低勵失磁保護與失步保護

1、清華大學電機系大機組保護研究所清華大學電機系大機組保護研究所2002007 7年年6 6月月2 21 1日日報告內容：報告內容：1 1 發(fā)電機失磁的物理過程發(fā)電機失磁的物理過程2 2 發(fā)電機失磁保護常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù)發(fā)電機失磁保護常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù) 三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護的歷史與現(xiàn)狀）三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護的歷史與現(xiàn)狀） 異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓 靜穩(wěn)極限阻抗圓與準靜穩(wěn)極限阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓與準靜穩(wěn)極限阻抗圓 等有功阻抗圓等有功阻抗圓 U UfdfdP P靜穩(wěn)極限判據(jù)靜穩(wěn)極限判據(jù)3 3 發(fā)電機失步保護發(fā)電機失步保護1 1 發(fā)電機失磁的物理過程發(fā)電機失磁的物理過

2、程USUdEdXSXsinSdSdXXUEP 失磁前失磁前P P定值；定值； 失磁初始階段失磁初始階段 導致導致P P，但原動機但原動機功率不能立即減小，使得功率不能立即減小，使得 ，在到達靜，在到達靜穩(wěn)極限（穩(wěn)極限（ ）之前，）之前，P P呈波動變化，呈波動變化，其平均值大致保持失磁前的有功大??；其平均值大致保持失磁前的有功大??； 靜穩(wěn)破壞后直至靜穩(wěn)破壞后直至 。 dE90180 無功反向是發(fā)電機失磁故障的另一顯著特征。無功反向是發(fā)電機失磁故障的另一顯著特征。2cosdSSdSdSE UUQXXXX 發(fā)電機失磁后，發(fā)電機失磁后， 、 、 ，使無功持續(xù)下降；使無功持續(xù)下降； 當當 時，時，Q=

3、0Q=0； 到達靜穩(wěn)極限時有到達靜穩(wěn)極限時有 ； 至至 有最大反向無功，且失磁前發(fā)電機帶有功負荷越有最大反向無功，且失磁前發(fā)電機帶有功負荷越大，失磁后反向無功、定子電流也越大；大，失磁后反向無功、定子電流也越大； 如果系統(tǒng)無功儲備不足，就可能在無功和電壓上將系統(tǒng)拖垮！如果系統(tǒng)無功儲備不足，就可能在無功和電壓上將系統(tǒng)拖垮！dEcos2cosdSSE UU2SdSUQXX 常量180 三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護的歷史與現(xiàn)狀）三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護的歷史與現(xiàn)狀）2 2 發(fā)電機失磁保護常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù)發(fā)電機失磁保護常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù) 本判據(jù)主要用于本判據(jù)主要用于防止由發(fā)電機低

4、勵失磁故障引發(fā)無功儲備防止由發(fā)電機低勵失磁故障引發(fā)無功儲備不足的系統(tǒng)電壓崩潰不足的系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。，造成大面積停電。 取自升壓變壓器高壓母線電壓（保系統(tǒng)）；取自升壓變壓器高壓母線電壓（保系統(tǒng)）； 取自發(fā)電機機端電壓（保廠用電）。取自發(fā)電機機端電壓（保廠用電）。6060年代某系統(tǒng)一臺年代某系統(tǒng)一臺100100MWMW汽輪發(fā)電機失磁故障造成大面積停電；汽輪發(fā)電機失磁故障造成大面積停電；去年天津盤山電廠一臺去年天津盤山電廠一臺500500MWMW汽輪發(fā)電機失磁而保護無法出口；汽輪發(fā)電機失磁而保護無法出口；南網(wǎng)局部地區(qū)無功儲備仍不足；大型水電廠建設初期或枯水期。南網(wǎng)局部地區(qū)無功儲備仍不足

5、；大型水電廠建設初期或枯水期。 異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓2dXdXjXR0XaXb 誤動幾率??；誤動幾率?。?躲系統(tǒng)振蕩能力強；躲系統(tǒng)振蕩能力強； 該判據(jù)對于遠離負該判據(jù)對于遠離負荷中心、系統(tǒng)聯(lián)系薄荷中心、系統(tǒng)聯(lián)系薄弱的大型水輪發(fā)電機弱的大型水輪發(fā)電機是不適宜的（劉家峽是不適宜的（劉家峽電站首臺機組事例）。電站首臺機組事例）。反對將其無根據(jù)擴大！反對將其無根據(jù)擴大！ 靜穩(wěn)極限阻抗圓與準靜穩(wěn)極限阻抗圓（水輪發(fā)電機）靜穩(wěn)極限阻抗圓與準靜穩(wěn)極限阻抗圓（水輪發(fā)電機）RjXSXqXO2/ )(qdXX T1O2O1r2r為什么不是為什么不是 ？dX如何獲取？如何獲?。咳绾畏乐狗鞘Т艞l件下的如何防止非

