1、1l 第七章第七章 發電機保護發電機保護l教學要求：教學要求：l(1)熟悉發電機的故障和不正常工作狀態；熟悉發電機的故障和不正常工作狀態；l(2)掌握發電機縱差保護的工作原理和整定原則；掌握發電機縱差保護的工作原理和整定原則；l(3)理解發電機橫差保護工作原理；理解發電機橫差保護工作原理；l(4)掌握掌握100%保護范圍的發電機定子接地保護工保護范圍的發電機定子接地保護工作原理；作原理；l(5)理解勵磁回路一點接地、兩點接地保護；理解勵磁回路一點接地、兩點接地保護；l(6)了解負序過電流保護；了解負序過電流保護；l(7)掌握發電機失磁保護；掌握發電機失磁保護；l(8)了解發電機了解發電機-變壓

2、器組保護特點。變壓器組保護特點。 2 7-1 7-1 發電機的故障和不正常運行情況發電機的故障和不正常運行情況發電機是電力系統中十分重要和貴重的設備，發發電機是電力系統中十分重要和貴重的設備，發電機的安全運行直接影響電力系統的安全。電機的安全運行直接影響電力系統的安全。 一、發電機故障一、發電機故障l1、 發電機定子繞組相間短路發電機定子繞組相間短路 l定子繞組相間短路會產生很大的短路電流，嚴定子繞組相間短路會產生很大的短路電流，嚴重損壞發電機，甚至引起火災。應裝設縱聯差重損壞發電機，甚至引起火災。應裝設縱聯差動保護。動保護。l 2、發電機定子繞組匝間短路、發電機定子繞組匝間短路 l定子繞組匝

3、間短路會產生很大的環流，引起故定子繞組匝間短路會產生很大的環流，引起故障處溫度升高，使絕緣老化，甚至擊穿絕緣發障處溫度升高，使絕緣老化，甚至擊穿絕緣發展為單相接地或相間短路，擴大發電機損壞范展為單相接地或相間短路，擴大發電機損壞范圍。圍。 3l3、發電機定子繞組單相接地、發電機定子繞組單相接地 l定子繞組單相接地是發電機易發生的一種故障。定子繞組單相接地是發電機易發生的一種故障。單相接地后，其電容電流流過故障點的定子鐵芯，單相接地后，其電容電流流過故障點的定子鐵芯，當此電流較大或持續時間較長時，會使鐵芯局部當此電流較大或持續時間較長時，會使鐵芯局部熔化。應裝設靈敏的反應全部繞組任一點接地故熔化

4、。應裝設靈敏的反應全部繞組任一點接地故障的障的100%定子繞組單相接地保護。定子繞組單相接地保護。l 4、發電機轉子繞組一點接地和兩點接地、發電機轉子繞組一點接地和兩點接地 l轉子繞組一點接地，對發電機沒有直接危害。兩轉子繞組一點接地，對發電機沒有直接危害。兩點接地則轉子繞組一部分被短接，不但會燒毀轉點接地則轉子繞組一部分被短接，不但會燒毀轉子繞組，而且由于部分繞組短接會破壞磁路的對子繞組，而且由于部分繞組短接會破壞磁路的對稱性，造成磁勢不平衡而引起機組劇烈振動，產稱性，造成磁勢不平衡而引起機組劇烈振動，產生嚴重后果。生嚴重后果。 4l5、發電機失磁、發電機失磁 l由于轉子繞組斷線、勵磁回路故

5、障或滅磁開關誤由于轉子繞組斷線、勵磁回路故障或滅磁開關誤動等原因，將造成轉子失磁，失磁故障不僅對發動等原因，將造成轉子失磁，失磁故障不僅對發電機造成危害，而且對電力系統安全也會造成嚴電機造成危害，而且對電力系統安全也會造成嚴重影響，因此，應裝設失磁保護。重影響，因此，應裝設失磁保護。 5l二、發電機不正常運行狀態二、發電機不正常運行狀態l1 、由于外部短路、非周期合閘以及系統振蕩等、由于外部短路、非周期合閘以及系統振蕩等原因引起的過電流，應裝設過電流保護，作為外原因引起的過電流，應裝設過電流保護，作為外部短路和內部短路的后備保護。對于部短路和內部短路的后備保護。對于50MW及以及以上的發電機，

