长后,I也会回升.具体各电气参数如上图所示.综上,发电机开端掉磁（在未超出静稳极限之前）的现象如下：①无功功率Q在中断降低,甚至从正值变成负值;②机端电压E0在中断降低;③机端电流I在上升（先降低.后上升）;④有功功率P有摇动（先降低.后上升）,但平均值变更不大.这个时刻,发电机仍能向体系输送有功P,但因为无功Q降低,甚至接收无功,机端电压要降低,是以须要本厂其他无故障的机组,或者其他厂无故障的机组多发一些无功功率,以保持体系电压.当功角δ＞180°今后,发电机完整掉步,有功P已变成负值,即发电机接收有功,发电机在体系电压的感化下,作电念头运转,定子电枢磁场已不再是对转子磁场起制动感化,而是和转子上的原动力矩一路,合营使令发电机加快扭转,很快使δ＞360°,开端一个新的扭转周期,发电机输出的有功功率.无功功率.定子电流.转子电流和电压均呈现不合程度的振荡,但定子机端电压手体系电压的牵制,是以摇动比较安稳.三.掉磁后的发电机机端测量阻抗轨迹以下内容针对汽轮发电机而言：满负荷稳固运行时,发电机运行在A点,以掉磁开端为0s,约5s后无功功率反向,机端测量阻抗轨迹开端进入-x的第四象限;10s今后,机端测量阻抗轨迹在C区摆动;若将有功负荷减到额定功率的60%,则机端测量阻抗轨迹在D区摆动;若将有功负荷减到额定功率的40%,则机端测量阻抗轨迹稳固在B点邻近,掉磁机组进入稳固异步运行.1.掉磁初始阶段（在掉去静态稳固之前）的阻抗轨迹：等有功阻抗圆等有功的概念：前面已经剖析,在掉磁初始阶段（在掉去静态稳固之前）,发电机有功功率P固然在摇动,但其平均值差不久不多是不变的,是以叫等有功.如今就假定输出有功功率P（这里用Ps暗示）根本不变,来剖析机端测量阻抗Z的轨迹.掉磁初始阶段（在掉去静态稳固之前）的阻抗轨迹就是等有功圆,静稳极限损坏之后,阻抗轨迹才偏离等有功圆进入第三.四象限.图6-3-3给我们的启示：①假如掉磁发电机与无限大体系的衔接电抗Xs越大（即发电厂与体系接洽很单薄,远离体系中间）,则等有功圆就要沿着jx轴往上偏移,是以掉磁后的机端测量阻抗轨迹也整体往上偏移,即位于阻抗平面的上部区域,就不轻易进入第三.第四象限,而掉磁阻抗圆的动作区在第三.第四象限,所以此时掉磁呵护可能拒动.②掉磁以前,发电机带的有功Ps越大,则掉磁后机端测量阻抗轨迹圆的圆心越接近原点（从式6-6-3a可知）,掉磁后的机端测量阻抗轨迹（即等有功圆）越小,同理,就不轻易进入第三.第四象限,而掉磁阻抗圆的动作区在第三.第四象限,所以此时掉磁呵护可能拒动.2.静稳极限阻抗圆填补：对于汽轮机的静稳极限（鸿沟）阻抗圆,上面为Xs（体系接洽电抗,或者叫发电机与无限大体系的衔接电抗）,下面为-Xd,以它们为直径所作的圆.机端测量阻抗轨迹进入该圆,暗示这台发电机的静稳极限损坏了.等有功圆与静稳极限（鸿沟）阻抗圆是订交的,刚一开端掉磁,机端测量阻抗轨迹就有可能沿着等有功圆进入静稳极限（鸿沟）阻抗圆,是以,静稳极限（鸿沟）阻抗圆的动作区域较大,比异步鸿沟阻抗圆更敏锐,静稳极限方才被损坏,呵护就动作了.但是,对于汽轮机的静稳极限（鸿沟）阻抗圆,其动作区域它包含了所有象限,第四象限是同步发电机掉磁应当动作的区域,第三象限是同步电念头掉磁应当动作的区域.而在第一.二象限,除了掉磁呵护会动作外,短路故障也会动作,是以,为了防止短路时静稳极限（鸿沟）阻抗圆误动,从第二象限到第四象限整齐根直线,弄成一个偏向阻抗继电器.如P303,图6-4-5所示.而在我国,为了防止短路时静稳极限（鸿沟）阻抗圆误动,就把Xs移到零点,即机端,以零点和-Xd为弦,以静稳极限（鸿沟）阻抗圆为基本,画一个苹果圆,让这个苹果圆尽可能的跟理论上的静稳极限（鸿沟）阻抗圆挨近.我们把这个苹果园叫：准静稳极限阻抗圆.如P304所讲.无论是静稳极限阻抗圆,照样异步鸿沟阻抗圆,阻抗继电器不但是在掉磁的时刻才动作,在体系振荡.PT断线以及发电机从机端到高压体系产生相间短路.接地短路（经由渡电阻短路,过渡电阻达到必定命值）时,这些阻抗圆可能会误动.