發(fā)電機保護整定計算課件

發(fā)電機保護發(fā)電機保護一、發(fā)電機故障及其保護配置（一）發(fā)電機的故障和異常運行狀態(tài)

1．發(fā)電機的故障：定子繞組及引出線相間短路定子繞組單相匝間短路和分支開焊定子繞組單相接地轉(zhuǎn)子繞組一點或兩點接地勵磁回路勵磁電流消失一、發(fā)電機故障及其保護配置2．發(fā)電機異常運行狀態(tài)

外部相間短路引起的定子繞組過電流外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷引起的負(fù)序過電流和負(fù)序過負(fù)荷

定子繞組三相對稱過負(fù)荷突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓勵磁回路故障或強勵時間太長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷汽輪機主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機逆功率發(fā)電機保護整定計算課件（二）發(fā)電機的保護配置（與容量相關(guān)）

1.定子繞組及其引出線相間短路保護縱聯(lián)差動保護是發(fā)電機的主保護1MW以上的發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護

發(fā)變組當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，設(shè)單獨的縱差保護當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時100MW以下的發(fā)電機，設(shè)發(fā)變組共用縱差100MW以上的發(fā)電機設(shè)單獨的縱差保護，與發(fā)變組共用縱差構(gòu)成雙重主保護（二）發(fā)電機的保護配置（與容量相關(guān)）定子繞組單相接地短路保護接地電容電流5A,動作于跳閘接地電容電流<5A,動作于信號100MW及以上發(fā)電機，設(shè)保護區(qū)為100%的單相接地短路保護定子繞組單相匝間短路對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護定子繞組單相接地短路保護4.發(fā)電機外部故障引起的定子過流(1)過流保護用于1WM以下的小容量發(fā)電機保護(2)復(fù)壓啟動的過流保護用于過流保護靈敏度不足的發(fā)電機保護(3)負(fù)序過電流及單相低電壓起動的過流保護用于用于50WM及以上的發(fā)電機保護5.發(fā)電機的其它保護定子繞組過負(fù)荷/過電壓發(fā)電機失磁保護

發(fā)電機失步保護

4.發(fā)電機外部故障引起的定子過流二、發(fā)電機縱差/橫差保護（一）不帶制動的縱差保護1.保護動作值整定(1).正常運行時,LH二次回路斷線時保護不誤動

Iop=KrelIgn/nLIgn：發(fā)電機額定電流Krel：可靠系數(shù)，取Krel=1.3為防止在LH二次回路斷線、同時區(qū)外故障導(dǎo)致保護誤動，另需設(shè)置LH二次回路斷線監(jiān)視裝置發(fā)出告警信號,由運行人員退出保護

Iop=0.2Ign(躲開正常運行時的不平衡電流)二、發(fā)電機縱差/橫差保護發(fā)電機保護整定計算課件(2).躲開外部短路時的最大不平衡電流

Iop=KrelIunb.max=KkelKerKapKccId.maxKrel：可靠系數(shù)，取Krel=1.3Kap：非周期分量影響系數(shù)。使用BLH時，Kap

=1，否則Kap

=1.31.5Kcc:LH同型系數(shù)。發(fā)電機差動采用同型LH，Kcc=0.5(相對誤差5%)Ker=0.1:滿足10%誤差曲線要求時LH最大誤差I(lǐng)d.max:取外部短路K(3)，Zs.min時計算(2).躲開外部短路時的最大不平衡電流按條件(2）整定，有：Iop=（0.40.6)Ign

動作更靈敏；但LH二次回路斷線、同時區(qū)外故障將導(dǎo)致保護誤動Iop<Ign(如上)不使用1)中的LH二次回路斷線閉鎖:保護定值不能躲過

斷線故障機率很小,且加強運行維護,可大大降低斷線的可能性:傾向于條件(2）整定保護定值微機保護具有更強的裝置故障監(jiān)測手段,可按條件2）整定保護定值,輔以下述條件區(qū)分故障或斷線:任意一相電壓工頻變化量元件起動任意一相正、負(fù)、零序電壓元件起動起動后任意一相電流大于1.1Ign

滿足任一條件為故障

按條件(2）整定，有：Iop=（0.40.6)Ign2.靈敏度校驗

Ksen=Id.min/Iop>2Id.min為內(nèi)部故障時流過保護的最小短路電流校驗條件（1）發(fā)電機與系統(tǒng)并列運行前，機端兩相短路故障：