6、應裝設負序過電流保護。上的發電機，應裝設負序過電流保護。l 2、過負荷保護、過負荷保護:l針對對稱過負荷，應裝設只接于一相的過負荷信針對對稱過負荷，應裝設只接于一相的過負荷信號保護；針對不對稱過負荷，一般在號保護；針對不對稱過負荷，一般在50MW及以及以上發電機應裝設負序過負荷保護。上發電機應裝設負序過負荷保護。 6l3 、過電壓保護、過電壓保護:l特別是水輪發電機，因其調速系統慣性大和中間特別是水輪發電機，因其調速系統慣性大和中間再熱式大型汽輪發電機功頻調節器的調節過程比再熱式大型汽輪發電機功頻調節器的調節過程比較緩慢，在突然甩負荷時，將引起過電壓。較緩慢，在突然甩負荷時，將引起過電壓。 l

7、4、逆功率保護、逆功率保護:l當汽輪發電機主汽門突然關閉而發電機斷路器未當汽輪發電機主汽門突然關閉而發電機斷路器未斷開時，發電機將過渡到同步電動機運行狀態，斷開時，發電機將過渡到同步電動機運行狀態，對汽輪發電機葉片特別是尾葉，可能過熱而損壞。對汽輪發電機葉片特別是尾葉，可能過熱而損壞。7 7-2 7-2 發電機定子繞組短路故障的保護發電機定子繞組短路故障的保護l一、發電機定子繞組短路故障的特點一、發電機定子繞組短路故障的特點l發電機定子繞組中性點一般不直接接地，而是通發電機定子繞組中性點一般不直接接地，而是通過高阻接地、消弧線圈接地或不接地，故發電機過高阻接地、消弧線圈接地或不接地，故發電機的

8、定子繞組都設計為全絕緣。的定子繞組都設計為全絕緣。l發電機定子的短路故障形成比較復雜，有五種情發電機定子的短路故障形成比較復雜，有五種情況：發生單相接地，然后由于電弧引發故障點處況：發生單相接地，然后由于電弧引發故障點處相間短路；直接發生線棒間絕緣擊穿形成相間短相間短路；直接發生線棒間絕緣擊穿形成相間短路；發生單相接地，然后由于電位的變化引發其路；發生單相接地，然后由于電位的變化引發其他地點發生另一點的接地，從而構成兩點接地短他地點發生另一點的接地，從而構成兩點接地短路；發電機端部放電構成相間短路；定子繞組同路；發電機端部放電構成相間短路；定子繞組同一相的匝間短路故障。一相的匝間短路故障。8l

9、二、比率制動式縱差動保護二、比率制動式縱差動保護l發電機縱差動保護基本原理與差動保護相同。發電機縱差動保護基本原理與差動保護相同。l規定一次電流以流入發電機規定一次電流以流入發電機l為正方向。為正方向。l當正常運行以及發生保護區當正常運行以及發生保護區l外故障時，流入差動繼電器外故障時，流入差動繼電器l的差動電流為零，繼電器不的差動電流為零，繼電器不l動作。當發生發電機內部故動作。當發生發電機內部故l障時，流入差動繼電器的差障時，流入差動繼電器的差l動電流將會出現較大的數值，動電流將會出現較大的數值，l當差動電流超過整定值時，當差動電流超過整定值時，l繼電器判為發生了內部故障繼電器判為發生了內