所以阻抗圆也要和“励磁低电压”等判据相合营应用,即进入阻抗圆之后,要“励磁电压低于整定值”之后,才动作.若是体系短路,为了保持体系稳固,励磁体系会主动将励磁加大,此时进入阻抗圆之后,因为“励磁低电压”等判据不知足,掉磁呵护也不会动作.详见金安桥的“静稳极限励磁电压U (P) fd主判据”金安桥掉磁呵护的几个判据1.静稳极限励磁电压U (P) fd主判据若定子机端电势E0用定子的额定电压作为基准值,再盘算它的标幺值;而转子电压U1的基准值为发电机空载的额定励磁电压,则定子机端电势E0的标幺值,就等于转子电压U1的标幺值,那么从标幺值来说,E0就是转子电压,故有功P即为转子电压乘以无限大母线电压,再比上同步电抗.所以,发电机要发出某一数目的有功P,就必须要有必定命量的励磁电压E0（转子电压,它们的标幺值相等）来保持,换句话,发电机要送某一数目的有功功率P,且体系要保持静稳极限,那么必须要有的谁人转子电压就能肯定下来.转子电压的标幺值,与有功P成一个线性关系.故,用转子低电压作为判据时,转子低电压的定值是跟着有功功率的变更而变更的.不合的有功功率,保持静稳极限所需的转子电压就有不合的定值.（但这是从稳态的状况下来说的,而在暂态进程中,这个线性关系不成立）该判据的长处是：凡是能导致掉步的掉磁初始阶段,因为U fd 快速降低,U (P) fd判据可快速动作;在平日工况下掉磁,U (P) fd 判据动作大约比静稳鸿沟阻抗判据动作提前1 秒钟以上,有猜测掉磁掉步的功效,明显进步机组压出力或切换励磁的后果.5.6.2 定励磁低电压帮助判据为了包管在机组空载运行及 Pt < P 的轻载运行情形下掉磁时呵护能靠得住动作,或为了全掉磁及轻微部分掉磁时呵护能较快出口,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：金安桥掉磁呵护跳闸清册：静稳鸿沟阻抗判据知足后,至少延时1~1.5s 发掉磁旌旗灯号.压出力或跳闸,延时1~1.5s 的原因是躲开体系振荡.扇形与R 轴的夹角10°~15°为了躲开辟电机出口经由渡电阻的相间短路,以及躲开辟电机正常进相运行.5.6.4 稳态异步鸿沟阻抗判据发电机产生凡是能导致掉步的掉磁后,老是先到达静稳鸿沟,然后转入异步运行,进而稳态异步运行.该判据的动作圆为下抛圆,它匹配发电机的稳态异步鸿沟圆.特征曲线见图5-6-4.5.6.5 主变高压侧三雷同时低电压判据发电机掉磁后,可能引起主变高压侧(体系)电压降低,激发局部电网电压解体,是以,在掉磁呵护设置装备摆设计划中,应有“三雷同时低电压”判据.为防止该判据误动,该判据应与其它帮助判据构成“与”门出口.此判据重要断定掉磁的发电机对体系电压(母线电压)的影响.五.不雅音岩所用的南瑞PCS-985GW发电机呵护中,掉磁呵护有哪些判据？它们各有什么感化？实用于哪些场合？答：①母线（机端）低电压判据：该判据用于呵护电力体系不被掉磁故障的发电机拖垮,是一个保体系的判据;实用于体系无功储备缺少时,远离负荷中间.与体系接洽比较单薄的发电厂扶植初期,或枯水运行季候的时刻.②定子阻抗判据,包含静稳极限阻抗圆.异步鸿沟阻抗圆：该判据为掉磁故障的主判据,用于判别发电机的低励掉磁故障,延时动作于旌旗灯号或出口;个中静稳极限阻抗圆实用于“远离负荷中间,与体系接洽单薄,体系等值阻抗大”的发电厂,而异步鸿沟阻抗圆实用于“在负荷中间,与体系接洽慎密,体系等值阻抗小”的发电厂.③转子侧判据,包含转子低电压判据.发电机的变励磁电压判据（也叫静稳极限励磁电压判据）：因为在能导致掉步的掉磁初始阶段,该判据能快速动作;在平日工况下比定子抗判据动作提前1 s 以上,是以有猜测掉磁掉步的功效,明显进步机组减出力或切换励磁的后果;实用于在体系振荡.PT断线以及发电机从机端到高压体系产生相间短路.接地短路（经由渡电阻短路,过渡电阻达到必定命值）时,与定子阻抗判据合营应用,防止定子阻抗判据单独应用时误动作.④无功反向判据：该判据用于反应掉磁进程中发电机向体系倒吸无功,导致体系电压降低,用于与其他掉磁判据相合营,完美掉磁呵护的功效,增长掉磁呵护动作的靠得住性.六.发电机掉磁对发电机.体系的影响发电机掉磁对体系和发电机本身有什么影响？汽轮发电机许可掉磁运行的前提是什么？（高等技师）答：发电机掉磁对体系的影响：（1）发电机掉磁后,不单不克不及向体系送出无功功率,并且还要从体系中接收无功功率,将造成体系电压降低.（2）为了供应掉磁发电机无功功率,可能造成体系中其他发电机过电流.发电机掉磁对发电机自身的影响：（1）发电机掉磁后,转子和定子磁场之间消失了速度差,则在转子回路中感应出转差频率的电流,引起转子局部过热.（2）发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而产生振动,转差率愈大,振动也愈大.汽轮发电机许可掉磁运行的前提是：（1）体系有足够供应发电机掉磁运行的无功功率,以不至于造成体系电压轻微降低为限.（2）降低发电机有功功率的输出,使之能在很小的转差下,在许可的一段时光内异步运行.即发电机应在较小的有功功率下掉磁运行,使之不至于造成伤害发电机转子的发烧和振动.七.几道技巧判定的习题大型发电机掉磁呵护,在什么情形下采取异步鸿沟阻抗圆？又在什么情形下采取静稳极限阻抗圆？解释来由.（技师）答：在负荷中间,体系等值阻抗小的宜选用异步鸿沟阻抗圆;远离负荷中间,体系等值阻抗大的宜选用静稳极限阻抗圆.来由是：远离负荷中间的大型发电机掉磁后,机端等有功阻抗圆可能不与异步鸿沟阻抗圆订交,掉磁呵护动作慢,有可能对侧体系的后备呵护是以掉磁引起过流而先动作了,本侧掉磁呵护却还未动作,造成对侧呵护先跳闸,从而扩展变乱规模.（即在掉磁初始阶段,还未掉步时,机端测量阻抗轨迹还在等有功圆上,且阻抗轨迹正在慢慢的由第一象限向第四象限移动的时刻,因为端等有功阻抗圆可能不与异步鸿沟阻抗圆订交,掉磁呵护就不克不及提前动作,而等阻抗轨迹进入异步鸿沟阻抗圆时,机组已完整异步运行了,这时才动作跳闸,线路上的后备呵护可能早就动作了,使故障扩展.）“励磁低电压”判据为什么不克不及单独用于掉磁呵护？答：这是因为当前电力体系的容量越来越大,鄙人三更电力体系负荷较低的时刻,超高压输电线路对地电容产生的无功,会使发电机机端电压升高（即容升效应,电容电流要给发电机励磁,即发电机接收无功,处于进相运行状况）,是以不克不及不把发电机本身的励磁电压.励磁电流减小,以使发电机机端电压还能保持在正常程度,不至于过高,在励磁电压降低后,轻易使“励磁低电压”判据误动,所以,不克不及单独用于掉磁呵护,而要与其他判据合营应用.（为了抵偿高压输电线路的电容和接收其无功功率,防止电网轻负荷时因容性功率过多引起的电压升高.在线路两头装配了并联电抗器）。
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同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
等无功阶段与等无功阻抗圆（临界失步圆）
对于汽轮发电机组，当δ=90度时，发电机处于失去静态稳定的临界状态，故称为
临界失步点。
90 Q
重庆电力高等专科学校
POWER SYSTEM PROTECTION
电力系统继电保护
52ห้องสมุดไป่ตู้同步发电机失磁保护
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响
失磁故障 指励磁突然全部消失或部分消失使励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流。
一、发电机的失磁运行及其产生的影响
失磁故障
02 失磁后的基本物理过程
转子运动方程：
TJ
d 2
dt 2
PT
(P Pac )
机组的惯性 时间常数
电气角加 速度
异步功率
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响
发电机失磁后各电量的变化：
