發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置調(diào)整試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)保護(hù)原理介紹及裝置調(diào)整試驗(yàn)

第一節(jié)發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置

一發(fā)電機(jī)的故障及不正常運(yùn)行方式

1發(fā)電機(jī)的故障

（1）定子繞組的故障

定子繞組的故障主要有：相間短路（二相短路、三相短路）

接地故障：?jiǎn)蜗嘟拥?、兩相接地短路故?/p>

匝間短路（同分支繞組匝間短路，同相不同分支繞組之間的

短路）。

（2）轉(zhuǎn)子繞組的故障主要有：轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地及二點(diǎn)接地，部分轉(zhuǎn)子繞組匝間短路。

2發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行方式

發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行方式主要有：定子繞組過(guò)負(fù)荷，轉(zhuǎn)子繞組過(guò)負(fù)荷，發(fā)電機(jī)過(guò)電壓；

發(fā)電機(jī)過(guò)激磁，發(fā)電機(jī)誤上電、逆功率、頻率異常、矢磁、發(fā)電機(jī)斷水及非全相運(yùn)行等。

二發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置

發(fā)電機(jī)定子繞組或輸出端部發(fā)生相間短路故障或相間接地短路故障，將產(chǎn)生很大的短

路電流，大電流產(chǎn)生的熱、電動(dòng)力或電弧可能燒壞發(fā)電機(jī)線圈、定子鐵芯及破壞發(fā)電機(jī)結(jié)

構(gòu)。

轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)接地或匝間短路，將破壞氣隙磁場(chǎng)的均勻性，引起發(fā)電機(jī)劇烈振動(dòng)而損

壞發(fā)電機(jī)；另外，還可能燒傷轉(zhuǎn)子及損壞其他勵(lì)磁裝置。

發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行也很危險(xiǎn)。發(fā)電機(jī)過(guò)電壓、過(guò)電流及過(guò)激磁運(yùn)行可能損壞定子繞組；

大型發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行除對(duì)發(fā)電機(jī)不利之外，還可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其他異常工況

下，長(zhǎng)期運(yùn)行也會(huì)危及發(fā)電機(jī)的安全。

為確保發(fā)電機(jī)安全經(jīng)常運(yùn)行，必需配置完善的保護(hù)系統(tǒng)。

1短路故障的主保護(hù)

發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路故障的主保護(hù)有：縱差保護(hù)，橫差保護(hù)（單元件橫差及三元件橫差保

護(hù)），發(fā)電機(jī)定子繞組匝間保護(hù)（主要有單元件橫差保護(hù)、縱向零序電壓匝間保護(hù)及負(fù)序功

塞方向保護(hù)），轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)，勵(lì)磁變縱差保護(hù)。

2短路故障的后備保護(hù)

發(fā)電機(jī)短路故障的后備保護(hù)主要有：復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，對(duì)稱過(guò)流及過(guò)負(fù)荷保護(hù)，不

對(duì)稱過(guò)流及過(guò)負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序過(guò)電流保護(hù)，轉(zhuǎn)子過(guò)流及過(guò)負(fù)荷保護(hù)、轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)、

芍記憶的低壓過(guò)流保護(hù)。

3其他故障保護(hù)

發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)。

4發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù)

發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù)有：發(fā)電機(jī)過(guò)電壓保護(hù)，發(fā)電機(jī)過(guò)激磁保護(hù)、逆功率保護(hù)，轉(zhuǎn)子

一點(diǎn)接地保護(hù)，定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)、非全相運(yùn)行保護(hù)、大型發(fā)電機(jī)失步保護(hù)、頻率異常保護(hù)

等。

5開(kāi)關(guān)量保護(hù)

發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)等。

6臨時(shí)性保護(hù)

所謂臨時(shí)性保護(hù)是指：發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)退出的保護(hù)。其中有發(fā)電機(jī)誤上電保護(hù)及

發(fā)電機(jī)啟、停機(jī)保護(hù)等。

第二節(jié)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)

發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)，是發(fā)電機(jī)相間故障的主保護(hù)。

一基本概念

1.保護(hù)輸入回路

發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)，按比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA與機(jī)端TA二次同名相電流的大小及相位構(gòu)

成。以一相差動(dòng)為例，并設(shè)兩側(cè)電流的正方向指向發(fā)電機(jī)內(nèi)部，圖1為發(fā)電機(jī)完全縱差保

護(hù)的交流接入回路示意圖；

五裝置交流模件

圖1發(fā)電機(jī)完全縱差保護(hù)交流接入回路示意圖

2.動(dòng)作方程

DGT801系列發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置，為提高區(qū)內(nèi)故障時(shí)的動(dòng)作靈敏度及確保區(qū)外故障時(shí)

可靠不動(dòng)作，一般采用具有二段折線式動(dòng)作特性的差動(dòng)元件。其動(dòng)作方程為

h-5L-人。

4/-KZ（/Z"ZO）+，M

式中：〃一差動(dòng)電流，=|/+Av|

idS

人一制動(dòng)電流，/一匕4，

K二一比率制動(dòng)系數(shù)；

。一拐點(diǎn)電流，開(kāi)始起制動(dòng)作時(shí)的最小制動(dòng)電流；

〃。一初始動(dòng)作電流；

〃、八一分別為中性點(diǎn)及機(jī)端差動(dòng)TA的二次電流；

3.動(dòng)作特性

發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)其動(dòng)作特性一般為兩段拆線式。根據(jù)其動(dòng)作方程，可以劃出如圖2所

示的動(dòng)作特性。

在圖2中：

I”一動(dòng)作電流；

Ld—制動(dòng)電流；

5—初始動(dòng)作電流；

Ld。一拐點(diǎn)電流；

Kz—比率制動(dòng)系數(shù)。

由圖2可以看出，縱差保護(hù)的動(dòng)作特性由二部分組成：即無(wú)制動(dòng)部分和有制動(dòng)部分。

圖5檢查通道平衡試驗(yàn)接線

在圖5中：

L、A、L、h一分別為機(jī)端差動(dòng)TA二次三相電流接入端子；

【八1八I；、一分別為中性點(diǎn)差動(dòng)TA二次三相電流接入端子。

⑵試驗(yàn)方法

操作觸摸屏，調(diào)出差動(dòng)保護(hù)實(shí)時(shí)參數(shù)的顯示界面或顯示有差動(dòng)保護(hù)A相差流的界面。

操作測(cè)試儀，使其輸出電流分別為L(zhǎng)及5L（L一差動(dòng)保護(hù)TA二次標(biāo)稱額定電流，一

般等于5A）的「頻電流，觀察并記錄屏幕顯示的差電流「

再將試驗(yàn)儀h端子上的輸出線分別接到人、/；及端子上，重復(fù)上述試驗(yàn)觀

察及記錄。

要求屏幕顯示電流值清晰、穩(wěn)定，完全縱差保護(hù)，記錄的各差流的最大值應(yīng)不大于2%L

（即小于0.1A）。

要求：計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的最大誤差不大于5%。否則，應(yīng)對(duì)被試通道重新進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于DGT801系列由軟件調(diào)通道的保護(hù)裝置，可修改某一側(cè)的相位或幅值系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)平