10、部故障l而動作于跳閘。而動作于跳閘。9l設設l比率制動式差動保護的動作方程為比率制動式差動保護的動作方程為lId差動電流或稱動差動電流或稱動l作電流作電流lIres制動電流制動電流lIres.min拐點電流拐點電流lId.min 啟動電流啟動電流/12dIII/122resIII.min.min.min.min.min()dresresdresresddresresIK IIIIIIIII10l發電機縱聯差動保護的基本原理是比較發電機兩發電機縱聯差動保護的基本原理是比較發電機兩側的電流的大小和相位，它是反映發電機及其引側的電流的大小和相位，它是反映發電機及其引出線的相間故障。出線的相間故障。l

11、三、標積制動縱差保護三、標積制動縱差保護l標積制動是比率制動原理的另一種表達形式。以標積制動是比率制動原理的另一種表達形式。以電流流入發電機為正方向，令電流流入發電機為正方向，令 /12cos(180) ,cos(180) 00cos(180) 0resI II當當/12dIII11l標積制動式縱差保護的動作判據為標積制動式縱差保護的動作判據為l式中式中Ks 標積制動系數標積制動系數l 和和 夾角夾角l四、發電機縱差保護的接線方式四、發電機縱差保護的接線方式l1、縱差保護的動作邏輯、縱差保護的動作邏輯l由于發電機中性點為非直接接地，當發電機內部由于發電機中性點為非直接接地，當發電機內部發生相間

12、短路時，會有兩相或三相的差動繼電器發生相間短路時，會有兩相或三相的差動繼電器同時動作。同時動作。.min()()dsresddIK III/1I/2I12當兩相或兩相以上差動繼電器動作時，可判斷為當兩相或兩相以上差動繼電器動作時，可判斷為發電機內部故障；而僅有一相差動繼電器動作發電機內部故障；而僅有一相差動繼電器動作時，則判為時，則判為TATA斷線。斷線。為了對付發生一點在區內接地而另外一點在區外為了對付發生一點在區內接地而另外一點在區外接地引起的短路故障，當有一相差動繼電器動接地引起的短路故障，當有一相差動繼電器動作而同時有負序電壓時也判定為發電機內部短作而同時有負序電壓時也判定為發電機內部

13、短路故障。這種動作邏輯的特點是單相路故障。這種動作邏輯的特點是單相TATA斷線不斷線不會誤動，因此可省去專用的會誤動，因此可省去專用的TATA斷線閉鎖環節，斷線閉鎖環節，且保護安全可靠。且保護安全可靠。13l2、發電機不完全縱差動保護接線、發電機不完全縱差動保護接線l若僅引入發電機的中性點側部分分支電流來構成若僅引入發電機的中性點側部分分支電流來構成縱差動保護，選擇適當的變比，也可以保證正常縱差動保護，選擇適當的變比，也可以保證正常運行及區外故障時沒有差動，而在發生發電機相運行及區外故障時沒有差動，而在發生發電機相間或匝間短路時均會形成差流，當超過定值時，間或匝間短路時均會形成差流，當超過定值

14、時，可切除故障。這種縱差動保護被稱為不完全縱差可切除故障。這種縱差動保護被稱為不完全縱差動保護。動保護。14l不完全縱差動保護可按下列原則選擇配置中性點不完全縱差動保護可按下列原則選擇配置中性點TA的個數的個數N中性點側每相接入縱差動保護的分支數中性點側每相接入縱差動保護的分支數a-發電機每相的并聯的分支總數發電機每相的并聯的分支總數/2( /2) 1aNa15l五、發電機縱差動保護整定計算與靈敏度五、發電機縱差動保護整定計算與靈敏度 l1、縱差動保護靈敏度系數的定義與校驗、縱差動保護靈敏度系數的定義與校驗l根據規程規定：發電機縱差動保護的靈敏度是在根據規程規定：發電機縱差動保護的靈敏度是在發

15、電機端發生兩相金屬性短路下差動電流與動作發電機端發生兩相金屬性短路下差動電流與動作電流的比值電流的比值l2、縱差動保護的整定：、縱差動保護的整定：l（1）啟動電流）啟動電流Id.min的整定。整定原則是躲過發的整定。整定原則是躲過發電機額定工況下差動回路中的最大不平衡電流。電機額定工況下差動回路中的最大不平衡電流。1.5senK.min12()(0.240.32)drelerergnIKIII16l（2）拐點電流）拐點電流Ires.min的整定。拐點電流的大小，的整定。拐點電流的大小，決定保護開始產生制動作用的電流的大小。決定保護開始產生制動作用的電流的大小。l在啟動電流及動作在啟動電流及動作

