梅鋼熱電廠6#機(jī)失磁保護(hù)校驗(yàn)方法探究

1、    梅鋼熱電廠6#機(jī)失磁保護(hù)校驗(yàn)方法探究    江蔚【摘 要】文章主要論述了上海梅山鋼鐵股份有限公司熱電廠6#機(jī)在遵循常規(guī)校驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一種簡(jiǎn)單快速的校驗(yàn)方法，既無(wú)悖于失磁保護(hù)的原理，又能確保發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作的可靠性、準(zhǔn)確性?！娟P(guān)鍵詞】失磁;校驗(yàn);判據(jù)tm31 a 1674-0688（2020）02-0074-030 引言失磁是發(fā)電機(jī)較常見的故障，發(fā)電機(jī)失磁后，轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行要從系統(tǒng)吸收大量無(wú)功功率，如果系統(tǒng)無(wú)功儲(chǔ)備不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，甚至造成電壓崩潰，從而瓦解整個(gè)系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)中大量吸收無(wú)功，影響并限制了發(fā)電機(jī)送出的有功功率。失

2、磁后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)入低滑差異步運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生脈動(dòng)電流，因而增加了附加損耗，使轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁回路過(guò)熱。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)就是要保護(hù)機(jī)組不至于運(yùn)行在異步狀態(tài)，以免危害發(fā)電機(jī)本體和電網(wǎng)穩(wěn)定。為確保發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作的可靠性、準(zhǔn)確性，必須定期進(jìn)行全面的校驗(yàn)。但失磁保護(hù)與一般的保護(hù)相比，失磁保護(hù)的原理和校驗(yàn)過(guò)程要深?yuàn)W和復(fù)雜得多。困難是對(duì)主要判據(jù)異步阻抗圓的校驗(yàn)，為判斷動(dòng)作值的正確性，繼保校驗(yàn)人員必須深刻理解其原理，進(jìn)而構(gòu)建一元二次方程并求解，因此設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單快速的校驗(yàn)方法是很有意義的。1 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)原理（1）發(fā)電機(jī)由正常運(yùn)行到失磁異步運(yùn)行，機(jī)端測(cè)量阻抗由第i象限逐步進(jìn)入第iv象限。由此可知，發(fā)電

3、機(jī)失磁與否，可用無(wú)功功率反向及機(jī)端測(cè)量阻抗的變化作為失磁保護(hù)的主要判據(jù)。失磁保護(hù)阻抗圓包括異步圓和靜穩(wěn)圓。動(dòng)作條件如下：（2）當(dāng)外部短路、系統(tǒng)震蕩、長(zhǎng)線充電和電壓回路斷線，機(jī)端測(cè)量阻抗也會(huì)進(jìn)入靜穩(wěn)邊界和異步邊界。因此，必須增設(shè)輔助判據(jù)才能保證選擇性。轉(zhuǎn)子電壓下降輔助判據(jù)。負(fù)序分量輔助判據(jù)。常用負(fù)序電壓或負(fù)序電流元件，作為失磁保護(hù)的閉鎖元件。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)序時(shí)，閉鎖失磁保護(hù)。延時(shí)輔助判據(jù)。2 6#發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)整定2.1 基本參數(shù)發(fā)電機(jī)機(jī)端ta變比：5 000/5 a;發(fā)電機(jī)機(jī)端tv變比：10/0.1 kv;發(fā)電機(jī)額定功率pe=60 mw;發(fā)電機(jī)額定電流ie=4 123.9 a;異步邊界阻抗圓參數(shù)：x

4、a=1.93 ，xb=32.6 。阻抗繼電器輔助判據(jù)（保護(hù)裝置內(nèi)部設(shè)定）：正序電壓6 v（相電壓）;負(fù)序電壓u2無(wú)功反向定值q=0.15 pe=0.15×60=9 mvar，對(duì)應(yīng)二次值為 =90 var;轉(zhuǎn)子低電壓定值ufd=30 v;機(jī)端低電壓定值：按保證廠用電安全和躲過(guò)強(qiáng)勵(lì)啟動(dòng)電壓條件整定，uop=0.9ugn=0.9×100=90 v。3 傳統(tǒng)校驗(yàn)方法3.1 校驗(yàn)過(guò)程傳統(tǒng)校驗(yàn)方法是選取5個(gè)相位角，即分別在電流電壓相角為30°、60°、90°、120°、150°時(shí)，測(cè)得異步阻抗圓的邊界動(dòng)作值。在校驗(yàn)過(guò)程中，所加電流、電壓