發(fā)電機單獨供給的短路電流（2）發(fā)電機無勵磁、與最小運行方式的系統(tǒng)自同期并列時機端兩相短路故障：

系統(tǒng)單獨供給的短路電流2.靈敏度校驗（二）帶制動的縱差保護一定滿足靈敏度要求，無需校驗(1)最小動作電流大于正常運行時最大不平衡電流

Iop.0=（0.10.2)Ign(2)制動特性拐點對應(yīng)的制動電流

Ires.0=Ign

(3)制動系數(shù)

Iop.max=KkelKerKapKccId.maxIres.max=Iunb.max

Kres=Iop.max/Ires.max=KkelKerKapKcc(推薦取0.3)(4)斜率S=(Iop.max–

Iop.0)/(Ires.max-Ires.0)（二）帶制動的縱差保護（三）定子繞組匝間短路的保護1.橫差保護大容量發(fā)電機額定電流很大，各相以兩個繞組(或更多繞組)并聯(lián)工作同相同繞組或同相不同繞組匝間短路時，兩繞組的電勢不再相等繞組電勢差將在繞組內(nèi)產(chǎn)生很大環(huán)流而不被縱差保護反應(yīng)對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護（三）定子繞組匝間短路的保護(1)利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護三元件橫差保護接線復(fù)雜，可靠性低(1)利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護三元件橫差保護(2)單元件橫差保護將一半繞組與另一半繞組的三相電流和比較各種單相匝間短路時，通過兩組繞組的中性點連接線構(gòu)成短路環(huán)流通路也可反應(yīng)定子繞組相間不對稱短路：相間短路時，一般兩組繞組三相不對稱，可形成環(huán)流(2)單元件橫差保護發(fā)電機正常運行和外部短路時，有較大三次諧波不平衡電流通過中性點連接線，需濾波處理轉(zhuǎn)子永久性兩點接地時氣隙磁通畸變，也有較大不平衡電流通過中性點連接線，可使橫差誤動畸變氣隙磁通導(dǎo)致發(fā)電機異常震動，需轉(zhuǎn)子永久性兩點接地保護動作跳閘，因此不閉鎖橫差保護為防止轉(zhuǎn)子瞬時兩點接地時橫差誤動，在轉(zhuǎn)子一點接地后，橫差切換至0.51s延時跳閘回路發(fā)電機正常運行和外部短路時，有較大三次諧波不平衡電流通過中性整定計算當(dāng)單元件橫差保護使用的三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于15時，動作電流初設(shè)可選為

Iop.0=(0.2~0.3)Ign對使用LMZ型LH且三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于80的高靈敏單元件橫差保護，動作電流初設(shè)可選為

Iop.0=0.05Ign實際整定按躲過外部故障最大三相短路電流時的基波和三次諧波不平衡電流計算：整定計算轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(負(fù)序功率方向閉鎖)

用于有三個引出端的單繞組發(fā)電機：橫差無效定子繞組部分繞組匝間(或相間)短路出現(xiàn)負(fù)序電流分量，氣隙必有負(fù)序(逆轉(zhuǎn))磁場,在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電流，以此起動保護跳閘增設(shè)負(fù)序功率方向閉鎖，防止外部故障誤動當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部不對稱短路時，故障點負(fù)序電壓最大，負(fù)序功率由發(fā)電機流出當(dāng)外部不對稱運行或短路時，負(fù)序功率流入發(fā)電機，將保護閉鎖整定：動作電流大于正常運行允許的定子繞組最大負(fù)序電流(5~8%)Ign對應(yīng)的轉(zhuǎn)子二次諧波電流轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(負(fù)序功率方向閉鎖)三、發(fā)電機定子繞組單相接地短路的保護根據(jù)安全要求，發(fā)電機的外殼接地定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比較普遍，且接地電流為電容電流接地電流能在故障點引起電弧時，將使繞組的絕緣和定子鐵心損壞，也容易發(fā)展成相間短路，造成更大的危害當(dāng)接地電容電流等于或大于允許值時，應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的接地保護當(dāng)接地電流小于允許值時，—般裝設(shè)作用于信號的接地保護