16、l特性曲線的斜率保特性曲線的斜率保l持不變的情況下，持不變的情況下，l拐點電流越小，差拐點電流越小，差l動保護的動作區越動保護的動作區越l小，而制動區增大；小，而制動區增大；l拐點電流整定計算拐點電流整定計算l式為式為.min(0.51.0)resgnII17l（3）比率制動特性的制動系數）比率制動特性的制動系數Kres和制動斜率和制動斜率K的整定的整定l特性曲線上的特性曲線上的C點又可近似由發電機外部故障時點又可近似由發電機外部故障時最大短路電流最大短路電流Ik.max與差動電路中的最大不平衡電與差動電路中的最大不平衡電流流Iunb.max確定。制動系數確定。制動系數而制動線斜率而制動線斜率

17、K則可表示為則可表示為.max.maxunbreskIKI.max.min.max.minunbdkresIIKII18l差動回路中的最大不平衡電流，除與縱差保護用差動回路中的最大不平衡電流，除與縱差保護用兩側兩側TA的的10誤差、二次回路參數差異及差動誤差、二次回路參數差異及差動保護測量誤差有關外，尚與縱差保護兩側保護測量誤差有關外，尚與縱差保護兩側TA暫暫態特性有關。考慮到上述情況，為躲過差動回路態特性有關。考慮到上述情況，為躲過差動回路中的最大不平衡電流，中的最大不平衡電流，C點的縱坐標電流應取為點的縱坐標電流應取為.max.max(0.1 0.1)drelfkIKKI19六、發電機橫差

18、動保護六、發電機橫差動保護1 1、發電機裂相橫差動保護基本原理、發電機裂相橫差動保護基本原理在大容量發電機中，由于額定電在大容量發電機中，由于額定電流很大，其每相都是由兩個或流很大，其每相都是由兩個或兩個以上并聯分支繞組組成的，兩個以上并聯分支繞組組成的，在正常運行的時候，每個并聯在正常運行的時候，每個并聯分支中的電動勢相等，各供分支中的電動勢相等，各供出一半的負荷電流，流過相出一半的負荷電流，流過相等的負荷電流。當同相內非等的負荷電流。當同相內非等電位點發生匝間短路時，等電位點發生匝間短路時，各繞組中的電動勢就不再相各繞組中的電動勢就不再相等，因而會出現因電動勢差而等，因而會出現因電動勢差而

19、在各繞組間產生環流。在各繞組間產生環流。20利用這個環流，可以實現對發電機定子繞組匝利用這個環流，可以實現對發電機定子繞組匝間短路的保護，構成裂相橫差動保護。間短路的保護，構成裂相橫差動保護。21 （1 1）分支繞組內部發生匝間）分支繞組內部發生匝間短路時，兩個分支繞組的電動短路時，兩個分支繞組的電動勢將不等，出現環流，這時在勢將不等，出現環流，這時在差動回路中將會有差動回路中將會有當此電流大于啟動電流時，當此電流大于啟動電流時，保護可靠動作。保護可靠動作。.2dd rTAIIn22（2 2）同相的兩個并聯分支繞組間發生匝間短路時，只）同相的兩個并聯分支繞組間發生匝間短路時，只要這兩個分支繞組

20、短路點存在電動勢差，分別產生兩要這兩個分支繞組短路點存在電動勢差，分別產生兩個環流，此時差動回路中有電流個環流，此時差動回路中有電流232 2、單元件橫差動保護基本原理、單元件橫差動保護基本原理單元件橫差動保護適用于具有多分支的定子繞單元件橫差動保護適用于具有多分支的定子繞組且有兩個以上中性點引出端子的發電機，組且有兩個以上中性點引出端子的發電機，能反應定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及能反應定子繞組匝間短路、分支線棒開焊及機內繞組間相間短路。機內繞組間相間短路。24單元件橫差動保護動作電流必須要克服這些不單元件橫差動保護動作電流必須要克服這些不平衡量，整定式為平衡量，整定式為123()(0.2