衡。

2初始動(dòng)作電流的校驗(yàn)

C）試驗(yàn)接線

試驗(yàn)接線如圖6所示。

圖6初始動(dòng)作電流試驗(yàn)接線

在圖6中:

UA、UB、Uc一分別為機(jī)端TV二次三相電壓接入端子；

其他符號(hào)同圖5。

該試驗(yàn)接線，適用于校驗(yàn)其構(gòu)成框圖如圖4所示的差動(dòng)保護(hù)的初始動(dòng)作電流，該型保

護(hù)需校驗(yàn)解除循環(huán)閉鎖的負(fù)序電壓定值。若校驗(yàn)如圖3所示框圖差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，可

天接輸入電壓。

⑵試驗(yàn)方法

操作界面觸摸屏，調(diào)出差動(dòng)保護(hù)的A相差電流顯示通道。

操作試驗(yàn)儀的輸出電壓，設(shè)定為負(fù)序三相對(duì)稱電壓，且大于3倍的負(fù)序電壓（即解除

循環(huán)閉鎖的負(fù)序電壓）定值。

由冬緩慢增加試驗(yàn)儀的輸出電流至差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。記錄保護(hù)剛剛動(dòng)作時(shí)的外加電流值

及屏幕顯示的電流值。

然后，操作界面觸摸屏，調(diào)出差動(dòng)保護(hù)的B、C相差電流顯示通道.將試驗(yàn)儀L,端子引

巴的電流線分別接至/〃、及，'、上，重復(fù)上述試驗(yàn)、觀察并記錄。

將上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1中。

表1差動(dòng)保護(hù)的初始動(dòng)作電流

TA安裝位置機(jī)端中性點(diǎn)

相別ABCABC

動(dòng)作電外加值

流界面顯示值

要求：保護(hù)動(dòng)作時(shí)外加電流等于屏幕顯示電流，并等于整定值，最大誤差小于5%。

3解除循環(huán)閉鎖的負(fù)序電壓值的測(cè)量

試驗(yàn)接線同圖6。

操作界面觸摸屏，調(diào)出負(fù)序電壓計(jì)算值顯示通道。

操作試驗(yàn)儀，使其輸出電流大于差動(dòng)保護(hù)的初始動(dòng)作電流。此時(shí)，裝置發(fā)出》斷線信

號(hào)。然后，緩慢同時(shí)增加試驗(yàn)儀輸出電壓至差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。記錄外加電壓，觀察并記錄屏

暮顯示的負(fù)序電壓。

要求：界面顯示值清晰、穩(wěn)定，外加負(fù)序電壓等于解除循環(huán)閉鎖的負(fù)序電壓的整定值,

最大誤差小于5%o

4動(dòng)作特性曲線的錄制

動(dòng)作特性曲線是表征差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性的重要標(biāo)志。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)該特性曲線可知道

保護(hù)的初始動(dòng)作電流、制動(dòng)系數(shù)及拐點(diǎn)電流。因此，對(duì)于具有制動(dòng)特性的縱差保護(hù)，錄制

其動(dòng)作特性曲線應(yīng)是校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)的必做項(xiàng)目。

（a）試驗(yàn)接線

對(duì)于單相出口的差動(dòng)保護(hù)，或如圖4所示的采用負(fù)序電壓解除循環(huán)閉鎖的差動(dòng)保護(hù)，

錄制動(dòng)作特性曲線的試驗(yàn)接線如圖6所示（后者試驗(yàn)時(shí)，需加負(fù)序電壓）。

（b）初始動(dòng)作電流1小

操作測(cè)試儀，使其輸出電流L與k相位相差180°,且使L（或b）等于0，由0緩慢

增加12（或L）至差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。記錄動(dòng)作電流，該電流等于初始動(dòng)作電流Idz。。

按上述試驗(yàn)方法分別求出其他兩相差動(dòng)保護(hù)的初始動(dòng)作電流1加“

（c）制動(dòng)特性

按照規(guī)定，為了提高差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作可靠性，動(dòng)作特性曲線上的拐點(diǎn)電流（即開(kāi)始起制

動(dòng)作用時(shí)的最小電流）應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備的額定電流。

操作測(cè)試儀，使圖示中的L等于L2L，（L——被保護(hù)設(shè)備的標(biāo)稱額定電流，一般為

5A）O此時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。然后，增大L電流，使至差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作返回。再慢慢降低L

電流至差動(dòng)保護(hù)剛剛動(dòng)作。設(shè)此時(shí)的L電流等于L”

增大I2電流使其等于4L。增大L電流使差動(dòng)保護(hù)返回。再慢慢降低L電流使差動(dòng)保

護(hù)剛剛動(dòng)作。設(shè)此時(shí)的L電流等于Idz2o

再將圖中試驗(yàn)儀的兩路輸出電流端子上的線分別改接到/〃、。及/〃、上，重復(fù)上述

試驗(yàn)及記錄。

將上述試驗(yàn)結(jié)果列于表2中。

表2發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性曲線

(14+/町

/依11-5(4/°+

相別旬位一七2

A相

B相

C相

各相的比率制動(dòng)系數(shù)為

K=(包—-2/「心)

z—4/.+QL21,+Q

22

各相的拐點(diǎn)電流

1訊=121+K_12-出-4)......................................................................(3-12)

2Kz

要求：計(jì)算出的拐點(diǎn)電流及制動(dòng)系數(shù)與整定值完全相同，最大誤差不大于5您

5差動(dòng)速斷定值的校驗(yàn)

DGT801系列微機(jī)發(fā)變組保護(hù)裝置中，發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)設(shè)置有差動(dòng)速斷功能.

(a)試驗(yàn)條件

操作觸摸屏，調(diào)出發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)顯示界面。暫改變差動(dòng)保護(hù)的整定值,

使差動(dòng)保護(hù)初始動(dòng)作電流大于拐點(diǎn)電流，將比率制動(dòng)系數(shù)調(diào)整到1以上，或者只加單相電

流不加負(fù)序電壓。

(b)試驗(yàn)接線及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)接線同圖6。

操作試驗(yàn)儀，增大制動(dòng)電流L或者b，使其大于差動(dòng)速斷值，記錄差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流

值。

再分別將圖6中的試驗(yàn)儀的電流線改接在/心〃及廠上，重復(fù)上述試驗(yàn)操作及記

袤。

要求：動(dòng)作電流等于整定值，其最大誤差不大于5虬

6動(dòng)作時(shí)間的測(cè)定

發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)系發(fā)電機(jī)的主保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間一般為20?40ms。若無(wú)特殊要求，在

校驗(yàn)保護(hù)時(shí)，可不測(cè)量其動(dòng)作時(shí)間。

測(cè)量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的方法，應(yīng)根據(jù)不同的保護(hù)裝置及現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備來(lái)決定。

第三節(jié)發(fā)電機(jī)縱向零序電壓式匝間保護(hù)

發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)，是發(fā)電機(jī)同相同分支匝間短路及同相不同分支之間匝間短路的主保

護(hù)。

一基本概念

1縱向零序電壓式匝間保護(hù)

