發(fā)電機的勵磁限制與保護的配合整定

1、-/發(fā)電機的勵磁限制與保護的配合整定§ 1發(fā)電機運行功率圓與限制發(fā)電機運行功率圓又稱“安全運行極限”或“ P、Q圖”，下面圖1為ABB勵磁廠家說明書的發(fā)電機功功率圖，經(jīng)常用到的三個限制:1)2)轉(zhuǎn)子發(fā)熱限制;定子發(fā)熱限制;3)低勵限制。16:凸極同步矍電機功率圏圖1 ABB勵磁說明書中的發(fā)電機功功率圖實際發(fā)電機的運行功率極限圖下圖所示:n腥IK.e L；QrS-61)0-2YHC；型汽輪余電機產(chǎn)品便用說明書用試A S電機出力曲蜒HO4MOEA. 140.964h M英菊4$，唄逼i閭謝茹詩跖品&謝歸舊mm潔 ：；：；：；:SULSlLXr'* ''It

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6、2某600MW汽輪機組功率圖§ 1.1.1同步發(fā)電機的相量圖同步發(fā)電機的電動勢相量圖如圖3所示圖3同步發(fā)電機的電動勢相量圖對oab的每條邊分別乘以U/Xq,得功率三角形 OAB并以O(shè)點為原點，弓I入直角 坐標系，如圖3所示。從圖上可看出有以下關(guān)系成立：1)2)© OA與縱軸的夾角即為功率因數(shù)角;S發(fā)電機功角;3)4)直角坐標系的第一象限是發(fā)電機的遲相（過勵）運行區(qū)，第二象限是發(fā)電機的進相（欠 勵）運行區(qū)。發(fā)電機機端電壓U呆持不變，Xd為發(fā)電機同步電抗為常數(shù)，BA的長度正比于發(fā)電機電勢，也正比于勵磁電流Ifn。以B點為圓心，以BA為半徑作圓弧，此圓弧即為轉(zhuǎn)子發(fā)熱極限曲線。對應(yīng)

7、圖1中的“最大勵磁電流限制器”。運行分析:汽輪發(fā)電機額定運行時，定子電流I與勵磁電流均為額定值，一般其額定功率因數(shù)cos©為0. 85 0.9。此時，當(dāng)欲調(diào)整發(fā)電機的運行參數(shù)，降低其功率因數(shù)（©角增大）時，增發(fā)無功，勵磁電流I會增加，發(fā)電機的運行受到轉(zhuǎn)子發(fā)熱極限的限制。為了使轉(zhuǎn)子不 過熱，則需降低定子電流，使發(fā)電機沿曲線 AC運行，定子繞組未得到充分利用。反之,欲提高其功率因數(shù)（角減?。r，定子電流會超過額定值，發(fā)電機的運行受到定子發(fā)熱 極限的限制，即圖1中的“欠勵、過勵側(cè)定子電流限制器”，又稱“定子發(fā)熱限制”。§ 1.1.2 ABB勵磁系統(tǒng)最大勵磁電流限制器原理

8、限制器有兩個限制值：一個是強勵頂值電流限制值，另一個是連續(xù)運行允許的過熱限 制值。與過熱限制值關(guān)聯(lián)的兩個控制參數(shù)分別是轉(zhuǎn)子等效加熱時間和轉(zhuǎn)子等效冷卻時 間。限制器的參數(shù)和功能框圖見圖5。最大勵磁甩流限制器圖5 ABB勵磁系統(tǒng)限制器的參數(shù)和功能框圖同步發(fā)電機正常運行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強勵頂值電流限制值Imax，即AVR可以在必要時提供強勵頂值電流。在系統(tǒng)故障需要強行勵磁來排除故障時，如果勵磁電流的實際值超出過熱限制值，調(diào)節(jié)器就會起動一個剩余 功率積分器，將電流偏差值 i2 （其中 i=Ifield-Itherm ）對時間積分，其結(jié)果正比 于勵磁繞組的加熱能量。如

