同步发电机的失磁保护.pptVIP

同步发电机励磁保护 林莉，牟道槐，陈刚，唐毅 只证明了完全失磁后的发电机测量阻抗会进入该阻抗圆，而未证明完全失磁之外的其它状态（包括不可能失步的状态）是否会进入该阻抗圆。 由于本质上是当前运行电压下的无功边界，因此，凡在该电压下吸无功量大于该阻抗圆界定的无功量时，均可使保护动作。 例:系统电压的短时下降或发电机突然甩掉部分负荷时，发电机加速，功角增大，进入吸无功，可能启动保护使之误动。 异步边界阻抗圆判据 * * 1.同步发电机励磁系统的结构 图1 同步发电机励磁系统的结构 统计数据表明，同步发电机励磁系统故障约占发电机总故障的60%以上。 同步发电机励磁系统故障分为部分失磁与完全失磁，导致发电机失步，进入有励磁异步运行状态或无励磁异步运行状态。 如果保护与控制不当，将对发电机造成严重损害，并威胁电力系统的安全。 2.同步发电机励磁系统故障保护的重要性 现行发电机失磁保护的判据有两类三种： 1）静稳定边界判据 用等无功阻抗圆表达的静稳边界判据 用励磁电压与有功函数关系表达的静稳边界判据 2）异步边界阻抗圆判据 3.现行主流励磁保护在原理上存在的缺陷 3.1 系统母线处测量阻抗 图2 系统等值电路 1) R-X并联电路的等效串联阻抗图及其与功率的关系 I jX sh U P+jQ Ｒ sh I jX se U P+jQ Ｒ se 阻抗与功 率的关系 A）Rsh=const下的恒有功阻抗圆电路 分子、分母 同乘以2P I jX sh U P+jQ Ｒ sh I jX se U P+jQ Ｒ se e s e s e s jX R Z + = 恒有功电路的等效串联阻抗圆图 图4 当U=const时,恒有功电路的等效串联阻抗为一个以R轴对称的圆图 e s e s e s jX R Z + = B）Xsh=const下的恒无功阻抗圆电路 分子、分母 同乘以-j2Q e s e s e s jX R Z + = 恒无功电路的等效串联阻抗圆图 图6 当U=const时,恒无功电路的等效串联阻抗为一个以X轴对称的圆图。 e s e s e s jX R Z + = 0 jX se R se Z se S j Q U j 2 2 Q U j 2 2 - 2 S j 0 0 P Q 0 0 P Q 0 0 P Q 0 0 P Q 汽轮发电机的静稳定边界条件： 3.2 用等无功阻抗圆表达的(反应无功边界的） 汽轮发电机的静稳边界判据 因此可用等无功阻抗圆表达汽轮发电机的静稳边界： （吸无功量增大） （与有功无关） 用系统母线处等无功阻抗圆表达汽轮发电机的静稳边界 用发电机出口处等无功阻抗圆表达汽轮发电机的静稳边界 用等无功阻抗圆表达的汽轮发电机的静稳边界判据 用等无功阻抗圆表达的汽轮发电机的静稳边界判据 图7 用出口处等无功阻抗圆 表达的汽轮发电机静稳边界 圆心 半径 缺陷 以小干扰稳定性概念提出来的； 建立在静态功角特性的基础上： 功角特性为正弦曲线 稳定破坏角度为δcr=π/2 用等无功阻抗圆表达的汽轮发电机的静稳边界判据 1.098874 0.676806 ①图8(a).失磁后由于励磁电流急剧减小,使发电机的同步功率与功角的关系（同步功角特性）不是正弦曲线. 图8(a) 完全失磁的同步功率动态过程 用等无功阻抗圆表达的汽轮发电机的静稳边界判据 ②图8(b)。异步功率出现。 1.098874 0.165228 1.098874 0.842036 图8(b) 完全失磁的 异步功率动态过程 图8(c) 完全失磁的 总电磁功率动态过程 ③图8(C)。总功率非正弦变化 用等无功阻抗圆表达的汽轮发电机的静稳边界判据 3.３用(Uf.min－Pe) 表达的水轮发电机的静稳边界判据 1）水轮发电机的有功算式 反应功率峰值 电磁功率=励磁功率+反应功率 励磁功率 反应功率 图9(a) UG =1, Eq =1 图9(b) UG =1, Eq =0.1 凸极机临界点的（Eq，Pe.cr，δcr）关系 0.974991 0.163082 0.1 0.080665 1.0 1.425001 1.076853 1.0 0.080665 1.0 δcr/rad Pe.cr/p.u Eq/p.u Pt/p.u UG/p.u 2）失步功角与同步电势的关系 用(Uf.min－Pe) 表达的水轮发电机的静稳边界判据 3）失步点同步电势、总功率、失步功角的关系式 用(Uf.min－Pe) 表达的水轮发电机的静稳边界判