在縱向&序電壓式匝間保護(hù)中，反應(yīng)發(fā)電機(jī)匝間短路的主判據(jù)是縱向零序電壓（即縱

向基波零序電壓）。此外，為防止專用TV的一次斷線時(shí)匝間保護(hù)誤動(dòng)，需采用專月TV斷線

閉鎖。

（1）交流輸入回路

縱向零序電壓式匝間保護(hù)的接入電壓，取自機(jī)端專用TV的開(kāi)口三角形電壓。對(duì)發(fā)電機(jī)

專用TV的要求是：全絕緣式TV,其一次中性點(diǎn)不能接地，而應(yīng)通過(guò)高壓電纜與發(fā)電機(jī)中

性點(diǎn)連接起來(lái)。DGT801系列保護(hù)裝置的交流接入回路如圖所示。

定干統(tǒng)組

/VYYYX.A

/YYYYlB

匝

間

保

護(hù)

裝

置

圖10縱向零序電壓式匝間保護(hù)交流接入回路

在圖中：對(duì)保護(hù)接入專用TV二次電壓的目的是用于'N斷線閉鎖。

其他符號(hào)同圖3-10。

（2）動(dòng)作方程

在DGT801系列裝置中，匝間保護(hù)兩段的動(dòng)作方程為:

次靈敏段:

3U°?Uohdzo

靈敏段為：

[3Uo>UolHdzo

<I3Uo—Uo"ldzo>Kz7(\U3.w-U3.Md.z)/

以上各式中：

3U0——縱向零序基波電壓；

U^,o一一縱向零序電壓高定值；

LUzu一—縱向零序電壓低定值；

Kz——制動(dòng)系數(shù)；

心也——二次諧波電壓的整定值。

(3)邏輯框圖

為防止專用TV一次斷線時(shí)匝間保護(hù)誤動(dòng)，引入TV斷線閉鎖；另外，為防止區(qū)外故障

或其他原因(例如專用TV回路出現(xiàn)問(wèn)題)產(chǎn)生的縱向零序電壓使保護(hù)誤動(dòng)，通常采用負(fù)序

功率方向閉鎖元件(也有采用負(fù)序功率增量方向元件閉鎖的)。對(duì)于DGT801系列保護(hù)裝置,

負(fù)序功率方向判據(jù)應(yīng)采用允許式閉鎖。

該保護(hù)的邏輯框圖如圖所示。

發(fā)電機(jī)縱向零序電壓式匝間保護(hù)邏輯框圖

在圖中：然。一縱向零序電壓元件；

尸2負(fù)序功率方向元件;

始一時(shí)間元件。

對(duì)匝間保護(hù)引入一個(gè)短延時(shí)，的目的是：在專用TV一次斷線或一次保險(xiǎn)抖動(dòng)時(shí)，確保

可靠閉鎖保護(hù)出口。

（4）關(guān)于專用TV斷線閉鎖

在大型發(fā)電機(jī)保護(hù)中，如果采用縱向零序電壓式匝間保護(hù)，一定要有專用的/斷線閉

鎖元件。另外，當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)出TV斷線信號(hào)時(shí)，必須能判斷出是匝間保護(hù)專用口斷線還

是其他保護(hù)用普通TV斷線。

電壓平衡式TV斷線閉鎖元件，是按比較兩組TV二次同名相間電壓〃力、〃力及力，的原

理構(gòu)成。其動(dòng)作邏輯框圖如圖所示。

電壓平衡式TV斷線閉鉞邏輯框圖

在圖中：△〃一差壓整定值；

品疝、△力,、△〃一專用TV與普通TV二次同名相間電壓之差；

max{Aa/jAU/JjAU/}_取△%,、△”.、中的最大者；

U2一普通TV二次的負(fù)序電壓。

由圖可以看出：若A""、AUb',及“三者中任一個(gè)大于△（/時(shí)，判為T(mén)V一次斷線；

此時(shí)，如果普通TV二次無(wú)負(fù)序電壓，則判為專用TV斷線，若普通TV二次有負(fù)序電壓，則

被判為普通TV斷線。

專用TV斷線時(shí)，閉鎖匝間保護(hù)；普通TV斷線時(shí)，閉鎖3%定子接地保護(hù)。

二調(diào)整試驗(yàn)

對(duì)匝間保護(hù)的調(diào)試，主要是對(duì)縱向零序電壓元件、負(fù)序功率方向元件及TV斷線閉鎖等

元件的調(diào)試。此外，通過(guò)試驗(yàn)，尚要驗(yàn)證各種保護(hù)構(gòu)成邏輯的正確性。

1DGT801系列裝置縱向零序電壓式匝間保護(hù)的調(diào)試

⑴操作界面觸摸屏，調(diào)出面間保護(hù)運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)顯示或縱向零序電壓及3次諧波電壓

通道顯示值及電壓計(jì)算值顯示界面。保護(hù)的投入壓板(包括軟壓板)在閉合狀態(tài)。

另外，對(duì)裝置通入三相負(fù)序電壓及負(fù)序電流顯示匝間保護(hù)實(shí)時(shí)參數(shù)顯示的負(fù)序功率為

正值。

⑵試驗(yàn)方法

試驗(yàn)接線同如圖。

間

匝

4。

護(hù)

保/0

壓

電1

端

子

。O

試驗(yàn)儀

縱向冬序電壓式電壓通道測(cè)量接線

按以下步驟進(jìn)行調(diào)試:

(I)靈敏段動(dòng)作值的校驗(yàn)

操作試驗(yàn)儀，使其輸出電壓中含有基波電壓和三次諧波電壓，其中基波電壓分量大于

靈敏段動(dòng)作電壓的整定值，而三次諧波電壓分量也很大，靈敏段保護(hù)不動(dòng)作。

然后，維持電壓中的基波電壓不變，而緩慢減小三次諧波電壓值至靈敏段保護(hù)動(dòng)作，

記錄保護(hù)剛剛動(dòng)作時(shí)界面顯示的基波電壓U0、三次諧波電壓U3肌此時(shí)，應(yīng)滿足保護(hù)次靈

敏段剛剛動(dòng)作時(shí)的條件，即

UO—Uoldz

U

卜0_oldz\2KzMw-U3wdz

七二U「U/dz

則一〃3Mdz

在式中：

uo一—保護(hù)次靈敏段動(dòng)作時(shí)加入的基波電壓；

U3W一—保護(hù)次靈敏段動(dòng)作時(shí)加入的三次諧波電壓；

Uoldz——保護(hù)次靈敏段動(dòng)作電壓定值；

U3wdz——三次諧波電壓的整定值；

KZ——制動(dòng)系數(shù)。

要求：計(jì)算出的KZ值等于整定值，最大誤差小于5%。

然后，減小三次諧波電壓至一較小值。減小基波電壓至靈敏段動(dòng)作返回。再緩慢增加

基波電壓至靈敏段保護(hù)動(dòng)作，記錄剛剛動(dòng)作時(shí)界面上顯示的基波電壓值。

要求：記錄的基波電壓值等于靈敏段的電壓整定值。

（II）次靈敏段動(dòng)作電壓的校驗(yàn)