9、果勵磁電流持續(xù)高于過熱限制值，那么積分器的輸出/i2dt= E將會增加。當(dāng)積分器的輸出值超過 Emax時，最大勵磁電流限制器的限制值將從Imax降低到Itherm。上述工作由過熱檢測器完成。當(dāng)勵磁電流降到正常值Itherm以下后，剩余功率積分器啟動反向冷卻積分，按冷卻時間常數(shù)Tcooli ng降低其輸出。§ 1.2定子發(fā)熱限制§ 1.2.1定子發(fā)熱限制原理UI即視在功率，其在縱軸上的投影即為發(fā)電機的有功功率 P,在橫軸上的投影即為發(fā)電機的無功功率Q;發(fā)電機維持為機端電壓U不變，圖3中的0A的長度也就正比于定子電 流I，當(dāng)發(fā)電機在額定工作狀態(tài)時，以0點為圓心，以0A為半徑作圓

10、?。▽嶋H上進行了修吐扶.UM*r- 二;-» »十 p正）即圖1中的“欠勵、過勵側(cè)定子電流限制器”，此圓弧即為定子發(fā)熱極限曲線。運行分析:第一象限的運行情況，為了使定子不過熱，則需降低轉(zhuǎn)子電流，使發(fā)電機沿曲線FCA運行，轉(zhuǎn)子繞組未得到充分利用。若只考慮發(fā)電機繞組發(fā)熱的限制，發(fā)電機可沿曲線OA為半徑的圓弧運行，達到cos © =1點，即與Ptt相交點，此時發(fā)電機輸出的有功功率會達到額定有功功率的1. 176（1 /0. 85）倍。由于受到發(fā)電機的原動機（汽輪機）最大安全輸出功率的限制，發(fā)電機實際只能沿直線修正后的圓弧運行，也就是說與與Ptt相交點為PmaJU, 般小

11、于 Pn/COS © n/Un。第二象限的的運行情況。汽輪發(fā)電機在第二象限的運行狀態(tài)是進相運行狀態(tài)，從理論上講發(fā)電機是可以進相運行的。但在實踐中，由于勵磁電流的降低，可能會導(dǎo)致發(fā)電機失去靜穩(wěn)，發(fā)電機端部發(fā)熱增加，廠用電下降等，也就進入了圖1中的“無功限制（P、C限制）”，又稱低勵限制。§ 1.2.2 ABB®磁系統(tǒng)定子電流限制器原理該限制器用于防止發(fā)電機定子繞組過熱，在過勵和欠勵側(cè)均有效。其工作原理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確切的最大定子電流限制值，當(dāng)時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（Imax=）。通過適當(dāng)?shù)膮?shù)整

12、定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能Emax的反時限特性。X,Actual 5>Hlor 匚urnntNgI the rm 1/2 4曇 HhJ圖6 ABB勵磁系統(tǒng)定子電流限制器定子電流限制器分欠勵側(cè)和過勵測兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當(dāng)發(fā)電機過勵時，欠勵側(cè)定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測負載的功率因數(shù)，可保證定子電流限制器雙方向（過勵和欠勵）動作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影 響發(fā)電機的有功電流分量。如果發(fā)電機的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值，為避免誤動作，限制器會自動將發(fā)電機無功功率調(diào)整到零。§ 1.3低勵限制§ 1.3.1汽輪發(fā)電

13、機靜穩(wěn)功率圓圖以隱極發(fā)電機為例進行分析，其簡化等值電路圖為下圖4:XfXsXdA/Xs圖5隱極發(fā)電機簡化等值電路根據(jù)圖4,根據(jù)同步發(fā)電機電勢向量圖進行推導(dǎo),得出發(fā)電機靜穩(wěn)極限方程:P2 Q -2 XsXdU2XsXd(1)該方程為圓，圓心為（-2 XsXd，0），半徑為丄Xs，在P-Q坐標系中表Xd示為:圖7隱極發(fā)電機靜穩(wěn)極限令P=0,解得Q在-Q軸上的交點為（0,），又令Q=0解得在+P軸上交點為XdU2（0，=）XsXd端電壓減小時，靜穩(wěn)圓的半徑減小，最大進相運行深度U-隨之減小，靜穩(wěn)極Xd所以影響靜穩(wěn)極限的因素有以下2個:由于對于某一機組而言其同步電抗是固定的，1）系統(tǒng)聯(lián)系電抗Xs的大小