三、發(fā)電機定子繞組（一）定子繞組單相接地短路的特點發(fā)電機中性點采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，單相接地短路電流為三相對地電容電流之和接地點對地零序電壓與接地點位置有關(guān)設(shè)：A相繞組中性點到接地點間的短路匝數(shù)與A相繞組匝數(shù)比為，接地點各相電壓為：UAD=EA–EA=0UBD=EB–EAUCD=EC–EAUd0=（UAD+UBD+UBD)/3=–EA（一）定子繞組單相接地短路的特點考慮發(fā)電機內(nèi)部對地電容為C0f，外部對地電容為C0l，則電流分布如圖所示考慮發(fā)電機內(nèi)部對地電容為C0f，外部對地電容為C0l，則電流作出零序等效網(wǎng)絡(luò),求得

3I0f=j3C0fUd03I0l=j3C0lUd0Id0=–j3(C0f+C0l)Ud0發(fā)電機內(nèi)部故障流過LH0的電流為3I0l發(fā)電機外部故障流過LH0的電流為3I0f

作出零序等效網(wǎng)絡(luò),求得接地電流比較大、超過允許值時，應(yīng)使發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地電感電流補償使Id0降低

Id0=j[(1/L)–3(C0l+C0l)]Ud0接地電流比較大、超過允許值時，應(yīng)使發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地根據(jù)發(fā)電機工作方式選擇保護方式發(fā)電機直接連接在電壓母線上與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件較多，C0l較大3I0l較大，可用零序電流保護跳閘發(fā)電機–變壓器單元接線無其它與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件，C0l較小3I0l較小，可用零序電壓保護動作于信號發(fā)電機保護整定計算課件（二）零序電流保護C0l>>C0f，內(nèi)部故障時，3I0l>>3I0f，動作靈敏正常運行時，一次側(cè)電流很大，LH0不平衡電流很大，應(yīng)使用特別設(shè)計的LH0整定：(1)躲過外部單相接地時，發(fā)電機本身的電容電流以及由于零序電流互感器一次側(cè)三相導(dǎo)線排列不對稱在二次側(cè)引起的不平衡電流(2)為防止外部相間短路產(chǎn)生的不平衡電流引起接地保護誤動作，在相間保護動作時保護閉鎖(3)保護裝置帶有l(wèi)～2s的時限，以躲開外部單相接地瞬間發(fā)電機暫態(tài)(大于穩(wěn)態(tài))電容電流的影響（二）零序電流保護（三）零序電壓保護當(dāng)接地電流小于允許值時，—般裝設(shè)作用于信號的零序電壓接地保護整定：(1)躲過正常運行時PT開口三次諧波不平衡電壓(2)躲過外部接地短路時產(chǎn)生的零序電壓經(jīng)變壓器繞組分布電容藕合到發(fā)電機側(cè)的零序電壓提高動作靈敏度措施采用三次諧波濾波器延時躲開外部接地短路故障時的零序電壓（三）零序電壓保護（四）無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護零序分量構(gòu)成的定子繞組接地保護存在動作死區(qū)：較小時零序分量保護不能動作（保護范圍小于85%）死區(qū)內(nèi)故障可使接地故障發(fā)展為匝間、相間故障，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機需使用無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護類型附加信號電源（需附加信號電源，略）增加三次諧波電壓保護（四）無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護三次諧波電壓保護正常運行時，發(fā)電機含三次諧波電壓以等效電路分析三次諧波電壓分布情況正常運行時三次諧波電壓分布（不帶消弧線圈）三次諧波電壓保護類似分析帶消弧線圈時三次諧波電壓分布情況當(dāng)單相接地、短路匝數(shù)與繞組匝數(shù)比為時，無論有無消弧線圈，都有

UN3=E3Ul3

=(1–)E3

Ul3/UN3=(1–)/類似分析帶消弧線圈時三次諧波電壓分布情況當(dāng)<50%時，有

|Ul3|–

|UN3|>0

為<50%時定子繞阻單相接地故障的動作判據(jù)為防止高阻接地故障拒動，使用高靈敏判據(jù)

K=|UN3

–kpUl3|–|UN3|>0選擇適當(dāng)kp，正常運行時使（UN3–kpUl3）0選擇<<1（減少制動量），有正常運行時K<0,保護不動作；區(qū)內(nèi)故障時，K>0,保護靈敏動作當(dāng)<50%時，有100%定子繞組接地短路的保護100%定子繞組接地短路的保護四、定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護包括：定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護發(fā)電機的負(fù)序過電流保護對于大容量發(fā)電機，由于熱容量降低，過負(fù)荷能力下降，需考慮反時限動作特性：