21、50.31)setrelunbunbunbgNIKIIII25七、縱向零序電壓式定子繞組間匝間短路保護七、縱向零序電壓式定子繞組間匝間短路保護1 1、縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護基本、縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護基本原理原理發電機定子繞組在同一分支匝間或同相不同分發電機定子繞組在同一分支匝間或同相不同分支間短路故障，均會出現縱向不對稱（即機支間短路故障，均會出現縱向不對稱（即機端相對于中性點出現不對稱），從而產生所端相對于中性點出現不對稱），從而產生所謂的縱向零序電壓。該電壓由專用電壓互感謂的縱向零序電壓。該電壓由專用電壓互感器（互感器一次中性點通過高壓電纜連接起器（互感器一次中性

22、點通過高壓電纜連接起來，而不允許接地）的開口三角形繞組兩端來，而不允許接地）的開口三角形繞組兩端取得。當測量到縱向零序電壓超過定值時，取得。當測量到縱向零序電壓超過定值時，保護動作。保護動作。262 2、縱向零序電壓的整定、縱向零序電壓的整定在對縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護整定在對縱向零序電壓式定子繞組匝間短路保護整定計算時，首先應對發電機定子的結構進行研究，計算時，首先應對發電機定子的結構進行研究，并估算發生最少匝數匝間短路時的最小縱向零并估算發生最少匝數匝間短路時的最小縱向零序電壓值，然后據此進行整定和靈敏度校驗；序電壓值，然后據此進行整定和靈敏度校驗；同時還需要考慮躲開各種因素引起

23、的不平衡電同時還需要考慮躲開各種因素引起的不平衡電壓。整定為壓。整定為根據運行經驗，縱向零序電壓式定子電壓匝間短根據運行經驗，縱向零序電壓式定子電壓匝間短路保護的動作電壓一般可取路保護的動作電壓一般可取2.52.53V。0.0.maxsetrelUK U273 3、負序功率方向元件、負序功率方向元件為防止區外故障時匝間短路保護誤動作，可增為防止區外故障時匝間短路保護誤動作，可增設負序功率方向元件。同樣，負序功率元件設負序功率方向元件。同樣，負序功率元件的動作方向，應根據不同發電機的定子繞組的動作方向，應根據不同發電機的定子繞組結構來確定。對于定子繞組匝間短路時能產結構來確定。對于定子繞組匝間短

24、路時能產生較大負序功率的發電機，負序功率方向元生較大負序功率的發電機，負序功率方向元件的動作方向應指向發電機。此時，負序功件的動作方向應指向發電機。此時，負序功率元件為允許式，即發電機內部故障時，方率元件為允許式，即發電機內部故障時，方向元件動作，其觸點閉合允許匝間保護動作。向元件動作，其觸點閉合允許匝間保護動作。28 7.3 7.3 發電機定子繞組單相接地保護發電機定子繞組單相接地保護一、發電機定子繞組單相接地時電氣量的特征一、發電機定子繞組單相接地時電氣量的特征1、定子繞組接地危害、定子繞組接地危害: l 接地電流會產生電弧，燒傷鐵芯，使定子繞組鐵芯接地電流會產生電弧，燒傷鐵芯，使定子繞組

25、鐵芯疊片燒結在一起，造成檢修困難。疊片燒結在一起，造成檢修困難。 接地電流會破壞繞組絕緣，擴大事故，若一點接地接地電流會破壞繞組絕緣，擴大事故，若一點接地而未及時發現，很有可能發展成繞組的匝間或相間短而未及時發現，很有可能發展成繞組的匝間或相間短路故障，嚴重損傷發電機。路故障，嚴重損傷發電機。 l要求要求: l繞組有繞組有100%的保護范圍。的保護范圍。 l在繞組匝內發生經過渡電阻接地故障時，保護應有在繞組匝內發生經過渡電阻接地故障時，保護應有足夠靈敏度。足夠靈敏度。 29l2、反應基波零序電壓的接地保護原理、反應基波零序電壓的接地保護原理 l 當在發電機內部當在發電機內部A相距中性點相距中性