操作試驗(yàn)儀，增大輸出電壓的基波電壓，使匝間保護(hù)的次靈敏段動(dòng)作，記錄界面顯示

的基波電壓值。

要求：保護(hù)次靈敏段動(dòng)作時(shí)，界面顯示的基波電壓值等于整定值，誤差小于5機(jī)再增

加電壓中的三次諧波電壓值至10V以上，次靈敏段仍然動(dòng)作。說(shuō)明三次諧波電壓對(duì)次靈敏

段無(wú)影響。

（III）負(fù)序功率方向元件的校驗(yàn)

操作試驗(yàn)儀，對(duì)裝置通入=相對(duì)稱負(fù)序電壓及二相對(duì)稱負(fù)序電流，并移動(dòng)者之間的相

位，觀察并記錄界面上顯示的負(fù)序功率的正、負(fù)及數(shù)值，并將顯示值與計(jì)算值比較，兩者

之誤差應(yīng)小于5%o

（VI）TV斷線閉鎖元件動(dòng)作特性的校驗(yàn)

在DGT801系列裝置中，匝間保護(hù)用TV斷線閉鎖元件，既能判斷專用TV斷線，又能判

斷其他保護(hù)用TV（即普通TV）斷線。

動(dòng)作邏輯正確性校驗(yàn)

校驗(yàn)TV斷線元件邏輯的試驗(yàn)接線如圖所示。

TV斷線閉鎖試驗(yàn)接線

在圖中：

UA、UB、UC—專用TV二次三相電壓接入端子；

U'A、U'B、U'C一普通IV二次三相電壓接入端子。

操作試驗(yàn)儀，使其輸出電壓為三相對(duì)稱正序電壓，電壓值為100V（線電壓）。

在裝置端子排電壓端子上，去掉UA或UB、UC端子上的接入線，裝置應(yīng)發(fā)出“專用TV

斷線”信號(hào)。將UA、UB、UC電壓端子上的接入線接上，而去掉U'A或U'B、U'C端子上的

接入線，裝置應(yīng)發(fā)出“普通TV斷線”信號(hào)。

差電壓AJAB、NBC定值的校驗(yàn)

試驗(yàn)接線同圖所示。

o以u(píng)

電O-

。

壓

o5接%

入

。

端

笈

O%子

UcUbua

UL

試驗(yàn)儀

差壓定值校驗(yàn)接線

在圖中：

UA、UB、UC—專用TV二次三相電壓接入端子；

U'A、U'B、U'C一普通TV二次三相電壓接入端子；

5、%、加、5、UL一試驗(yàn)儀電壓輸出端子；

UL、UN—專用TV開(kāi)口電壓接入端子。

操作界面觸摸屏，調(diào)出匝間保護(hù)運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)顯示界面或差壓顯示通道。

操作試驗(yàn)儀，使輸出UL電壓大于縱向零序電壓的整定值。此時(shí)，匝間保護(hù)動(dòng)作。

然后，同時(shí)緩慢升高Ua、Ub、Uc三相電壓，至匝間保護(hù)動(dòng)作剛剛返回。記錄三相電壓;

觀察并記錄界面上顯示的差壓。

要求：界面上顯示的差壓等于整定值，且等于外加電壓（相電壓）的6倍。

第四節(jié)發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)

一發(fā)電機(jī)定子單相接地的危害

設(shè)發(fā)電機(jī)定子繞組為每相單分支且中性點(diǎn)不接地。發(fā)電機(jī)定子繞組接線示意圖及機(jī)端

電壓向量圖如圖中的（a）、（b）所示。

St

11

/WW>(.3/L

（a）（b）

定子繞組接線示意圖及電壓向量圖

設(shè)A相定子繞組發(fā)生接地故障，接地點(diǎn)距中性點(diǎn)的電氣距離為。（機(jī)端接地時(shí)。=1）。

此時(shí)，相當(dāng)于在接地點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)零序電壓。

由圖（b）可以看出：A相繞組接地時(shí)，使B相及C相對(duì)地電壓，由相電壓升高到另一

值，當(dāng)機(jī)端A相接地時(shí)，B、C兩相的對(duì)地電壓由相電壓升高到線電壓（升高到石倍的相電

壓）。

另外，發(fā)電機(jī)定子繞組及機(jī)端連接元件（包括主變低壓側(cè)及廠高變高壓側(cè)）對(duì)地有分

布電容。零序電壓通過(guò)分布電容向故障點(diǎn)供給電流。此時(shí)，如果發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)某一電阻

接地，則發(fā)電機(jī)零序電壓通過(guò)電阻也為接地點(diǎn)供給電流。

發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地的危害是：非接地相對(duì)地電壓的升高，將危及對(duì)地絕緣，當(dāng)

原來(lái)絕緣較弱時(shí)，可能造成非接地相相繼發(fā)生接地故障，從而造成相間接地短路，損害發(fā)

電機(jī)；另外，流過(guò)接地點(diǎn)的電流具有電弧性質(zhì)，可能燒傷定子鐵芯。如果定子鐵芯燒傷，

修復(fù)很困難。

分析表明：接地點(diǎn)距發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)越遠(yuǎn)，接地運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的危害越大；反之越小。

口性點(diǎn)附近時(shí)，若不再出現(xiàn)其他部位接地故障，不會(huì)危害發(fā)電機(jī)。

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)的種類(lèi)很多，有零序電壓式、零序電流式，雙頻式、疊加直流式、

疊加交流式、注入電流式等。

下面主要介紹應(yīng)用較多的雙頻式100%的定子接地保護(hù)

一基本概念

所謂雙頻式100%的定子接地保護(hù)，它是由基波冬序電壓式定子接地保護(hù)和三次諧波電

壓式定子接地保護(hù)兩部分構(gòu)成?；阈螂妷菏蕉ㄗ咏拥乇Ｗo(hù)，可以單獨(dú)用于中小機(jī)組作

定子接地保護(hù)，其保護(hù)范圍是由發(fā)電機(jī)定子繞組端部（包括出線及與之有電聯(lián)系的設(shè)備）

至發(fā)電機(jī)內(nèi)部的80?95%定子繞組的接地故障。其保護(hù)的具體范圍主要決定于動(dòng)作電壓的整

定值。整定值越小，其保護(hù)范圍越大；反之亦反。而三次諧波電壓式保護(hù)主要保護(hù)發(fā)電機(jī)

中性點(diǎn)及由中性點(diǎn)向機(jī)內(nèi)20、25%的定子繞組接地故障。

1交流輸入回路

保護(hù)接入3U0電壓，取自發(fā)電機(jī)機(jī)端TV開(kāi)口三角繞組兩端，或取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)單相

TV（或配電變壓器或消弧線圈）的二次。其交流輸入回路如圖所示。

零序電壓式定子接地保護(hù)交流接入回路

三次諧波電壓式定子接地保護(hù)，按比較發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)及機(jī)端三次諧波電壓的大小和相

位構(gòu)成。其交流接入回路如圖所示。

三次諧波定子接地保護(hù)交流接入回路

2動(dòng)作方程

基波零序電壓式保護(hù)