動作時間與故障電流成反比四、定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護（一）定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護（1）中小機組：單相定時限過電流保護（2）大型機組：發(fā)電機的熱容量顯著下降，過負(fù)荷能力隨之下降發(fā)電機過電流倍數(shù)越大，允許運行時間越短：過負(fù)荷能力具有反時限特性應(yīng)使用具有反時限特性的過負(fù)荷保護

t=K/[(I/Ign)2–(1+)]K:與發(fā)電機熱容量相關(guān)的常數(shù)=0.010.02,修正系數(shù)（一）定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護（二）發(fā)電機的負(fù)序過電流保護不對稱負(fù)荷或短路時，在定子繞組中出現(xiàn)負(fù)序電流對應(yīng)的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子為2倍同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯感應(yīng)倍頻電流鐵芯電流密度大的轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)等部位局部灼傷，使轉(zhuǎn)子表層過熱倍頻電磁轉(zhuǎn)矩同時引起100Hz的機械震動負(fù)序過電流保護實際是發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱保護（二）發(fā)電機的負(fù)序過電流保護（1）發(fā)電機的過熱時間常數(shù)負(fù)序過電流時，發(fā)電機允許的發(fā)熱量正比與過熱時間常數(shù)A(I2*)2?t=(I2/Ign)2?t=A發(fā)電機的過熱時間常數(shù)與發(fā)電機類型和冷卻方式相關(guān)過熱時間常數(shù)參考值凸極發(fā)電機：A=40氣冷隱極發(fā)電機：A=30直冷汽輪發(fā)電機：A=6~15（100~300MW)A=4(600MW)（1）發(fā)電機的過熱時間常數(shù)(2)負(fù)序過電流保護作轉(zhuǎn)子表層過熱主保護如果復(fù)壓過流保護在作相鄰元件后備時靈敏度不滿足要求，也以負(fù)序過電流保護作相鄰元件后備動作時間不能與相鄰元件保護配合，直接采用以過熱時間常數(shù)表達(dá)的反時間特性t=A/[(I2*)2–(0.8I2*)]I2*=I2/Ign

為發(fā)電機長期允許的負(fù)序電流標(biāo)么值，一般為

0.050.08(2)負(fù)序過電流保護五、發(fā)電機的失磁保護失磁：發(fā)電機的勵磁部分或全部消失大中型發(fā)電機發(fā)生部分或全部失磁的異常運行狀態(tài)超過總事故次數(shù)的50%故障原因轉(zhuǎn)子繞組故障勵磁機故障滅磁開關(guān)誤跳閘運行人員誤操作五、發(fā)電機的失磁保護（一）發(fā)電機失磁運行及其后果圖示系統(tǒng)中發(fā)電機的功角特性為：（一）發(fā)電機失磁運行及其后果轉(zhuǎn)子運動方程為PT、P、Pac分別為原動機功率、發(fā)電機電磁功率及發(fā)電機異步功率正常運行時發(fā)電機電勢為Ed1,發(fā)電機、系統(tǒng)電勢差為1PT=P,1<900Pac=0,發(fā)電機處于穩(wěn)定同步運行狀態(tài)轉(zhuǎn)子運動方程為失磁開始，失步前（

<900）勵磁電流逐步減小；Ed，PT還來不及減少；為維持功率平衡，

Ed1Ed2,

1

2,…Q由正變負(fù)，

=900時，由系統(tǒng)吸收無功；系統(tǒng)Q充足時，Us不變；否則Us降低失磁開始，失步前（<900）失步運行（

900）發(fā)電機失去同步，轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，ff轉(zhuǎn)差率S=(fs–ff)/fs較大時，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流差頻電流產(chǎn)生異步功率Pac;PT=Pac時，穩(wěn)定異步運行；部分失磁時，PT=Pac+P