6、失磁條件下的誤動作誤動作？ 增設方向元件增設方向元件 延時延時RjX靜穩(wěn)極限阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓SjXdjX 靜穩(wěn)極限阻抗圓與準靜穩(wěn)極限阻抗圓（汽輪發(fā)電機）靜穩(wěn)極限阻抗圓與準靜穩(wěn)極限阻抗圓（汽輪發(fā)電機）RjX等有功阻抗圓等有功阻抗圓異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓SjXPUS22 等有功阻抗圓等有功阻抗圓 U UfdfdP P靜穩(wěn)極限判據(jù)靜穩(wěn)極限判據(jù) 與系統(tǒng)運行的發(fā)電機，對應某一有功功率，將有為維持靜與系統(tǒng)運行的發(fā)電機，對應某一有功功率，將有為維持靜穩(wěn)極限所必需的勵磁電壓穩(wěn)極限所必需的勵磁電壓U Ufdfd。P P值不同，靜穩(wěn)極限條件下的值不同，靜穩(wěn)極限條件下的U Uf

7、dfd也不同。也不同。)90(dSdXUEPPKPUXEUSddfd標么值標么值靜靜穩(wěn)穩(wěn)邊邊界界0PfdU動作區(qū)動作區(qū)三峽右岸發(fā)電機失磁保護的構成：三峽右岸發(fā)電機失磁保護的構成：Ug機端低電壓定值Ug機端低電壓定值Ufd勵磁低電壓定值Ufd勵磁低電壓定值靜穩(wěn)阻抗Z滿足條件靜穩(wěn)阻抗Z滿足條件TV斷線條件滿足TV斷線條件滿足Ufd(P)判據(jù)滿足Ufd(P)判據(jù)滿足0.2s0.2s& & &t2t2& &t1t1& & &0.1s0.1s1111低勵失磁低勵失磁保護出口保護出口靜穩(wěn)極限勵磁電壓判據(jù)靜穩(wěn)極限勵磁電壓判據(jù)定勵磁低電壓判據(jù)定勵

8、磁低電壓判據(jù)0 0)(tPPfdU動作區(qū)動作區(qū)a a)(tsetfdPPKU)(22qdqdStXXXXUPMW96.73)1118. 0334. 0()1118. 0422. 0(334. 0422. 0220200)(dSfdSdntnnsetEUUXXCPPPKV/W16. 2100100247)77.163 .63(979. 096.73700700（凸極功率）（凸極功率） 低勵失磁保護的輔助判據(jù)低勵失磁保護的輔助判據(jù) 勵磁低電壓元件勵磁低電壓元件0.8 . 0UfdopfdU 延時元件延時元件防止系統(tǒng)振蕩時保護的誤動作。防止系統(tǒng)振蕩時保護的誤動作。3 3 發(fā)電機失步保護發(fā)電機失步保護

9、 失步振蕩電流與三相短路電流可比擬，且在較長時間內反失步振蕩電流與三相短路電流可比擬，且在較長時間內反復出現(xiàn)，使發(fā)電機遭受熱、力損傷，特別是周期性作用在旋轉復出現(xiàn)，使發(fā)電機遭受熱、力損傷，特別是周期性作用在旋轉軸系上的振蕩扭矩，可能使大軸扭傷或縮短運行壽命，所以大軸系上的振蕩扭矩，可能使大軸扭傷或縮短運行壽命，所以大型發(fā)電機一旦發(fā)生失步，振蕩次數(shù)或時間應受嚴格限制。型發(fā)電機一旦發(fā)生失步，振蕩次數(shù)或時間應受嚴格限制。 低勵失磁保護雖然檢測失步故障，但失步故障并非均由低勵低勵失磁保護雖然檢測失步故障，但失步故障并非均由低勵失磁引起的，所以失磁保護不能代替失步保護。失磁引起的，所以失磁保護不能代替失

10、步保護。 能正確區(qū)分短路與振蕩、穩(wěn)定振蕩與失步振蕩。能正確區(qū)分短路與振蕩、穩(wěn)定振蕩與失步振蕩。3.1 3.1 為什么要裝設失步保護？為什么要裝設失步保護？3.2 3.2 主要是檢測振蕩中心位于發(fā)變組內部的失步振蕩主要是檢測振蕩中心位于發(fā)變組內部的失步振蕩 當振蕩中心落在發(fā)變組內部時，機端電壓將隨振蕩作大幅當振蕩中心落在發(fā)變組內部時，機端電壓將隨振蕩作大幅度波動，廠用負荷難以穩(wěn)定運行，甚至處于制動狀態(tài)，可能度波動，廠用負荷難以穩(wěn)定運行，甚至處于制動狀態(tài)，可能造成后果嚴重。造成后果嚴重。3.3 3.3 跳閘時間的選擇跳閘時間的選擇 失步振蕩已持續(xù)達到預定時間或振蕩次數(shù)（失步振蕩已持續(xù)達到預定時間或振蕩次數(shù)（中調定中調定） 保證斷路器斷開時的電流不超過斷路器允許開斷電流（兩保證斷路器斷開時的電流不超過斷路器允許開斷電流（兩側電動勢相角差大于側電動勢相角差大于270270度并逐漸變小時）度并逐漸變小時）R RjXjXZ ZststZ Zc cO O信號區(qū)信號區(qū)跳閘區(qū)跳閘區(qū)Z Z1 1Z Z3 3Z Z2 2dX 透鏡內角的整定透鏡內角的整定 min.SX120TSstXXZdX85TTcXZZ9 . 09 . 03.4 3.4 三阻抗元件型失步保護三阻抗元件型失步保護