3"（）—〃0必

三次諧波電壓式定子接地保護(hù)的構(gòu)成主要有兩種形式，其一是幅值、相位比較式，另

一種是絕對(duì)值比較式。

幅值、相位比較式保護(hù)的動(dòng)作方程為

必也3e+KJ.~憶3”N3“

電壓絕對(duì)值比較式保護(hù)

〃S3o2匕〃可3」+加

在式中：

3U0一零序基波電壓；

UOdz一冬序基波電壓保護(hù)動(dòng)作電壓整定值；

UN3s一發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)三次諧波電壓；

US3s一發(fā)電機(jī)機(jī)端三次諧波電壓；

KZ—制動(dòng)系數(shù)；

△u—門(mén)檻值；

M、心一相位、幅值平衡系數(shù)；

K3—制動(dòng)系數(shù)。

3構(gòu)成框圖

零序電壓式定子接地保護(hù)構(gòu)成框圖，有如圖所示的三種。

零序電壓式定子接地保護(hù)

幅值相位比較式三次諧波電壓式定子接地保護(hù)構(gòu)成框圖，如圖所示。

信號(hào)

幅值J

相位t—?

比較出口

TV斷線

-如定子接地保護(hù)邏輯框圖

二調(diào)整試驗(yàn)

雙頻式100%的定子接地保護(hù)的調(diào)試

（1）試驗(yàn)接線如圖所示。

。

L，

QN，

護(hù)

保

入

輸

出

輸OOO0

子

o3端加UcUbUa

3

O4

0丫試驗(yàn)儀

雙頻式定子接地保護(hù)試驗(yàn)接線

在圖中：

L、N一機(jī)端TV開(kāi)口電壓接入端子；

L'、N'一中性點(diǎn)TV或消弧線圈或配電變壓器二次電壓接入端子；

X、Y一試驗(yàn)儀停止計(jì)時(shí)的返回接點(diǎn)輸入端子；

1、2—基波零序電壓保護(hù)出口繼電器一對(duì)接點(diǎn)輸出端子；

3、4—33保護(hù)出口繼電器一對(duì)接點(diǎn)輸出端子。

（2）基波零序電壓保護(hù)定值的校驗(yàn)

暫將保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)調(diào)到較小值。

試驗(yàn)接線如圖（b）所示，操作試驗(yàn)儀，使其輸出電壓為基波值。由零緩慢增大Ua電

壓至3u0定子接地保護(hù)動(dòng)作，記錄定子接地保護(hù)剛剛動(dòng)作時(shí)外加的電壓值。

當(dāng)3u0保護(hù)的構(gòu)成框圖如圖（c）所示時(shí)，可由零慢慢升高Ub電壓至3u0保護(hù)動(dòng)作，

記錄保護(hù)剛剛動(dòng)作時(shí)外加的電壓值。若構(gòu)成框圖如圖（a）所示時(shí)，則應(yīng)同時(shí)升高Ua及Ub

至保護(hù)動(dòng)作，記錄保護(hù)剛剛動(dòng)作時(shí)外加的電壓值。

（3）33保護(hù)動(dòng)作邏輯校驗(yàn)

操作試驗(yàn)儀，使其輸出電壓為三次諧波電壓，且UA=1.2V,UB=1V,兩者之間的相位差

可等于0或180?！?/p>

（I）KKK2、K3的整定

DGT801系列裝置KI、K2、K3的整定方法

（II）動(dòng)作狀況檢查

如圖所示，操作試驗(yàn)儀，使其輸出電壓的頻率為150Hz。設(shè)定試驗(yàn)儀，使電壓乙與電

壓”的相位相同。由零增加Ub電壓至保護(hù)動(dòng)作。記錄動(dòng)作電壓。其動(dòng)作值應(yīng)不大于0.IV。

然后，維持Ub電壓不變，緩慢增大電壓Ua至保護(hù)返回，繼續(xù)增加Ua電壓至保護(hù)重新

動(dòng)作。記錄動(dòng)作電壓。Ua-Ub的絕對(duì)值應(yīng)不大于K3Ub+O.IV。

三提高雙頻式100%定子接地保護(hù)動(dòng)作可靠性措施

分析及運(yùn)行實(shí)踐證明，為提高33定子接地保護(hù)的動(dòng)作可靠性，應(yīng)采取以下措施：

1交流輸入回路不應(yīng)裝設(shè)熔斷器及TV刀閘的輔助接點(diǎn)。

33定子接地保護(hù)是按比較機(jī)端及中性點(diǎn)三次諧波電壓的大小、或大小及相位原理構(gòu)成

的。當(dāng)由于保險(xiǎn)的熔斷或刀閘輔助接點(diǎn)接觸不良而失云機(jī)端或中性點(diǎn)三次諧波電壓時(shí)，將

致使33保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。為此，要求機(jī)端TV三次輸出回路及中性點(diǎn)TV（或配電變壓器、

或消弧線圈）二次輸出回路不允許設(shè)置保險(xiǎn)，也不允許串接隔離刀閘的輔助接點(diǎn)或其他接

氏0

另外，在中性點(diǎn)TV的一次回路中，也不應(yīng)裝設(shè)保險(xiǎn)。

2機(jī)端TV的三次回路及中性點(diǎn)TV（或配電變壓器、或消弧線圈）的二次回路應(yīng)滿足

“反措”要求

為提高33定子接地保護(hù)的動(dòng)作靈敏度，其無(wú)制動(dòng)時(shí)的動(dòng)作電壓很小。對(duì)于按絕對(duì)值

比較原理構(gòu)成的保護(hù)，其無(wú)制動(dòng)時(shí)的動(dòng)作電壓通常0.2?0.3V；而對(duì)于按幅值、相位比較

式原理構(gòu)成的保護(hù)，其無(wú)制動(dòng)動(dòng)作電壓只有0.IV。因此，3a定子接地保護(hù)受二次回路及

其他擾動(dòng)的影響相對(duì)大。運(yùn)行實(shí)踐證明，33定子接地保護(hù)的正確動(dòng)作率遠(yuǎn)比其他保護(hù)低。

為避免33保護(hù)輸入回路中擾動(dòng)的影響，要求保護(hù)用TV二次與三次回路不得公用電纜

芯線，在機(jī)端TV三次回路及中性點(diǎn)二次回路中，不得有多點(diǎn)接地現(xiàn)象，不得與直流回路共

電纜。

3機(jī)端TV一次中性點(diǎn)及發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV（或配電變壓器、或消弧線圈）一次地端必

須可靠接地。

由于33定子接地保護(hù)是按比較機(jī)端及中性點(diǎn)三次諧波電壓的幅值和相位原理構(gòu)成，

因此，該兩電壓應(yīng)有一個(gè)基礎(chǔ)比較點(diǎn)（即公共點(diǎn)），即要求兩者具有公共的地點(diǎn)。

運(yùn)行實(shí)踐及測(cè)量表明：當(dāng)機(jī)端TV一次中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消諧器接地（即經(jīng)一個(gè)很大的