>900后，由系統(tǒng)吸收更多無功失步運行（900）發(fā)電機失步運行的影響失步運行對系統(tǒng)的影響如果正常運行時向系統(tǒng)輸出無功為Q1，失步運行后由系統(tǒng)吸收無功為Q2，則系統(tǒng)出現(xiàn)（Q1+Q2）的無功缺額如果系統(tǒng)無功不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，負(fù)載端電容無功出力降低，出現(xiàn)更大無功缺額，甚至造成電壓崩潰、系統(tǒng)瓦解發(fā)電機失步運行的影響失步運行對發(fā)電機的影響失步運行時，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流，產(chǎn)生附加溫升和機振，從而危害轉(zhuǎn)子的安全由于由系統(tǒng)吸收大量無功，引起定子過電流；轉(zhuǎn)差率越大，發(fā)電機的等值電抗越小，定子過電流也就越大，使定子溫升過高汽輪發(fā)電機在較小轉(zhuǎn)差率時就可輸出較大異步有功，允許短時失步運行（視系統(tǒng)無功儲備定）水輪發(fā)電機較大轉(zhuǎn)差率時才輸出較大異步有功，且轉(zhuǎn)子溫升、定子過流嚴(yán)重，不允許失步運行失步運行對發(fā)電機的影響（二）發(fā)電機失磁后的機端測量阻抗失磁保護中廣泛采用阻抗繼電器作為檢測元件失磁過程中機端視在阻抗的變化軌跡常用等有功圓、等無功圓、等電壓阻抗圓描述單機–無窮大系統(tǒng)為分析基礎(chǔ)（二）發(fā)電機失磁后的機端測量阻抗1、失步前的等有功過程(等有功阻抗圓)

<900時近似為等有功過程機端視在阻抗為1、失步前的等有功過程(等有功阻抗圓)考慮以下關(guān)系：機端視在阻抗為Zf具有阻抗圓特性：圓心半徑考慮以下關(guān)系：對應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；P越大，圓半徑越小由于，當(dāng)Q由正值變?yōu)樨?fù)值時，

也由正值變?yōu)樨?fù)值，ZJ由I象限進(jìn)入

IV象限由1變?yōu)?，機端視在阻抗由

ZJ1變?yōu)閆J2時，其變化軌跡如圖對應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；P越大，圓半徑越小2、靜穩(wěn)極限(等無功阻抗圓)

=900時發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)極限，且機端視在阻抗為2、靜穩(wěn)極限(等無功阻抗圓)即帶入Zf也具有阻抗圓特性：圓心半徑即系統(tǒng)阻抗不同時，=900、發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)極限時所吸收的無功不同，有不同的特性圓；Xs越大，圓半徑越大ZJ由阻抗圓特性外進(jìn)入阻抗圓特性內(nèi)時，可判別為發(fā)電機失磁采用靜穩(wěn)極限為失磁判據(jù)的阻抗繼電器，等無功圓內(nèi)為其動作區(qū)系統(tǒng)阻抗不同時，=900、發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)極限時所吸收3、發(fā)電機失步并進(jìn)入穩(wěn)定異步運行時的測量阻抗異步運行的發(fā)電機與電動機具有相似的等效電路，可求其機端視在阻抗

（X1、X2分別為定、轉(zhuǎn)子繞組漏抗；Xad為定、轉(zhuǎn)子繞組間互感抗；R2(1-s)/s為反應(yīng)發(fā)電機功率的等效電阻）3、發(fā)電機失步并進(jìn)入穩(wěn)定異步運行時的測量阻抗發(fā)電機空載失磁時，s0Zf=–j(X1+Xad)=–jXd

為發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電抗其它情況下失磁時，Zf將隨s的增大而降低考慮極限情況s=

Zf=–j(X1+X2//Xad)=–jXd’

為發(fā)電機暫態(tài)電抗其它情況下–jXd<Zf<–jXd’

發(fā)電機空載失磁時，s04、發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的變化規(guī)律失磁后、失步前，Zf

隨Q的減少，由I象限進(jìn)入IV象限在=900

的臨界失步點，等有功圓與等無功圓相交越過臨界失步點后，

Zf進(jìn)入失步運行區(qū)并最終穩(wěn)定于–jXd與–jXd’

之間4、發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的變化規(guī)律5、其它情況下發(fā)電機的機端測量阻抗正常運行可用等有功圓分析:=arctg(Q/P)發(fā)出有功和無功：>0只發(fā)出有功：=0欠勵磁：<0機端測量阻抗在等有功圓上變化發(fā)電機外部故障:Zf=Zd，測量阻抗在I象限5、其它情況下發(fā)電機的機端測量阻抗系統(tǒng)振蕩對無窮大系統(tