发电机失磁保护原理的比较和分析薛伊琴(南京下关发电厂发电部,江苏南京210011)摘要:介绍了发电机失磁保护的新、旧两种原理、发电机失磁故障发生后的系统的特征量、发电机失磁后造成的危害。详细地介绍了新的逆无功原理的发电机失磁保护的方案配置、整定值的设定。并对发电机失磁保护两种原理的实现方案进行了分析、比较;提出了用逆无功原理的发电机失磁保护方法处理发电机失磁问题时相对于传统的阻抗型发电机失磁保护的多种优点;它是处理发电机失磁问题的方向。关键词:发电机失磁保护;系统特征量;阻抗原理;逆无功原理中图分类号:TM31;TM771文献标识码:A文章编号:100324897(2005)20200332030引言同步发电机转子绕组通入直流电流建立主磁场。良好的励磁是保证发电机正常运行的基础,也是保证电力系统运行稳定的基础。发电机失磁运行对机组本身及系统均有影响。因此,发电机失磁保护既是机组保护,又是系统保护。1发电机失磁后系统特征量发电机失磁后不但不发出无功功率还要从系统吸收无功功率。当系统无功功率储备不足时将导致发电厂母线电压、发电机机端电压下降。发电机失磁后,由于发电机吸收无功量的增大及定子电压的降低,定子电流就会增大。有功功率越大,定子电流就会越大。发电机从失磁到功角增大到90°的过程中,发电机的电磁功率先减小,但原动机的机械功率来不及减小,造成转子加速使功角不断增大,当功角大于90°发电机失步运行时发电机的异步功率维持着输入、输出功率平衡。发电机失磁后无功很快减小到零,然后向负变化到较大值。失步后发电机的无功功率按照滑差周期有规律的摆动。失磁发电机维持的有功功率越大及滑差越大,发电机从系统吸收的无功越大。发电机从失磁开始到稳定异步运行其机端测量阻抗沿着等有功阻抗圆由第1象限向第4象限变化。2阻抗原理的发电机失磁保护在国内由低阻抗元件及转子低电压元件构成的失磁保护应用较多。该原理采用阻抗圆为主判据,辅之以其它判据能区分短路、系统振荡、PT断线等情况并监视失磁故障对机组和系统的影响。阻抗原理失磁保护的逻辑如图1。图1阻抗原理失磁保护的逻辑框图Fig.1Logicframeofimpedancefieldfailureprotection当发电机失磁导致机端阻抗由第一象限进入第四象限时,保护延时T4+T1(T4延时主要是防止系统振荡时阻抗元件的误动作)发出信号并出口(如切换励磁或切换厂用电源等);当发电机失磁导致机端电流超过整定值时,为保护发电机则延时T3发出信号并出口(如降出力);当发电机失磁并导致系统低电压时,经延时T2发出信号并跳闸切机;当发电机阻抗条件和转子低电压条件同时满足(这种情况的阻抗元件动作可以排除是系统振荡引起的,故取消T4延时)保护则延时T1发出信号并出口(如解列灭磁)。当PT断线时失磁保护被闭锁。3逆无功原理的发电机失磁保护3.1构成原理发电机失磁及励磁降低至不允许程度的主要标志是逆无功和定子过电流同时出现。33第33卷第20期2005年10月16日继电器RELAYVol.33No.20Oct.16,2005该原理保护的输入量有:发电机机端三相电压、三相电流及主变高压侧三相电压。3.1.1保护的判据并网运行的发电机失磁之后无功很快进相(功角在90°之前便进相),此时若发电机维持的有功较大则定子过电流。该原理失磁保护直接反映发电机失磁后机组从系统吸收无功的程度和定子过电流的情况,又增加了机端低电压、系统低电压、机组有功功率的判据从而能监视失磁对机组本身和系统的影响。检测发电机失磁运行的主判据为逆无功和定子电流。失磁运行的危害判据有系统低电压、机端低电压和有功功率。系统低电压、机端低电压用于判断失磁对系统及厂用电的影响;有功功率用于判断失磁运行对机组的危害程度。保护中采用判据的物理概念清晰、容易整定且不受系统运行方式的影响。该保护原理取消了转子电压的辅助判据,特别适合于无刷励磁的发电机。3.1.2保护躲系统异常运行的方案系统异常运行方式主要有系统振荡和系统故障。采用延时元件可躲过系统振荡对保护的影响;采用负序电压闭锁元件可躲系统故障及故障切除后系统振荡对保护的影响。3.2逆无功原理失磁保护的逻辑图图2逆无功原理失磁保护逻辑框图Fig.2Logicframeofinversereactivepowerfieldfailureprotection逆天...
