发电机失步保护介绍

1 发电机失步保护介绍 1 概述 当发电机正常运行时，发电机与电力系统的电动势以同样的工频角频率旋转，之间的相位差维持不变，发电机处于同步稳定运行状态。如果受到某种干扰，发电机与系统之间的电动势以不同的角频率旋转，线路两侧电动势相位差不断变化，此时称作发电机失步。 发电机失步后，两侧电动势之间的夹角δ 在0°到360°间不断变化。发电机机端电压与电流也呈周期性变化，因此需要对失步时的机端测量阻抗进行分析。 2 发电机失步时电气量变化分析 2.1 发电机失步时电压、电流变化 以发电机带无穷大系统为例，发电机电势为Eg，系统侧电势为Es，各回路等值阻抗如图1中所示。 ~~ZgZsGSgEssUEgUsUIZ∑ 图1 发电机带无穷大系统 如图1中所示，发电机失步前，保护安装处为送电端，gE 超前SE ，假设两侧电动势幅值相等，则jgseEE ，夹角δ 由线路传输的有功功率决定。 此时发电机机端电流为： ZeEZEEIjgsg)1( （1 ） 发电机机端电压为： 2 ggZIEU （2 ） 绘制出发电机带无穷大系统时对应的相量图，如图2所示。事实上，将式（1）带入式（2），则有 ZZEEEUgsgg)( 可以看出，如果系统中各元件的阻抗角都相同的话，系统中各点的电压相量的端点都落在图2中)(sgEE的相量上。由（1）式知，当δ =180°时， ZEIg2，此时线路中电流最大，电流在阻抗gZ上产生的压降最大，此时发电机机端电压最低。 发电机失步时，系统中电压最低的一点C，称作振荡中心。可在图2中作垂直于)(sgEE的相量cU ，此点电压最低，即为振荡中心。 sgEEgEsEgUIOZIcU 图2 发电机带无穷大系统的相量图 2 .2 发电机失步时的机端测量阻抗 当发电机失步时，保护安装处的电压与电流幅值与相位都将随着两侧电动势夹角δ的变化而变化。因此，反映电压和电流比值的阻抗继电器的测量阻抗幅值和相位也将随δ 而变化。如果两侧电动势幅值相等，即EEEsg，发电机出口处测量阻抗为： gjgjgggggggZeZZZeEEZIEIZIEIUZ1)1( 根据三角函数关系2121jctgej，有 3 221)21(221ctgZjZZZZjctgZgg （3 ） 随着两侧电动势夹角δ 的变化，继电器测量阻抗相量端点的变化轨迹画在阻抗复平面上如图3中所示，而测量阻抗相量的起点为保护...