14、。Xs越小表示系統(tǒng)容量越大，靜穩(wěn)圓的半徑越大，相應(yīng)同樣有功時允許的進相運行的深度越大；2）機端電壓的大小。靜穩(wěn)圓的半徑和圓心與 U2成正比，對靜穩(wěn)極限影響最大，當(dāng)機限面積減小。§ 1.3.2水輪發(fā)電機靜穩(wěn)功率圓圖XdM Xq,根據(jù)推導(dǎo)得出發(fā)電機靜穩(wěn)極限方程:2 2aU tg sb sinI I 22aU cossbsb U2/XdXdXqXdXq根據(jù)上式,計算:S =0° 90° 時,S =0° 時 Ps=0, Qs=-U2/X q；S =90° 時 Ps=X, Q s=-u7xs ；有功、無功值，畫出的曲線如下圖所示:§ 1.3.3

15、勵磁調(diào)節(jié)對靜穩(wěn)的影響無勵磁調(diào)節(jié)時，汽輪發(fā)電機正常運行時的功角特性為:P 里sinxdEq發(fā)電機內(nèi)電勢；US 系統(tǒng)電壓；Xd刀一發(fā)電機與系統(tǒng)的總電抗。特點：Eq呆持不變，靜穩(wěn)極限：S =90°（汽輪機），S <90°（水輪機）。發(fā)電機運行中可以自動調(diào)節(jié)勵磁，則 Eq為變值，維持Eq/近似為常數(shù)，可顯著提高極限傳輸功率。曲線I比曲線II有更高的放大倍數(shù)。曲線I、II稱為人工穩(wěn)定區(qū),CIId40cU呼H5U圖8發(fā)電機功角圖2特點：則Ec為變化，Eq/近似不變，靜穩(wěn)極限：S >90° ,勵磁系統(tǒng)的放大倍數(shù)Kol與勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)Te以及轉(zhuǎn)子功角之間的關(guān)系如下

16、圖所示,Te增加，保證穩(wěn)定運行的放大倍數(shù)Kol是增加的，同一時間常數(shù)Te條件下，隨著功角的增加，所允許的Kol是減小的。Tc圖9勵磁系統(tǒng)Te、Kol及S關(guān)系圖§ 134勵磁系統(tǒng)低勵限制發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的低勵限制的方程一般可分為直線型、模擬靜穩(wěn)圓型和功角型，分別用下面的式（2）、表示:KP(A BU2)P2(QU2Qo) (A U2Ro)(KPA)U2,K ctg式中K表示限制線的斜率，AU表示機端線電壓標幺值。如圖5所示：式（1）、B >0為常量，Q、RO表示圓心和半徑，P、Q為以發(fā)電機額定視在功率為基準的標幺值，（2）、（3）表示的曲線與P軸和負Q軸各有一個交點，隨機端電壓的下

17、降曲線作相應(yīng)的偏移（偏移后的曲線用虛線表示），由圖6可知，隨機端電壓的下降，低勵限制更容易動作, 可以有效地防止機端電壓進一步降低。低勵限制在功率圖中的位置示意如下圖所示:曲線1、2包圍的區(qū)域一人工穩(wěn)定區(qū);曲線3、4包圍的區(qū)域一低勵限制區(qū)。§ 135 ABB力磁系統(tǒng)PQ艮制器原理ABB力磁系統(tǒng)的低勵限制稱為P/Q限制器，P/Q限制器本質(zhì)上是一個欠勵限制器, 用于防止發(fā)電機進入不穩(wěn)定運行區(qū)。該限制器的限制曲線由對應(yīng)五個有功功率點 (P=0%P=25% P=50% P=75% P=100%的五個無功功率設(shè)定值確定，五個有功功率點與機端 電壓的標幺值U成正比，發(fā)電機電壓變化時，限制曲線隨之

18、偏移。§ 2定子、轉(zhuǎn)子過熱限制與過負荷保護§ 2.1發(fā)電機勵磁繞組過負荷能力發(fā)電機對勵磁繞組的發(fā)熱有規(guī)定，轉(zhuǎn)子繞組能短時過電壓運行，而不產(chǎn)生有害的變 形及接頭開焊現(xiàn)象，例如某600M機組的轉(zhuǎn)子繞組能承的短時過電流亦可按下式規(guī)定:(5)2(I -1)t =33.75s式中：I轉(zhuǎn)子過電流的標么值:t 持續(xù)時間。發(fā)電機定子繞組的能承受過電流能力的表達式與轉(zhuǎn)子短時過電流相似，在勵磁和保護中的定值設(shè)置也很相似，下面以轉(zhuǎn)子過電流相關(guān)限制和保護配合整定為例說明。§ 2.2勵磁調(diào)節(jié)器的過勵限制發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的過勵限制一般按照勵磁電流是否越限進行調(diào)節(jié)器輸出控制, 包括:1) 過勵