26、點處處 K點發生定子繞組點發生定子繞組接地，單相接地發電機中性點將發生位移，產生零序接地，單相接地發電機中性點將發生位移，產生零序電壓。電壓。l故障點各相對地電壓：則每相對地電壓為：故障點各相對地電壓：則每相對地電壓為：(1)AADBABDCACDUEUEEUEE30l故障點零序電壓為故障點零序電壓為上式說明，故障點離中性點越遠，零序電壓高。上式說明，故障點離中性點越遠，零序電壓高。 當中性點不接地時，故障點的接地電流為當中性點不接地時，故障點的接地電流為l l當中性點接地時，當中性點接地時，故障點的接地電流故障點的接地電流為為( )1()3AkoADADADUUUUE3 ()kaAfwICC

27、E13 ()kaAfwIjCCEl31二、利用零序電壓構成的發電機定子繞組單相接二、利用零序電壓構成的發電機定子繞組單相接地保護地保護根據根據可以畫出零序電壓隨故障點位置可以畫出零序電壓隨故障點位置變化的曲線圖變化的曲線圖越靠近機端，故障點的零越靠近機端，故障點的零序電壓就越高，可以利用序電壓就越高，可以利用基波零序電壓構成定子單基波零序電壓構成定子單相接地保護。相接地保護。3 ()kaAfwICCE 32l零序電壓可取自發電機機端零序電壓可取自發電機機端TV二次側。當保護二次側。當保護動作于跳閘且零序電壓取自發電機機端動作于跳閘且零序電壓取自發電機機端TV開口開口三角繞組時需要有三角繞組時需

28、要有TV一次側斷線的閉鎖措施。一次側斷線的閉鎖措施。33l三、利用三次諧波電壓構成的發電機定子繞組三、利用三次諧波電壓構成的發電機定子繞組單相接地保護單相接地保護l1、正常運行時繞組中、正常運行時繞組中3次諧波分布次諧波分布 34l機端和中性點機端和中性點3次諧波電壓：次諧波電壓： 333322()2()fwNfwfSfwCCUECCCUECC332fNSfwCUUCC13 ()fwlCC35l2、定子繞組單相接地時、定子繞組單相接地時3次諧波電壓分布次諧波電壓分布 36l 7.4 發電機負序電流保護發電機負序電流保護l一、負序電流保護的作用一、負序電流保護的作用l為了提高不對稱短路的靈敏度，

29、可采用負序電流為了提高不對稱短路的靈敏度，可采用負序電流保護，同時還可以防止轉子回路的過熱。保護，同時還可以防止轉子回路的過熱。 l發電機承受負序電流的能力，是負序電流保護的發電機承受負序電流的能力，是負序電流保護的整定依據之一。整定依據之一。 l 發電機能長期承受的負序電流值由轉子各部件發電機能長期承受的負序電流值由轉子各部件能承受的溫度決定，通常為額定電流的能承受的溫度決定，通常為額定電流的6%到到8%。 l 22*I tA37l曲線表明：曲線表明： 發電機允許負序電流的時間是隨大發電機允許負序電流的時間是隨大小而變化小而變化 故稱為反時限。發電機承受負序電流故稱為反時限。發電機承受負序電

30、流的能力，與負序電流通過的時間有關，時間越的能力，與負序電流通過的時間有關，時間越短，允許的負序電流越大，時間越長，允許的短，允許的負序電流越大，時間越長，允許的負序電流越小。針對此情況，裝設發電機負序負序電流越小。針對此情況，裝設發電機負序過流保護過流保護38l1、定時限負序電流保護、定時限負序電流保護 l對于中、小型發電機，負序過電流保護大多采對于中、小型發電機，負序過電流保護大多采用兩段式定時限負序電流保護，定時限負序電用兩段式定時限負序電流保護，定時限負序電流保護由動作于信號的負序過負荷保護和動作流保護由動作于信號的負序過負荷保護和動作于跳閘的負序過電流保護組成。于跳閘的負序過電流保護