電阻接地）時(shí)，中性點(diǎn)33電壓與機(jī)端33電壓之間的相位隨發(fā)電機(jī)工況的變化而變化范圍

很大。

為此，對(duì)于設(shè)計(jì)有33定子接地保護(hù)（特別是按幅值、相位比較式原理構(gòu)成的保護(hù)）

的發(fā)電機(jī)，其機(jī)端保護(hù)用TV一次中性點(diǎn)及發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV（或配電變壓器、或消弧線圈）

的地端，必須可靠地接在接地網(wǎng)上。

4保護(hù)的動(dòng)作靈敏度的整定要適當(dāng)

如在煤礦區(qū)、或污染較嚴(yán)重地區(qū)的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端連接在電氣元件（如：出

線、避雷器、絕緣子等）露天設(shè)置時(shí)，33定子接地保護(hù)（主要指幅值、相位比較式）的動(dòng)

作靈敏度不宜整定得過(guò)高。

主要原因是：在煤礦區(qū)，絕緣子串上經(jīng)常附著大量灰塵，廠房頂積滿灰塵。雨天（特

別是剛剛開(kāi)始下雨）水灰混合物沿著絕緣子串流向地面，形成水灰柱；或廠房頂部的灰水

柱流向?qū)Ь€，從而使某相帶電設(shè)備對(duì)地絕緣降低。若3U0及33定子接地保護(hù)整定得過(guò)于

靈敏，可能要誤動(dòng)。

533定子接地保護(hù)亦應(yīng)設(shè)置TV一次斷線閉鎖

當(dāng)機(jī)端TV一次斷線時(shí)，其開(kāi)口三角形兩端將出現(xiàn)很大的基波零序電壓。此時(shí)，如果

33通道的基波波過(guò)器的過(guò)濾比不很高，很大的基波零序電壓，將可能致使33保護(hù)誤動(dòng)作。

另外，TV一相斷開(kāi)，可能使機(jī)端的三次諧波電壓發(fā)生變化，也會(huì)影響33保護(hù)動(dòng)作的

可靠性。

為此，與3U0定子接地保護(hù)一樣，33定子接地保護(hù)亦應(yīng)設(shè)置TV斷線閉鎖。

四33定子接地保護(hù)設(shè)計(jì)安裝存在問(wèn)題舉例

1原始條件

某電廠一臺(tái)容量為300MW、額定電壓為20KV的汽輪發(fā)電機(jī)。其定子接地保護(hù)采用雙頻

式100%的定子接地保護(hù)裝置。33接地保護(hù)采用幅值一一相位比較式。保護(hù)的交流輸入回

路及3U0接地保護(hù)邏輯框圖，分別如圖1及圖2所示。

圖1雙頻式接地保護(hù)交流輸入回路

圖23U0接地保護(hù)構(gòu)成框圖

在圖1及圖2中：TV——發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV,變比20/0.1KV；

1TV——機(jī)端保護(hù)用TV,變比為3皿

Pn——熔斷器；

3U01——中性點(diǎn)TV二次零序電壓元件；

3U02一一機(jī)端TV三次零序電壓元件。

2指出設(shè)計(jì)及安裝存在的問(wèn)題

分析表明，圖1及圖2所示的二次回路及保護(hù)構(gòu)成存在以下問(wèn)題：

（1）用于定子接地保護(hù)的TV一次中性點(diǎn)未直接接地，在運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，由于

中性點(diǎn)與機(jī)端三次諧波電壓之間的相位不斷變化，33定子接地保護(hù)將誤動(dòng)。

（2）機(jī)端TV三次回路有熔斷器，當(dāng)熔斷器熔斷或接觸不良時(shí)，將使33定子援地保護(hù)

誤動(dòng)及3U0保護(hù)拒動(dòng)。

（3）中性點(diǎn)TV二次及機(jī)端1TV三次回路均有接地點(diǎn)，目接地點(diǎn)在就地而未在保護(hù)柜上,

不滿足反措要求，容易受干擾誤動(dòng)。

(4)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV的變比不對(duì)，可能致使3U0接地保護(hù)拒動(dòng)，這是因?yàn)?，?dāng)發(fā)電機(jī)

定子繞組發(fā)生接地故障時(shí)，中性點(diǎn)3U0電壓只有機(jī)端TV三次電壓的左。其正確變比

應(yīng)為2。

第四節(jié)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)

一基本概念

1并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功角特性

設(shè)所研究的發(fā)電機(jī)通過(guò)主變及輸電線路與無(wú)窮大系統(tǒng)連接，如圖所示。

主變

線路

發(fā)電機(jī)

圖1并網(wǎng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)圖

發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送出有功及無(wú)功。發(fā)電機(jī)的同步電抗為為、變壓器的電抗為為，則其等

值網(wǎng)路，如下圖所示。

x皮

圖2并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的等值網(wǎng)路

在圖中:

瓦一發(fā)電機(jī)電勢(shì);

X，皮一發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)聯(lián)接的等值阻抗，XWX.,+X#XA其中均發(fā)電機(jī)的同步電抗,

如?分別為主變及線路的電抗值;

P—發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率;

Q—發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送出的無(wú)功功率;

1—發(fā)電機(jī)電流;

辦一無(wú)窮大系統(tǒng)的等效電壓。

根據(jù)圖可以劃出并網(wǎng)發(fā)電機(jī)電抗&與無(wú)窮大系統(tǒng)電壓口的向量關(guān)系圖，如圖25所示。

圖3并網(wǎng)發(fā)電機(jī)電勢(shì)瓦與無(wú)窮大系統(tǒng)電壓心向量關(guān)系圖

在圖中：外一發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；

中一功率因數(shù)角；

6?一發(fā)電機(jī)電勢(shì)與無(wú)窮大系統(tǒng)電壓之間的夾角;

具他符號(hào)的物埋意義同圖2。

在圖3中，通常將角5稱之為功角。

由圖3可得出

EdSm3=ZX■匝cos中.....................................（］7）

將式(17)兩邊同乘一個(gè)〃，便得到

EuU?&〃6=U,IX4cose=PX^

p=!^D_Sm6

x應(yīng)................................(18)

式(18)中：P一發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率；

其他符號(hào)的物理意義，同圖3。

式(18)為并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功用方程。

忽略發(fā)電機(jī)的損耗，則根據(jù)式(18)劃出并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功角特性，如圖4所示。

圖4并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功角特性

P）皿

在圖4中：Pm一功率極限，*應(yīng)；

片一原動(dòng)機(jī)輸出功率；

%一發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)送出的功率；

心一發(fā)電機(jī)運(yùn)行功角；

其他符號(hào)的物理意義同圖3。

發(fā)電機(jī)的功角特性為半個(gè)周期的正弦曲線。當(dāng)5=9?！銜r(shí)達(dá)到功率極限。

2并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)失磁后的物理過(guò)程

1）發(fā)電機(jī)失磁的原因

正常運(yùn)行發(fā)電機(jī)發(fā)生失磁故障的原因很多，主要有：滅磁開(kāi)關(guān)（MK或LMK）誤跳，轉(zhuǎn)