19、反時限限制;2）瞬時電流限制兩部分。勵磁反時限限制、頂值電流瞬時限制、勵磁繞組過負荷保護主要是保護發(fā)電機勵磁繞組,以免過熱.包括。勵磁設(shè)備過電流保護、快速熔斷器保護主要是保護整流設(shè)備，以免短路電流損壞元件。有的勵磁系統(tǒng)還有勵磁變相關(guān)保護:1）勵磁變反時限過流保護，對勵磁變本體過熱進行保護，在無勵磁繞組過負荷保護時按照勵磁繞組過熱特性整定。2）勵磁變過流速斷保護，反應(yīng)勵磁變內(nèi)部短路故障，以及對整流橋交流側(cè)或直流側(cè)短路進行保護。§ 2.3南瑞發(fā)變組保護的勵磁繞組過負荷保護勵磁繞組過負荷保護反應(yīng)勵磁繞組的平均發(fā)熱狀況。 保護動作量既可以取勵磁變電 流、勵磁機電流，也可以直接反應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電

20、流。對于勵磁機，電流頻率可以整定為50Hz、100Hz.包括:1）勵磁繞組定時限過負荷保護：配置一段跳閘、一段信號。2）勵磁繞組反時限過負荷保護： 下限啟動， 反時限部分， 上限定時限部 分。上限定時限部分設(shè)最小動作時間定值。反時限動作示意圖為:當(dāng)勵磁回路電流超過下限整定值llszd時，反時限保護起動，開時累積，反時限保 護熱積累值大于熱積累定值保護發(fā)出跳閘信號。 反時限保護能模擬勵磁繞組過負荷的熱積累過程及散熱過程。反時限保護動作方程：zd(l/ljzzd)21 t KL式中Il:勵磁回路電流,Ijzzd:勵磁回路反時限基準電流,KLzd:勵磁繞組熱容 量系數(shù)定值。§ 2.4過勵限

21、制與勵磁繞組過負荷保護配合整定第一節(jié)的600MW發(fā)電機為例，其額定勵磁電流為4128A,首先整定勵磁繞組過負荷保護:1)定時限Iop Krel081.05 O.816 41283.7APKr n0.95 (5000 / 5)保護延時按躲過后備保護的最大延時以及強勵時間整定:定時限延時10S動作于自動減勵磁，定時限報警為5S。2)反時限C(Ifd/ljz)21式中:0.816 I fdn0.816 4128 CC A 3.35A 5000/5C為轉(zhuǎn)子繞組過熱常數(shù)，應(yīng)考慮一定的裕度，取上限時間：取0.5S作用于程序跳閘。計算在2倍勵磁電流時的動作時間為：jz33.73*0.9=30.410s。AB

22、B最大勵磁電流設(shè)置:1）強勵頂值電流限制值lmax=2；董大勵磁電流限制器2）過熱限制值Itherm取額定勵磁電流；3）轉(zhuǎn)子等效加熱時間常數(shù)Tequiv=27,轉(zhuǎn)子等效冷卻時間常數(shù)Tcooling=1§ 3失磁后機端測量阻抗的變化發(fā)電機在不同的工況下，其機端測量阻抗的規(guī)跡不同。§ 3.1等有功阻抗圓正常運行時，若維持發(fā)電機的有功不變，無功變化時機端測量阻抗的軌跡為阻抗復(fù)平面上的一個園。將該園稱之為等有功阻抗園，如下圖上曲線所示。Xc -發(fā)電機與系統(tǒng)聯(lián)系的等值電抗;Xd 發(fā)電機同步電抗；Xd 發(fā)電機暫態(tài)電抗。其圓心坐標及半徑分別為ZcZruS2亠jXs2P sU!2P在上式中

