發(fā)電機(jī)失步保護(hù)介紹

1、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)介紹1 概述當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的電動勢以同樣的工頻角頻率旋轉(zhuǎn)，之間的相位差維持不變，發(fā)電機(jī)處于同步穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。如果受到某種干擾，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的電動勢以不同的角頻率旋轉(zhuǎn)，線路兩側(cè)電動勢相位差不斷變化，此時(shí)稱作發(fā)電機(jī)失步。發(fā)電機(jī)失步后，兩側(cè)電動勢之間的夾角在0°到360°間不斷變化。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與電流也呈周期性變化，因此需要對失步時(shí)的機(jī)端測量阻抗進(jìn)行分析。2 發(fā)電機(jī)失步時(shí)電氣量變化分析2.1 發(fā)電機(jī)失步時(shí)電壓、電流變化以發(fā)電機(jī)帶無窮大系統(tǒng)為例，發(fā)電機(jī)電勢為Eg，系統(tǒng)側(cè)電勢為Es，各回路等值阻抗如圖1中所示。圖1 發(fā)電機(jī)帶無窮大系統(tǒng)如圖1中

2、所示，發(fā)電機(jī)失步前，保護(hù)安裝處為送電端，超前，假設(shè)兩側(cè)電動勢幅值相等，則，夾角由線路傳輸?shù)挠泄β蕸Q定。此時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端電流為： （1）發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為： （2）繪制出發(fā)電機(jī)帶無窮大系統(tǒng)時(shí)對應(yīng)的相量圖，如圖2所示。事實(shí)上，將式（1）帶入式（2），則有 可以看出，如果系統(tǒng)中各元件的阻抗角都相同的話，系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓相量的端點(diǎn)都落在圖2中的相量上。由（1）式知，當(dāng)=180°時(shí)，此時(shí)線路中電流最大，電流在阻抗上產(chǎn)生的壓降最大，此時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓最低。 發(fā)電機(jī)失步時(shí)，系統(tǒng)中電壓最低的一點(diǎn)C，稱作振蕩中心?？稍趫D2中作垂直于的相量，此點(diǎn)電壓最低，即為振蕩中心。圖2 發(fā)電機(jī)帶無窮大系統(tǒng)的相量圖2.

3、2 發(fā)電機(jī)失步時(shí)的機(jī)端測量阻抗當(dāng)發(fā)電機(jī)失步時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓與電流幅值與相位都將隨著兩側(cè)電動勢夾角的變化而變化。因此，反映電壓和電流比值的阻抗繼電器的測量阻抗幅值和相位也將隨而變化。如果兩側(cè)電動勢幅值相等，即，發(fā)電機(jī)出口處測量阻抗為： 根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，有 （3）隨著兩側(cè)電動勢夾角的變化，繼電器測量阻抗相量端點(diǎn)的變化軌跡畫在阻抗復(fù)平面上如圖3中所示，而測量阻抗相量的起點(diǎn)為保護(hù)安裝坐標(biāo)原點(diǎn)O。圖中，GS為兩側(cè)電動勢間的總阻抗，GO為發(fā)電機(jī)阻抗，OS為發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間等值阻抗。當(dāng)時(shí)，振蕩中心C點(diǎn)位于系統(tǒng)電氣的中點(diǎn)，因此C點(diǎn)位于GS連線的中點(diǎn)處。圖中mn即為式（3）所描述的軌跡圖3 機(jī)端測量阻抗相量

4、端點(diǎn)變化軌跡分析圖3中相量GP與SP,可知有 因此，SPGP之間的夾角即為發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電動勢夾角，當(dāng)自0°變化至360°時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗端點(diǎn)P由n沿直線mn移動至m。另外，當(dāng)與幅值不相等時(shí)，測量阻抗端點(diǎn)P會離開GS中垂線，但仍會滿足。取復(fù)平面內(nèi)所有使SPGP夾角為某一定值的點(diǎn)，我們會得到一個(gè)透鏡曲線，如圖4所示。圖4 機(jī)端測量阻抗透鏡特性當(dāng)發(fā)電機(jī)失步時(shí)，機(jī)端測量阻抗由n沿直線穿越透鏡至C點(diǎn)，此時(shí)=180°，測量阻抗最小，振蕩電流最大；穿過C點(diǎn)至m，達(dá)到360°完成一次滑差周期。3 南瑞繼保RCS-985系列發(fā)變組失步保護(hù)判據(jù)RCS-985系列發(fā)變組

5、失步保護(hù)采用如圖6所示動作特性。該特性由三部分組成，第一部分是透鏡特性，圖中，它把阻抗平面分為透鏡內(nèi)的部分I與透鏡外的部分O。第二部分是遮擋器特性，圖中，它把阻抗平面分成左半部分L與右半部分R。這兩種透鏡特性的結(jié)合，把阻抗平面分成4個(gè)區(qū)OR、IR、IL、OL，阻抗軌跡順序穿過四個(gè)區(qū)，并在每個(gè)區(qū)停留時(shí)間大于某一時(shí)限，則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩。每順序穿過一次，保護(hù)滑極次數(shù)加1，達(dá)到整定次數(shù)，保護(hù)動作。第三部分為電抗線特性，圖中，它把動作區(qū)一分為二，電抗線以上為I段（U），電抗線一下為II段（D）。阻抗阻抗軌跡順序穿過四個(gè)區(qū)時(shí)，位于電抗線以下，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)，位于電抗線以上，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)變組外，兩種情況下滑極次數(shù)可分別整定。保護(hù)可動作于報(bào)警信號，也可以動作于跳閘。失步保護(hù)可以識別的最小振蕩周期是120ms。圖5 南瑞發(fā)變組失步保護(hù)動作特性4 RCS-985系列發(fā)變組失步保護(hù)出口邏輯 如圖7所示，為RCS-985系列發(fā)變組保護(hù)出口邏輯框圖。失步保護(hù)動作后，經(jīng)不同的延時(shí)，可分別動作于告警和跳閘。圖6 RCS-985系列發(fā)變組保護(hù)出口邏輯框圖參 考 文 獻(xiàn)1 天津大學(xué)賀家李、宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理第三版.北京：中國電力出版社，1994.10.2 國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教