5、值采用試錯(cuò)法直至保護(hù)動(dòng)作。校驗(yàn)結(jié)束后再構(gòu)建一元二次方程并求解，從而判斷動(dòng)作值的正確性。根據(jù)上述整定值，計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)到阻抗圓圓心1和異步邊界阻抗圓半徑。以=60°時(shí)為例，根據(jù)圖1構(gòu)建方程，則有：解方程得：z1=2.35 ;z2=27.65 。3.2 局限性（1）在校驗(yàn)過(guò)程中，所加電流、電壓值采用試錯(cuò)法，校驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。（2）在保護(hù)校驗(yàn)結(jié)束后，不能及時(shí)判斷動(dòng)作值的正確性，存在返工、延誤工期的可能。（3）選取的校驗(yàn)點(diǎn)有4個(gè)不具有特殊性，要用余弦定理求解方程，計(jì)算復(fù)雜。4 新校驗(yàn)方法概況新校驗(yàn)法法選取兩個(gè)縱向圓周點(diǎn)、兩個(gè)橫向圓周點(diǎn)及兩個(gè)切線點(diǎn)（從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)的直線與阻抗圓相切的點(diǎn)）這6個(gè)特殊試驗(yàn)

6、點(diǎn)，并在校驗(yàn)前事先計(jì)算出這6個(gè)點(diǎn)的理論動(dòng)作阻抗值，再將該阻抗值換算成電流電壓值。保護(hù)校驗(yàn)時(shí)，在計(jì)算出的理論動(dòng)作值附近加入電流電壓量，避免了校驗(yàn)的盲目性，且校驗(yàn)后能及時(shí)判斷動(dòng)作值的正確性，提高了工作效率。4.1 出口方式失磁i段：無(wú)功反向+定子阻抗判據(jù)，延時(shí)0.5 s，動(dòng)作于發(fā)信。失磁ii段：無(wú)功反向+定子阻抗判據(jù)+機(jī)端低電壓判據(jù)，延時(shí)0.5 s，動(dòng)作于跳閘停機(jī)。失磁iii段：無(wú)功反向+定子阻抗判據(jù)+轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)，延時(shí)1.0 s，動(dòng)作于跳閘停機(jī)。4.2 異步阻抗圓臨界動(dòng)作值理論計(jì)算按照整定值并結(jié)合圖1，事先做好理論動(dòng)作值的計(jì)算，各點(diǎn)的計(jì)算值填入表1。（1）異步邊界阻抗圓半徑r= = =15.3

7、4。（2）坐標(biāo)原點(diǎn)到阻抗圓圓心1= = =17.27。（3）點(diǎn)1的電流電壓相角1=arccos =arccos =27.3°理論動(dòng)作阻抗值z(mì)1= = =7.93 ;電流取1 a，則理論動(dòng)作電壓值u1=z1×1=7.93×1=7.93 v。（4）點(diǎn)2的電流電壓相角2=180°-1=152.7°理論動(dòng)作阻抗值z(mì)2=z1=7.93 ;電流取1 a，則理論動(dòng)作電壓值u2=u1=7.93 v。（5）點(diǎn)3的電流電壓相角3=arctg =arctg =48.39°理論動(dòng)作阻抗值z(mì)3= = =23.1 ;電流取1 a，則理論動(dòng)作電壓值u3=z3

8、15;1=23.1×1=23.1 v。（6）點(diǎn)4的電流電壓相角4=180°-3=131.61°理論動(dòng)作阻抗值z(mì)4=z3=23.1 ;電流取1 a，則理論動(dòng)作電壓值u4=u3=23.1 v。（7）點(diǎn)5的電流電壓相角5=90°理論動(dòng)作阻抗值z(mì)5=xa=1.93 ;電流取4 a，則理論動(dòng)作電壓值u5=z5×4=1.93×4=7.72 v。（8）點(diǎn)6的電流電壓相角6=90°理論動(dòng)作阻抗值z(mì)6=xb=32.6 ;電流取1 a，則理論動(dòng)作電壓值u6=z6×1=32.6×1=32.6 v。4.3 失磁保護(hù)校驗(yàn)過(guò)程4.3