23、:Uc -無窮大系統(tǒng)電壓；P發(fā)電機維持的有功；Xc 系統(tǒng)等值阻抗;可知：發(fā)電機維持的有功越大，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jX正方向移動的距離越大。§ 3.2隱極機靜穩(wěn)極限阻抗圓在不同工況下，若維持發(fā)電機功角等于90°,則機端測量阻抗的軌跡為阻抗復(fù)平面上 的一個園，如圖所示。將該阻抗園稱之靜穩(wěn)極限阻抗園?？梢钥闯鲮o穩(wěn)極限阻抗園，通過阻抗復(fù)平面上的0,Xc及0,Xd兩點，其園心坐標及半徑分別為Zc Xd Xcj 2Xd Xc2§ 3.3凸極機靜穩(wěn)極限阻抗圓不僅是水輪機發(fā)電機，大型汽輪機發(fā)電機均存在 XdM Xq的情況，凸極發(fā)電機靜穩(wěn)極

24、限S小于90° ,其靜穩(wěn)圓方程在P-Q平面上是一條漸近線，所以映射不是標準圓，而是一個滴狀圓，如下圖所示根據(jù)上式，機端測量阻抗:S =0° Z=xq ;S =90° Z=xs；S =0°90°時，畫出的曲線如下圖所示:|J-隊4-0亍z.-*2JCj= -1.26I0751-0172 r£-0.TqN 10.8545"-0.2-30§ 3.4異步邊界阻抗園發(fā)電機或同步調(diào)相機失磁失步后，機端測量阻抗的軌跡必然進入一個園內(nèi)，將該園稱之為異步邊界阻抗園，如下圖中的曲線所示。該園通過阻抗復(fù)平面上的0, jXd及0, jXd

25、兩點，其園心坐標及半徑分別為.Xd Xdj-ZrXd Xd2§ 3.4發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的軌跡發(fā)電機失磁后，由于有功功率維持不變而無功功率由送出向吸收變化，故機端測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)電機失步后便進入異步阻抗園內(nèi)。另外，由于發(fā)電機有剩磁或發(fā)電機部分失磁時，在失磁失步運行時，發(fā)電機除發(fā)出 異步功率之外，尚有正、負變化的同步功率，從而使機端的測量阻抗不平斷的變化（忽大，忽?。?。在某些工況下可能忽而進入阻抗園內(nèi)，忽而又跑至園外。§ 3.5阻抗型失磁保護原理目前，在國內(nèi)，普遍采用阻抗型失磁保護特別由低阻抗元件及轉(zhuǎn)子低電壓元件構(gòu)成的失磁保護應(yīng)用

26、較多。§ 3.5.1低阻抗元件Z低阻抗元件的動作特性，為阻抗復(fù)平面上的一個園。根據(jù)現(xiàn)場要求，該園可以整定 成靜穩(wěn)邊界園，異步邊界園或過坐標原點的下拋園。R曲線1靜穩(wěn)邊界阻抗園；曲線2過坐標原點下拋阻抗園;曲線3異步邊界阻抗園;圓內(nèi)為低阻抗元件的動作區(qū)。§ 3.5.2轉(zhuǎn)子低電壓元件目前，國內(nèi)采用較多的轉(zhuǎn)子低電壓元件的動作特性，其動作判據(jù)是維持發(fā)電機功角900時轉(zhuǎn)子電壓的變化曲線。通常該曲線取與發(fā)電機有功功率有關(guān)的段折線式或II段折線式曲線。其動作方程為U fd U fdzd(U fd U fdzd)PJCnXdUfd0( PPt)PnPt(u fd U fdzd)UfdICn

27、計算:Cncos2 jn3 sin jn查表:kn=Pt/PnKnCnKnCnKnCn3.30.8475.60.9417.70.9683.60.8696.00.9488.00.9704.00.8916.30.9538.30.9724.30.9046.60.9578.70.9754.70.9196.80.9599.00.9765.00.9277.10.9629.50.9795.30.9357.40.96510.00.981§ 363三相低電壓元件失磁故障只是一臺發(fā)電機的異常工況，但是如果失磁保護組成方案不完善,有可能擴大為局部系統(tǒng)的電壓（或無功）崩潰。是發(fā)電機發(fā)生失磁故 障可能時高壓母