31、組成。lI段段 經延時動作于跳閘經延時動作于跳閘 段段 經延時動作于信號經延時動作于信號39l負序過電流保護的動作電流，按發電機短時允負序過電流保護的動作電流，按發電機短時允許的負序電流整定。許的負序電流整定。 l 兩段式定時限負序電流保護接線簡單，即能兩段式定時限負序電流保護接線簡單，即能反應負序過負荷，又能反應負序過電流，對保反應負序過負荷，又能反應負序過電流，對保護范圍內故障有較高的靈敏度。在變壓器后短護范圍內故障有較高的靈敏度。在變壓器后短路時，其靈敏度與變壓器的接線方式無關。路時，其靈敏度與變壓器的接線方式無關。 40l2、反時限負序電流保護、反時限負序電流保護 l 反時限特性是指電

32、流大時動作時限短，而電反時限特性是指電流大時動作時限短，而電流小時動作時限長的一種時限特性。通過適當流小時動作時限長的一種時限特性。通過適當調整，可使保護時限特性與發電機的負荷發熱調整，可使保護時限特性與發電機的負荷發熱允許電流曲線相配合。允許電流曲線相配合。l 41l 7.5 發電機的失磁保護發電機的失磁保護 l一、發電機失磁運行及后果一、發電機失磁運行及后果 l 發電機失磁一般是指發電機的勵磁電流異發電機失磁一般是指發電機的勵磁電流異常下降超過了靜態穩定極限所允許的程度或勵常下降超過了靜態穩定極限所允許的程度或勵磁電流完全消失的故障。前者稱為部分失磁或磁電流完全消失的故障。前者稱為部分失磁

33、或低勵故障，后者則稱為完全失磁。低勵故障，后者則稱為完全失磁。l 1、 失磁原因：三種（失磁原因：三種（1）勵磁回路開路，勵磁）勵磁回路開路，勵磁繞組斷線繞組斷線 滅磁開關誤動作，勵磁調節裝置的自滅磁開關誤動作，勵磁調節裝置的自動開關誤動，可控硅勵磁裝置中部分元件損壞動開關誤動，可控硅勵磁裝置中部分元件損壞（2） 勵磁繞組由于長期發熱，絕緣老化或損勵磁繞組由于長期發熱，絕緣老化或損壞引起短路（壞引起短路（3） 運行人員調整等。運行人員調整等。l發電機失磁后，它的各種電氣量和機械量都會發電機失磁后，它的各種電氣量和機械量都會發生變化，且將危及發電機和系統的安全。發生變化，且將危及發電機和系統的安

34、全。42l二、發電機失磁機端測量阻抗的變化規律二、發電機失磁機端測量阻抗的變化規律 l1、發電機失磁機端測量阻抗、發電機失磁機端測量阻抗l 失磁后機端測量阻抗的變化是失磁保護的重失磁后機端測量阻抗的變化是失磁保護的重要判據。以圖所示發電機與無窮大系統并列運要判據。以圖所示發電機與無窮大系統并列運行為例，討論發電機失磁后機端測量阻抗的變行為例，討論發電機失磁后機端測量阻抗的變化規律。正常運行時（化規律。正常運行時（90發電機失步發電機失步后。后。43l發電機從失磁開始至進入穩態異步運行，一般可發電機從失磁開始至進入穩態異步運行，一般可分為分為l1）失磁后到失步前的階段）失磁后到失步前的階段 l依

