低勵失磁保護(hù)與失步保護(hù)

1、清華大學(xué)電機(jī)系大機(jī)組保護(hù)研究所清華大學(xué)電機(jī)系大機(jī)組保護(hù)研究所2002007 7年年6 6月月2 21 1日日報告內(nèi)容：報告內(nèi)容：1 1 發(fā)電機(jī)失磁的物理過程發(fā)電機(jī)失磁的物理過程2 2 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù) 三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護(hù)的歷史與現(xiàn)狀）三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護(hù)的歷史與現(xiàn)狀） 異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓 靜穩(wěn)極限阻抗圓與準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓與準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗圓 等有功阻抗圓等有功阻抗圓 U UfdfdP P靜穩(wěn)極限判據(jù)靜穩(wěn)極限判據(jù)3 3 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)發(fā)電機(jī)失步保護(hù)1 1 發(fā)電機(jī)失磁的物理過程發(fā)電機(jī)失磁的物理過

2、程USUdEdXSXsinSdSdXXUEP 失磁前失磁前P P定值；定值； 失磁初始階段失磁初始階段 導(dǎo)致導(dǎo)致P P，但原動機(jī)但原動機(jī)功率不能立即減小，使得功率不能立即減小，使得 ，在到達(dá)靜，在到達(dá)靜穩(wěn)極限（穩(wěn)極限（ ）之前，）之前，P P呈波動變化，呈波動變化，其平均值大致保持失磁前的有功大?。黄淦骄荡笾卤３质Т徘暗挠泄Υ笮?； 靜穩(wěn)破壞后直至靜穩(wěn)破壞后直至 。 dE90180 無功反向是發(fā)電機(jī)失磁故障的另一顯著特征。無功反向是發(fā)電機(jī)失磁故障的另一顯著特征。2cosdSSdSdSE UUQXXXX 發(fā)電機(jī)失磁后，發(fā)電機(jī)失磁后， 、 、 ，使無功持續(xù)下降；使無功持續(xù)下降； 當(dāng)當(dāng) 時，時，Q=

3、0Q=0； 到達(dá)靜穩(wěn)極限時有到達(dá)靜穩(wěn)極限時有 ； 至至 有最大反向無功，且失磁前發(fā)電機(jī)帶有功負(fù)荷越有最大反向無功，且失磁前發(fā)電機(jī)帶有功負(fù)荷越大，失磁后反向無功、定子電流也越大；大，失磁后反向無功、定子電流也越大； 如果系統(tǒng)無功儲備不足，就可能在無功和電壓上將系統(tǒng)拖垮！如果系統(tǒng)無功儲備不足，就可能在無功和電壓上將系統(tǒng)拖垮！dEcos2cosdSSE UU2SdSUQXX 常量180 三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護(hù)的歷史與現(xiàn)狀）三相同時低電壓判據(jù)（失磁保護(hù)的歷史與現(xiàn)狀）2 2 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù)發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)常用的動作主判據(jù)及輔助判據(jù) 本判據(jù)主要用于本判據(jù)主要用于防止由發(fā)電機(jī)低

4、勵失磁故障引發(fā)無功儲備防止由發(fā)電機(jī)低勵失磁故障引發(fā)無功儲備不足的系統(tǒng)電壓崩潰不足的系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。，造成大面積停電。 取自升壓變壓器高壓母線電壓（保系統(tǒng)）；取自升壓變壓器高壓母線電壓（保系統(tǒng)）； 取自發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓（保廠用電）。取自發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓（保廠用電）。6060年代某系統(tǒng)一臺年代某系統(tǒng)一臺100100MWMW汽輪發(fā)電機(jī)失磁故障造成大面積停電；汽輪發(fā)電機(jī)失磁故障造成大面積停電；去年天津盤山電廠一臺去年天津盤山電廠一臺500500MWMW汽輪發(fā)電機(jī)失磁而保護(hù)無法出口；汽輪發(fā)電機(jī)失磁而保護(hù)無法出口；南網(wǎng)局部地區(qū)無功儲備仍不足；大型水電廠建設(shè)初期或枯水期。南網(wǎng)局部地區(qū)無功儲備仍不足

5、；大型水電廠建設(shè)初期或枯水期。 異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓2dXdXjXR0XaXb 誤動幾率??；誤動幾率小； 躲系統(tǒng)振蕩能力強(qiáng)；躲系統(tǒng)振蕩能力強(qiáng)； 該判據(jù)對于遠(yuǎn)離負(fù)該判據(jù)對于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心、系統(tǒng)聯(lián)系薄荷中心、系統(tǒng)聯(lián)系薄弱的大型水輪發(fā)電機(jī)弱的大型水輪發(fā)電機(jī)是不適宜的（劉家峽是不適宜的（劉家峽電站首臺機(jī)組事例）。電站首臺機(jī)組事例）。反對將其無根據(jù)擴(kuò)大！反對將其無根據(jù)擴(kuò)大！ 靜穩(wěn)極限阻抗圓與準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗圓（水輪發(fā)電機(jī)）靜穩(wěn)極限阻抗圓與準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗圓（水輪發(fā)電機(jī)）RjXSXqXO2/ )(qdXX T1O2O1r2r為什么不是為什么不是 ？dX如何獲??？如何獲??？如何防止非失磁條件下的誤動作？如