28、線嚴重下降將導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，機端電壓下降會導(dǎo)致 廠用輔機難以維持運行。所以三相低電壓判據(jù)是失磁保護中一個非常重要 的判據(jù)，設(shè)置不正確往往會導(dǎo)致失磁保護不正確動作。整定規(guī)程中規(guī)定了系統(tǒng)低電壓的設(shè)置范圍，與輔助判據(jù)與門出口。實際上，系統(tǒng)低電壓與系統(tǒng)容量即系統(tǒng)阻抗大小有很大關(guān)系。一般發(fā)電機 組失磁保護的定值和邏輯多數(shù)在建設(shè)初期整定后就很少校核變更，但隨著 系統(tǒng)的容量擴大及廠內(nèi)其它機組相繼投產(chǎn)，三相低電壓定值重新整定和校 核非常必要。設(shè)Udz/U二Km,其與X軸相交的兩點按如下公式計算:當(dāng)U取主變高壓側(cè)電壓時，乙二Z+KZs/(k+1)ZB二Z+KZS/(k-1)當(dāng)U取機端電壓時:Za(機端)=K

29、n(Zt+Z)/(k+1)Zb(機端)=Kn( Zt+Z)/(k-1)§ 3.5.4動作邏輯探討:0.51.0S，動作于減出力。0.20.5s，出口：全停；三相低一段：阻抗+勵磁低電壓+有功功率與門，延時二段：三相低電壓（系統(tǒng)）+勵磁低電壓，延時出口：切廠用電;電壓（機端）+勵磁低電壓，延時0.20.5s，三段：阻抗+勵磁低電壓，延時11.5S，動作于全?；虺烫?。§ 4低勵限制與失磁保護的配合整定§ 4.1低阻抗元件靜穩(wěn)阻抗園:r . X d X cZc jT-7 Xd XcZ r 2異步邊界園：Z .(1.11.2)Xd 0.5Xd 厶 .2Z (1.11.2)

30、Xd 0.5Xdr 2發(fā)電機失磁后進入到異步圓的時間較長，在有功較大時可能不進入異步圓，在失步 后，由于還有一定的同步功率，測量阻抗異步圓可能進入異步圓又返回。下拋園:Zcj0.6Xd乙 0.6Xd界于靜穩(wěn)圓與異步圓之間§ 4.2失磁保護動作方程映射至P-Q平面的方程設(shè)失磁保護阻抗圓的圓心為(0, XO，半徑為Rd,圓內(nèi)為動作區(qū)，其方程為:2 2 2R2 (X Xo)2Ro式中Xo 為圓心，Rd 為半徑，將 R=Uco或 /I , X=Usin/I , sin =Q/(UI)，12=(P2+Q)/U 2,U、I為線電壓和相間電流的標幺值，代入上式中化簡得到映射到P-Q平面的映射公式為

31、：靜穩(wěn)圓,動作區(qū)域在圓外:2 2P2 (Q ¥_p、2,5X。 R。2 I-2)(孑Xo#，R? -X O >0(8)異步圓，動作區(qū)域在圓內(nèi)：U Rd.222),R o-Xo<0 (9)Xo2P2 (Q -X)2 ( 2XoRoRoXd分別為以發(fā)電機基本電抗(兀刃7s)為基值的包括主變電抗在內(nèi)系統(tǒng)電抗標幺值和發(fā)電機縱軸同步電抗不飽和值標幺值，與Q軸相交與(0，/Xe)和(0，-U 2/Xd)兩點，動作區(qū)在圓外。§ 4.3低勵限制與失磁保護的配合整定§ 431配合整定原則低勵限制的作用是當(dāng)勵磁電流下降到限制值時限制勵磁電流下降或增加勵磁電流, 使機組在運

32、行時不越過靜穩(wěn)極限。失磁保護根據(jù)機端測量阻抗而動作，當(dāng)發(fā)電機失磁后從機端測量阻抗必將從等有功圓越過靜穩(wěn)圓最后進入到異步圓，動作方式為減出力、切 換廠用電、解列。從低勵限制和失磁保護的原理和動作行為可得到相互配合原則：發(fā)電 機從失磁到最后失穩(wěn)或失步，機端測量阻抗和功率都應(yīng)該先進入低勵限制區(qū)，然后過渡到失磁保護圓（靜穩(wěn)圓或異步圓），在R-X平面上低勵限制圓可靠包含失磁保護阻抗圓, 在P-Q平面上失磁保護阻抗圓處在低勵限制線的下方，且相互之間的裕度充分合理、過渡平穩(wěn)，如下圖所示。(b) P-Q平面§ 432配合整定、校核方法及步驟（以隱極發(fā)電機為例）第一步，計算發(fā)電機靜穩(wěn)圓計算以發(fā)電機容量