子回路短路，勵(lì)磁電源故障及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器異常等。

2）從失磁到失步

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由勵(lì)磁系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子電流，產(chǎn)生直流磁場(chǎng)。發(fā)電機(jī)以同步速旋轉(zhuǎn),

直流磁場(chǎng)成為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子繞組，在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，向系統(tǒng)送

匕電流。設(shè)原動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)輸入的有功功率為序，它與功角特性的交點(diǎn)便是發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)

送出的電磁功率，其所對(duì)應(yīng)的功角為發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)失磁后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流及氣隙磁通按指數(shù)衰減，發(fā)電機(jī)電勢(shì)均也按指數(shù)減少,

功角特性曲線逐漸降低，如圖6所示，功角特性由曲線①向②、③、④……變化。

圖6發(fā)電機(jī)失磁后功角特性的變化

此時(shí)，由于原動(dòng)機(jī)輸入的功率未變，發(fā)電機(jī)的功角必須增大，以滿足其輸入一輸出功

去平衡。因此，當(dāng)功角曲線向低變化時(shí)，功角6必須逐步增大（由%增大至在……），才能

滿足發(fā)電機(jī)輸入與輸出功率之間的平衡。

上述變化一直持續(xù)到旌好。由圖6可以看出，當(dāng)功角增大到好之后，功用的增大反

而使電磁功率減少，發(fā)電機(jī)輸入功率大于輸出功率，轉(zhuǎn)子加速運(yùn)行，很快使功角達(dá)到頒°,

此后，發(fā)電機(jī)便轉(zhuǎn)入失步運(yùn)行。

3）發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行

發(fā)電機(jī)失步之后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于同步速，與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間形成滑差S。

定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將切割轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生渦流，渦流磁場(chǎng)產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)發(fā)出異步

功率C

發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行時(shí)，輸出的異步功率與轉(zhuǎn)差的關(guān)系如圖7所示。

圖7發(fā)電機(jī)異步功率隨轉(zhuǎn)差S的變化

在圖7中：兒—發(fā)電機(jī)的異步功率；

將一發(fā)電機(jī)輸入功率；

S一發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差；

曲線①一汽輪發(fā)電機(jī)%=/⑸曲線：

曲線②一水輪發(fā)電機(jī)/=/（$）曲線。

發(fā)電機(jī)失磁失步之后，發(fā)電機(jī)加速運(yùn)行，轉(zhuǎn)速升高。調(diào)速器開(kāi)始作用，使原動(dòng)機(jī)的輸

日功率降低（即由圖中的A點(diǎn)降到B點(diǎn)）；另外，由于發(fā)電機(jī)滑差的增大，其異步轉(zhuǎn)矩急劇

增大，當(dāng)異步轉(zhuǎn)矩達(dá)到B點(diǎn)之后，發(fā)電機(jī)的輸入與輸巴達(dá)到了平衡，所對(duì)應(yīng)的滑差為Sj

發(fā)電機(jī)穩(wěn)定異步運(yùn)行。

但是，由于發(fā)電機(jī)有剩滋，剩磁產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。又由于失步運(yùn)行發(fā)電機(jī)的同步功率忽

而正、忽而為負(fù)，其平均值等于零，因此，同步功率的存在使發(fā)電機(jī)的所有電量（有功、

無(wú)功、電壓及電流）呈周期性的擺動(dòng)，運(yùn)行轉(zhuǎn)差也忽大忽小。

3并網(wǎng)運(yùn)行汽輪發(fā)電機(jī)失磁后各電量的變化

并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，失磁失步運(yùn)行時(shí)，定子電流、定子電壓、有功、無(wú)功及轉(zhuǎn)子

電流均按一定的規(guī)律變化。

1）有功功率

有功功率基本不變（略有減少）。

發(fā)電機(jī)從失磁到功角為好時(shí)，靠功角的不斷增大，使發(fā)電機(jī)的有功功率維持不變；發(fā)

電機(jī)失步運(yùn)行時(shí)，發(fā)出異步功率維持發(fā)電機(jī)輸入、輸巴功率平衡。調(diào)速器的作用使有功略

有減小。

2）無(wú)功功率

由圖3可得到

E/cosb=u<：+"應(yīng)河)(19)

將式（19）兩邊同乘以力，便得到

范水2立

EdUccos3=+JU<.XS，D=Uc+QX

得到x涯X近(20)

在式（20）中：Q—發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率;

〃一無(wú)窮大母線電壓;

吃一發(fā)電機(jī)電勢(shì);

x近一發(fā)電機(jī)電勢(shì)與無(wú)窮大母線之間的聯(lián)系電抗;

萬(wàn)一功角。

由式(20)繪得的發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功隨功角變化曲線如圖8所示。

圖8發(fā)電機(jī)無(wú)功隨功角變化的曲線

由圖8可以看出，發(fā)電機(jī)失磁后，無(wú)功很快(在5=9。之前)減小到零，然后向負(fù)變化

到較大值，失步后，按照滑差周期有規(guī)律的擺動(dòng)。理論分析表明：失磁發(fā)電機(jī)維持的有功

越大及滑差越大，失磁后從系統(tǒng)吸收的無(wú)功越大。

3)定子電流

定子電流，同。發(fā)電機(jī)失磁后，有功功率基本不變，而無(wú)功先減小到零，故定子

電流先減少到某一值，此后，由于發(fā)電機(jī)吸無(wú)量增大及定子電壓降低，定子電流增大。發(fā)

電機(jī)失步后，定子電流作周期性的擺動(dòng)。

發(fā)電機(jī)失磁失步運(yùn)行時(shí)，維持的有功功率越大，定子電流越大；滑差越大，定子電流

越大。失磁運(yùn)行汽輪發(fā)電機(jī)定子電流與發(fā)電機(jī)維持的有功P及滑差S的關(guān)系曲線如圖10

所示。

圖10汽輪發(fā)電機(jī)無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行定子電流隨有功及滑差S變化曲線

由圖10可以看出：發(fā)電機(jī)維持的有功越大，定子電流越大；失步后滑差越大，定子電

流越大。

當(dāng)有功功率小于0.4Pe時(shí)，發(fā)電機(jī)定子電流不會(huì)超過(guò)額定值，但當(dāng)有功功率接近額定

功率時(shí)，定子電流可達(dá)到2.6~2.8倍的額定電流。

4)定子電壓

發(fā)電機(jī)失磁后，定子電壓降低。原因是此時(shí)的機(jī)端電壓等于系統(tǒng)電壓減去系統(tǒng)聯(lián)系電

抗上的電壓降。定子電壓下降到某一值之后，按滑差周期有規(guī)律地?cái)[動(dòng)。

發(fā)電機(jī)無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)維持的有功越大，定子電壓降低得越多。

5)機(jī)端測(cè)量阻抗

發(fā)電機(jī)在不同的工;兄下，其機(jī)端測(cè)量阻抗的規(guī)跡不同。

(1)等有功阻抗國(guó)

正常運(yùn)行時(shí)，若維持發(fā)電機(jī)的有功不變，無(wú)功變化時(shí)機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡為阻抗復(fù)平