6、何防止非失磁條件下的誤動作？ 增設(shè)方向元件增設(shè)方向元件 延時延時RjX靜穩(wěn)極限阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓SjXdjX 靜穩(wěn)極限阻抗圓與準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗圓（汽輪發(fā)電機(jī)）靜穩(wěn)極限阻抗圓與準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗圓（汽輪發(fā)電機(jī)）RjX等有功阻抗圓等有功阻抗圓異步邊界阻抗圓異步邊界阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓靜穩(wěn)極限阻抗圓SjXPUS22 等有功阻抗圓等有功阻抗圓 U UfdfdP P靜穩(wěn)極限判據(jù)靜穩(wěn)極限判據(jù) 與系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，對應(yīng)某一有功功率，將有為維持靜與系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，對應(yīng)某一有功功率，將有為維持靜穩(wěn)極限所必需的勵磁電壓穩(wěn)極限所必需的勵磁電壓U Ufdfd。P P值不同，靜穩(wěn)極限條件下的值不同，靜穩(wěn)極限條件下的U U

7、fdfd也不同。也不同。)90(dSdXUEPPKPUXEUSddfd標(biāo)么值標(biāo)么值靜靜穩(wěn)穩(wěn)邊邊界界0PfdU動動作作區(qū)區(qū)三峽右岸發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的構(gòu)成：三峽右岸發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的構(gòu)成：Ug機(jī)端低電壓定值Ug機(jī)端低電壓定值Ufd勵磁低電壓定值Ufd勵磁低電壓定值靜穩(wěn)阻抗Z滿足條件靜穩(wěn)阻抗Z滿足條件TV斷線條件滿足TV斷線條件滿足Ufd(P)判據(jù)滿足Ufd(P)判據(jù)滿足0.2s0.2s& & &t2t2& &t1t1& & &0.1s0.1s1111低勵失磁低勵失磁保護(hù)出口保護(hù)出口靜穩(wěn)極限勵磁電壓判據(jù)靜穩(wěn)極限勵磁電壓判據(jù)定勵磁低電壓判據(jù)定勵磁低電壓判據(jù)0 0)(tPPfdU動作區(qū)動作區(qū)a a)(tse

8、tfdPPKU)(22qdqdStXXXXUPMW96.73)1118. 0334. 0()1118. 0422. 0(334. 0422. 0220200)(dSfdSdntnnsetEUUXXCPPPKV/W16. 2100100247)77.163 .63(979. 096.73700700（凸極功率）（凸極功率） 低勵失磁保護(hù)的輔助判據(jù)低勵失磁保護(hù)的輔助判據(jù) 勵磁低電壓元件勵磁低電壓元件0.8 . 0UfdopfdU 延時元件延時元件防止系統(tǒng)振蕩時保護(hù)的誤動作。防止系統(tǒng)振蕩時保護(hù)的誤動作。3 3 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 失步振蕩電流與三相短路電流可比擬，且在較長時間內(nèi)反失步振蕩電

9、流與三相短路電流可比擬，且在較長時間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)，使發(fā)電機(jī)遭受熱、力損傷，特別是周期性作用在旋轉(zhuǎn)復(fù)出現(xiàn)，使發(fā)電機(jī)遭受熱、力損傷，特別是周期性作用在旋轉(zhuǎn)軸系上的振蕩扭矩，可能使大軸扭傷或縮短運(yùn)行壽命，所以大軸系上的振蕩扭矩，可能使大軸扭傷或縮短運(yùn)行壽命，所以大型發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生失步，振蕩次數(shù)或時間應(yīng)受嚴(yán)格限制。型發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生失步，振蕩次數(shù)或時間應(yīng)受嚴(yán)格限制。 低勵失磁保護(hù)雖然檢測失步故障，但失步故障并非均由低勵低勵失磁保護(hù)雖然檢測失步故障，但失步故障并非均由低勵失磁引起的，所以失磁保護(hù)不能代替失步保護(hù)。失磁引起的，所以失磁保護(hù)不能代替失步保護(hù)。 能正確區(qū)分短路與振蕩、穩(wěn)定振蕩與失步振蕩。能正確區(qū)分

10、短路與振蕩、穩(wěn)定振蕩與失步振蕩。3.1 3.1 為什么要裝設(shè)失步保護(hù)？為什么要裝設(shè)失步保護(hù)？3.2 3.2 主要是檢測振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)部的失步振蕩主要是檢測振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)部的失步振蕩 當(dāng)振蕩中心落在發(fā)變組內(nèi)部時，機(jī)端電壓將隨振蕩作大幅當(dāng)振蕩中心落在發(fā)變組內(nèi)部時，機(jī)端電壓將隨振蕩作大幅度波動，廠用負(fù)荷難以穩(wěn)定運(yùn)行，甚至處于制動狀態(tài)，可能度波動，廠用負(fù)荷難以穩(wěn)定運(yùn)行，甚至處于制動狀態(tài)，可能造成后果嚴(yán)重。造成后果嚴(yán)重。3.3 3.3 跳閘時間的選擇跳閘時間的選擇 失步振蕩已持續(xù)達(dá)到預(yù)定時間或振蕩次數(shù)（失步振蕩已持續(xù)達(dá)到預(yù)定時間或振蕩次數(shù)（中調(diào)定中調(diào)定） 保證斷路器斷開時的電流不超過斷路器允許開斷電流（兩保證斷路器斷開時的電流不超過斷路器允許開斷電流（兩側(cè)電動勢相角差大于側(cè)電動勢相角差大于270270度并逐漸變小時）度并逐漸變小時）R RjXjXZ ZststZ Zc cO O信號區(qū)信號區(qū)跳閘區(qū)跳閘區(qū)Z Z1 1Z Z3 3Z Z2 2dX 透鏡內(nèi)角的整定透鏡內(nèi)角的整定 min.SX120TSstXXZdX 85TTcXZZ9 . 09 . 03.4 3.4 三阻抗元件型失步保護(hù)三阻抗元件型失步保護(hù)謝謝大