35、據：功角特性關系：依據：功角特性關系：l轉子運動方程：轉子運動方程：sindSSdE UPxx2cosdSSSddsE UUQxxxx22JTedTPPdtdE .eTPP不變.eTPP 轉子加速44l與此同時，與此同時，l 即發電機變為從系統吸收感性無功功率，即發電機變為從系統吸收感性無功功率，發電機的機端測量阻抗發電機的機端測量阻抗dEQ090當時2SdsUQxx .222221.2()22SgSSSSgSSSSSjSSSUj I xUUUUZjxjxPjQIIIUUPjQPjQjxPPjQUUQjxetgPPP45l失步前的失磁發電機滑差很小，發電機輸出的失步前的失磁發電機滑差很小，發電

36、機輸出的有功功率基本上保持失磁前輸出的有功功率值，有功功率基本上保持失磁前輸出的有功功率值，即可近似看作恒定，而無功功率則從正值變為即可近似看作恒定，而無功功率則從正值變為負值。負值。 l機端的測量阻抗是在有功不變的前提下得出的機端的測量阻抗是在有功不變的前提下得出的,稱為等有功圓。稱為等有功圓。 46l特點：特點：l（1） 圓的大小與圓的大小與P有關有關 P增大圓減小。增大圓減小。l（2） 失磁前，發電機向系統送無功，失磁前，發電機向系統送無功，Q為正，為正，位于第位于第象限象限l失磁后，隨失磁后，隨Q的變化，的變化，Q由正變為負，機端測量由正變為負，機端測量阻抗從阻抗從到到象限。象限。l（

37、3） 圓的位置與圓的位置與jxs有關，若有關，若xs=0， 圓心在實圓心在實軸上，很容易進入第軸上，很容易進入第象限象限 l可見，失磁后，可見，失磁后， 向第四象限移動，且最終將穩向第四象限移動，且最終將穩定在第四象限內定在第四象限內47l2)臨界失步點臨界失步點l （靜穩定極限角）（靜穩定極限角）臨界失步狀態臨界失步狀態l表明臨界失步時，發電機自系統吸收無功功率表明臨界失步時，發電機自系統吸收無功功率0902SdsUQxx .222.2(1)222gjSSgSSjddddUUUZjXejxPjQj QIxxxxjje 48l3）靜穩破壞后的異步運行階段）靜穩破壞后的異步運行階段l由機端看到的

38、阻抗為：由機端看到的阻抗為：l當當 時時 為發電機的為發電機的暫態電抗。暫態電抗。l當當 時，時， 為發電機的為發電機的同步電抗。同步電抗。l可見，當滑差可見，當滑差 在之間變化時，機端測量在之間變化時，機端測量阻抗在發電機的同步電抗與暫態電抗之間變化。阻抗在發電機的同步電抗與暫態電抗之間變化。22122()()adgadRjxjxsZjxRj xxs 22adgdadxxZjjxxx S 0S 1()gaddZj xxjx 049l2、 發電機在其他運行方式下的機端測量阻抗發電機在其他運行方式下的機端測量阻抗l（1）發電機正常運行時的機端測量阻抗）發電機正常運行時的機端測量阻抗l位于第一象限

39、，與水平軸的夾角為負荷的功率位于第一象限，與水平軸的夾角為負荷的功率因數角。其大小對應于發電機正常運行時的負因數角。其大小對應于發電機正常運行時的負荷阻抗。荷阻抗。50l（2）發電機外部故障時的機端測量阻抗）發電機外部故障時的機端測量阻抗l當發電機機端發生各種相間短路或變壓器高壓當發電機機端發生各種相間短路或變壓器高壓側發生各種短路故障時，經分析，其測量阻抗側發生各種短路故障時，經分析，其測量阻抗均在第一或第二象限。均在第一或第二象限。51l（3） 發電機與系統之間發生發生振蕩時的機發電機與系統之間發生發生振蕩時的機端測量阻抗端測量阻抗l設設 ，發電機與系統之間的聯系電抗為，發電機與系統之間的聯系電抗為X，則振蕩時的測量阻抗軌跡為穿過則振蕩時的測量阻抗軌跡為穿過1/2X處的一條處的一條直線。設發電機機端與系統之間的阻抗為零