面上的一個(gè)園。將該園稱之為等有功阻抗園，如圖11上曲線①所示。

圖11汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)端阻抗測(cè)量軌跡

在圖11中：X，一發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)聯(lián)系的等值電抗;

一發(fā)電機(jī)同步電抗；

x。一發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗。

由圖11可以看出，對(duì)于同步發(fā)電機(jī)，等有功阻抗園位于阻抗復(fù)平面上的第I象限與第

VI象限上，其園心坐標(biāo)及半徑分別為

在式(21)中：〃一無(wú)窮大系統(tǒng)電壓;

P-發(fā)電機(jī)維持的有功;

X—系統(tǒng)等值阻抗;

?一等有功阻抗園半徑。

由式(21)及圖11可知：發(fā)電機(jī)維持的有功越大，等有功阻抗園的半徑越小，與系統(tǒng)

聯(lián)系電抗越大，等有功阻抗園向戶正方向移動(dòng)的距離越大。

(2)靜穩(wěn)極限阻抗園

在不同工況下，若維持發(fā)電機(jī)功角等于90,則機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡為阻抗復(fù)平面上的

一個(gè)園，如圖11中的曲線②所示。將該阻抗園稱之靜穩(wěn)極限阻抗園。

可以看出靜穩(wěn)極限阻抗園，通過(guò)阻抗復(fù)平面上的［°區(qū)］及兩點(diǎn)，其園心坐標(biāo)及半徑

分別為

在式(22)中：/一靜穩(wěn)極限阻抗園的半徑;

其他符號(hào)的物理意義同圖11。

(3)異步邊界阻抗園

發(fā)電機(jī)或同步調(diào)相機(jī)失磁失步后，機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡必然進(jìn)入一個(gè)園內(nèi)，將該園稱

之為異步邊界阻抗園，如圖11中的曲線3所示。

該園通過(guò)阻抗復(fù)平面上的［°廠戶”］及兩點(diǎn)，其園心坐標(biāo)及半徑分別為

Xd-x)

在式(23)中：此一異步邊界阻抗園的半徑;

其他符號(hào)的物理意義同圖11。

6）發(fā)電機(jī)失磁后機(jī)端測(cè)量阻抗的軌跡

發(fā)電機(jī)失磁后，由于有功功率維持不變而無(wú)功功率由送出向吸收變化，故機(jī)端測(cè)量阻

抗一定沿著等有功阻抗園由第1象限向第4象限變化;發(fā)電機(jī)失步后便進(jìn)入異步阻抗園內(nèi)。

另外，由于發(fā)電機(jī)有剩磁或發(fā)電機(jī)部分失磁時(shí)，在失磁失步運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)除發(fā)出異

步功率之外，尚有正、負(fù)變化的同步功率，從而使機(jī)端的測(cè)量阻抗不平斷的變化（忽大，

忽?。?。在某些工況下可能忽而進(jìn)入阻抗園內(nèi)，忽而又跑至園外。

4發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行的危害

理論分析及運(yùn)行實(shí)踐證明，發(fā)電機(jī)失磁失步運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)、相鄰機(jī)組、機(jī)組本身

及廠用電系統(tǒng)均可能造成危害.

1）對(duì)電力系統(tǒng)的危害

發(fā)電機(jī)失磁之后，從向系統(tǒng)送出無(wú)功變成從系統(tǒng)吸收無(wú)功。發(fā)電機(jī)維持的有功越大，

矢磁運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸收的無(wú)功越多。大機(jī)組帶大有功矢磁運(yùn)行時(shí)，將從系統(tǒng)吸收的無(wú)功很

多。如果系統(tǒng)無(wú)功貯備不足，大機(jī)組的失磁運(yùn)行可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2）對(duì)相鄰機(jī)組的危害

發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行（特別是大機(jī)組失磁運(yùn)行），從系統(tǒng)吸收無(wú)功。造成的無(wú)功缺額要由其

他機(jī)組（特別是相鄰機(jī)組）補(bǔ)充，可能使相鄰機(jī)組過(guò)負(fù)荷或過(guò)電流。

3）對(duì)廠用系統(tǒng)的影響

發(fā)電機(jī)失磁后，機(jī)端電壓降低，廠用電壓降低，電動(dòng)機(jī)惰轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)電流增大，進(jìn)而

引起廠用電壓更低，電動(dòng)機(jī)電流更大……，惡性循環(huán)下去，可能使廠用系統(tǒng)瓦解。

4）對(duì)發(fā)電機(jī)組本身

發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行對(duì)機(jī)組本身的危害是：定子過(guò)電流，轉(zhuǎn)子過(guò)熱。

失磁發(fā)電機(jī)的過(guò)電流倍數(shù)，與發(fā)電機(jī)維持的有功有關(guān)，與失步后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差S有關(guān)。

當(dāng)發(fā)電機(jī)維持滿載運(yùn)行時(shí)，最大過(guò)電流倍數(shù)將達(dá)額定電流的2.6~2.8o

發(fā)電機(jī)失磁失步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子過(guò)熱值可按下式計(jì)算，即

K=SP..................................（24）

在式（24）中：K—熱值;

S一滑差；

P一有功功率。

由式（24）可以看出，失磁發(fā)電機(jī)維持的有功越大及滑差越大，轉(zhuǎn)子過(guò)熱程度越大。

總之，發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行的危害，主要由三個(gè)因數(shù)決定，即發(fā)電機(jī)有功功率、發(fā)電機(jī)的

類(lèi)型及系統(tǒng)中的無(wú)功貯備。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，當(dāng)失磁后維持的有功較小（小于額定功率的

40%）,短時(shí)（例如30分鐘）失磁運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)無(wú)危害；當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功貯備很多時(shí)，發(fā)電機(jī)失

磁運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)并無(wú)多大的危害。

發(fā)電機(jī)部分失磁失步運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)及系統(tǒng)的影響比完全失磁失步運(yùn)行大。主要原因

是：部分失磁失步運(yùn)行時(shí)，正、負(fù)交變的同步功率很大，使發(fā)電機(jī)電流、電壓及功率波動(dòng)

范圍大，不利于重新拖入同步運(yùn)行。

二阻抗型失磁保護(hù)構(gòu)成原理

阻抗型失磁保護(hù)，通常由阻抗判據(jù)（ZgV）、轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)（VfdV）、機(jī)端低電壓判

據(jù)（UgV）、系統(tǒng)低電壓判據(jù)（UnV）及過(guò)功率判據(jù)（P＞）構(gòu)成。

（a）阻抗判據(jù)

在DGT801系列裝置中，阻抗判據(jù)動(dòng)作特性見(jiàn)圖6T2T?？芍?，根據(jù)需要整定不同的

I目抗園園心和半徑可以獲得靜穩(wěn)邊界阻抗園（圖中1邊界），或異步邊界阻抗園（圖中3

邊界），或過(guò)原點(diǎn)的下拋?zhàn)杩箞@（圖中2邊界），或用過(guò)原點(diǎn)的兩根切線切去一部分阻抗以

滿足進(jìn)相運(yùn)行，或用進(jìn)相無(wú)功切線切去一部分阻抗以滿足進(jìn)相要求。

1

4

圖6