05 失磁发电机机端测量阻抗的变化轨迹 失步前，P基本不变——— 等有功过程
jX P3
P2 P1
jXS
Zf
-Xd＇ -Xd
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化： 02 Q
发电机失磁后，Q很快（在δ=90°之前）减小到0，然后向负变化到较大值，失 步后，按照滑差周期有规律的摆动。理论分析表明：失磁发电机维持的有功越 大及滑差越大，失磁后从系统吸收的无功越大。
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化：
01 P 并网运行的汽轮发电机在失磁失步运行时，P基本不变（略有减少）。 发电机从失磁到功角为90度时，靠功角的不断增大，使发电机的有功功率维持 不变；发电机失步运行时，发出异步功率维持发电机输入、输出功率的平衡。 但在调速器的作用下使P略有减少。
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响
异步功率的产生： 发电机失步之后，发电机转子的转速大于同步转速，与定子旋转磁场之间产生滑差 S。定子磁场将切割转子，在转子上产生涡流。转子的涡流磁场使发电机产生异步 转矩，发电机发出异步功率。
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化：
03 定子电流 发电机失磁后，P基本不变，Q先减小到0，故定子电流先减小到某一值。此后， 由于发电机吸收Q增大及定子电压降低，因此定子电流增大。在发电机失步后， 其定子电流也作周期性的摆动。 发电机失磁失步运行时，维持的P越大，定子电流越大；滑差越大，定子电流越 大。
一、发电机的失磁运行及其产生的影响 失磁故障 02 失磁后的基本物理过程
功角特性关系：
P EdU S sin
xS xd
Q EdU S cos
U
2 S
xS xd
xd xs
..
Ug
Us
. Xd
Ed
. Xs
Ig
.
Es
同步发电机失磁保护
loss of field protection of synchronous generator
01 失磁原因 励磁回路开路，励磁绕组断线 灭磁开关误动作，励磁调节装置的自动开关误动，
可控硅励磁装置中部分元件损坏 励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路 运行人员调整等
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响
同步发电机失磁保护
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响 发电机失磁后各电量的变化：
04 定子电压 发电机失磁后，定子电压下降。原因是此时的机端电压等于系统电压减去发电 机电流在发电机与系统联系电抗上的电压降。当定子电压下降到某一值之后， 将按滑差周期作有规律的摆动。 发电机失磁运行时维持的P越大，定子电压降低得越多；与系统联系电抗越大， 定子电压降低得越多。
R
P1>P2>P3
等有功阻抗圆轨迹图
ZG
U g Ig
U S
jIg X s Ig
U
2 s
2P
jX S
U
2 s
2P
e j2
arctg Q f (Q)
P
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一、发电机的失磁运行及其产生的影响 特点如下： 圆的大小与P有关 ，P越大→圆的直径越小。
失磁前，发电机向系统送出有功功率和无功功率，φ角为正，Q为正，测量阻抗 ZG位与第Ⅰ象限。
失磁后，随着Q的变化，Q由正变负， φ角由正值向负值变化，ZG从Ⅰ象限向Ⅳ 象限变化。失磁前，发电机送出的有功功率越大，即圆越小，从Ⅰ→Ⅳ越快 。
圆的位置与jXs有关，若jXs =0，圆心在实轴上，ZG很容易进入第Ⅳ象限。可见， 失磁后，ZG向第Ⅳ象限移动，且最终将稳定在第Ⅳ象限内。