9、.1 阻抗圓邊界值校驗(yàn)以失磁保護(hù)ii段為例，退出失磁i、iii段。退出“發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)相間后備、發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)、發(fā)電機(jī)啟停機(jī)保護(hù)、發(fā)電機(jī)工頻變化量差動(dòng)”硬壓板;退出“無(wú)功反向判據(jù)”，控制字由1改0。將1id8、1id9、1id10試驗(yàn)端子解開，加三相機(jī)端電流。將1ud1、1ud2、1ud3試驗(yàn)端子解開，加三相機(jī)端電壓。按表1的數(shù)據(jù)逐個(gè)校驗(yàn)圖2中的每個(gè)點(diǎn)，并將保護(hù)動(dòng)作時(shí)的電壓值填入表中。點(diǎn)1校驗(yàn)：電流加固定值1 a，相位超前電壓27.3°并保持不變，電壓從9 v起步，然后逐漸減小直至失磁保護(hù)動(dòng)作。點(diǎn)2校驗(yàn)：電流加固定值1 a，相位超前電壓152.7°并保持不變，電壓從

10、9 v起步，然后逐漸減小直至失磁保護(hù)動(dòng)作。點(diǎn)3校驗(yàn)：電流加固定值1 a，相位超前電壓48.39°并保持不變，電壓從25 v起步，然后逐漸減小直至失磁保護(hù)動(dòng)作。點(diǎn)4校驗(yàn)：電流加固定值1 a，相位超前電壓131.61°并保持不變，電壓從25 v起步，然后逐漸減小直至失磁保護(hù)動(dòng)作。點(diǎn)5校驗(yàn)：電流加固定值4 a，相位超前電壓90°并保持不變，電壓從6.5 v起步，然后逐漸增大直至失磁保護(hù)動(dòng)作。點(diǎn)6校驗(yàn)：電流加固定值1 a，相位超前電壓90°并保持不變，電壓從35 v起步，然后逐漸減小直至失磁保護(hù)動(dòng)作。以第3個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)為例，理論動(dòng)作電壓值是23.1 v，實(shí)測(cè)動(dòng)作值為

11、23.09 v，動(dòng)作值與理論值相符，動(dòng)作正確。4.3.2 無(wú)功反向判據(jù)校驗(yàn)以失磁保護(hù)ii段為例，退出失磁i、iii段。理論值計(jì)算：設(shè)三相電流i=2 a，=90°時(shí)，由公式qset= u線isin90°=90 var，計(jì)算得，u線=26 v，u相=15 v;投入“無(wú)功反向判據(jù)”，控制字由0改1;固定三相電流2 a和相位=90°不變，加三相電壓10 v（相電壓），則阻抗值z(mì)=5 ，落在異步阻抗圓內(nèi)，但失磁保護(hù)應(yīng)不動(dòng)作;升高電壓，直至保護(hù)動(dòng)作。校驗(yàn)動(dòng)作值為u相=15.1 v，對(duì)應(yīng)阻抗為z=15.1/2=7.5 （如圖3所示）。4.3.3 失磁ii段機(jī)端低電壓定值校驗(yàn)整定

12、為uop=90 v，則u相=52 v;固定三相電流2 a和相位=90°不變，加三相電壓54 v（相電壓），則阻抗值z(mì)=27 ，落在異步阻抗圓內(nèi)，但失磁保護(hù)應(yīng)不動(dòng)作;降低電壓，直至保護(hù)動(dòng)作。校驗(yàn)動(dòng)作值為u相=52.1 v。4.3.4 失磁ii段轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)校驗(yàn)無(wú)功反向判據(jù)退出，失磁阻抗圓條件滿足，電壓先大于35 v，在降低電壓至保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作電壓值為30.01 v，動(dòng)作正確。5 新校驗(yàn)法的創(chuàng)新點(diǎn)及優(yōu)越性（1）通過(guò)合理選擇6個(gè)特殊試驗(yàn)點(diǎn)，無(wú)需構(gòu)建一元二次方程，用勾股定理即可求解理論動(dòng)作阻抗值，計(jì)算方便簡(jiǎn)單。（2）通過(guò)事先計(jì)算理論動(dòng)作阻抗值，從而避免了校驗(yàn)的盲目性，并且校驗(yàn)后能及時(shí)判斷動(dòng)作值的正確性，提高了工作效率。6 結(jié)論本文所探究的失磁保護(hù)校驗(yàn)方案，是在分析上海梅山鋼鐵股份有限公司熱電廠發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)校驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，提出了一種較為合理的中小型發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的校驗(yàn)方法，采用此方法校驗(yàn)，既能夠節(jié)省校驗(yàn)時(shí)間，又可提前對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)。需要注意的是，失磁保護(hù)對(duì)