33、為基準的主變和系統(tǒng)阻抗標幺值，在P-Q平面上，在0.95Ug,計算的發(fā)電機靜穩(wěn)圓坐標和半徑為:2(10)七Xd)$=丄(丄丄)2 Xe Xd(11)對于凸極發(fā)電機，靜穩(wěn)臨界可以用圓來擬合，其失磁保護阻抗判據(jù)一般為蘋果圓,如果在P-Q平面整定校核，可以用可靠包圍蘋果圓的圓來擬合，再映射至P-Q平面。第二步，確定低勵限制機端電壓按0.90Ug考慮，發(fā)電機靜穩(wěn)圓要求越嚴格，并考慮20%勺靜穩(wěn)儲備系數(shù)，靜 穩(wěn)圓與P正半軸和C負半軸相交的點表示為，以此兩點來確定低勵限制線，低勵限制點或 直線應(yīng)保持在這條線的附近。U2P正半軸：j1.2Xd 1.2XeQ負半軸：-U2/1.2X d根據(jù)進相試驗結(jié)論對比校核

34、，如果低勵限制與之沖突，調(diào)整低勵限制;用式（12）計算在最低廠用電壓為95%U時的進相深度S，S應(yīng)略低于與低勵限制最低點。S (Xt Xs)1.05(12)第三步,用式（8）、（ 9）將失磁保護阻抗圓映射至 P-Q平面第四步，在P-Q平面上，將低勵限制、靜穩(wěn)圓、失磁保護圓按同一比例作圖，分析配合 關(guān)系的正確性。§4.4計算實例§ 4.4.1機組參數(shù)300MW機組，參數(shù)如下：發(fā)電機額度容量S: 353MVA ;主變額定容量S :370MVA ;發(fā)電機同步電抗 Xj:184.4%;發(fā)電機暫態(tài)電抗Xd': 21.25% :變壓器電抗X:14.1%;系統(tǒng)電抗 X （100M

35、VA最大方式）：0.00968 ;系統(tǒng)電抗Xs （100MVA最小方式）：0.04018 ; 機端電壓U: 20kV;TA變比 nTA： 15000/5 ；TV變比 nTv： 20/0.1 。§ 4.4.2參數(shù)有名值計算Q （發(fā)電機基本阻抗）。 標幺值） 標幺值） 標幺值）2 2%=U*nTA/(S g*nTv)=20 *3000/(353*200)=17.00 X =Xt*Sg/St =0.143*353/370=0.14(Xs (小) =*Sg/100 =0.04018*353/100=0.14 乂 (大) =X*Sg/100 =0.00968*353/100=0.034 %=1

36、.84( 標幺值)X' =0.21 (標幺值)§ 4.4.3校核步驟、內(nèi)容低勵限制整定1）整定靜穩(wěn)圓在P-C平面可用式2 U21P Q2 'Xe（1）表示2丄）2.（Xd 2 'Xe X在機端電壓為0.95時，靜穩(wěn)圓的圓心和半徑為Sc斗丄2Xec1 0.951Xd)=2(0.140.14-)=1.371.84S工(丄2 Xe2-)=1.861.841、0.95 /1丿=(靜穩(wěn)圓由上式可知，機端電壓越低，發(fā)電機越易失去靜穩(wěn)，按規(guī)定，機端或高壓廠用電 最大偏差不能大于± 5%所以機端電壓按0.90Ue考慮，發(fā)電機靜穩(wěn)圓要求越嚴格，并考 慮20%勺靜穩(wěn)儲備系數(shù)，靜穩(wěn)圓與P正半軸和C負半軸相交的點表示為：U20.902Xd 20.140.14P正半軸：，=f=0.94j1.2Xd 1.2Xe 1.2j1.84*（0.14 0.14）Q負半軸：-U/1.2Xd=0.90 / （1.2*1.84 ）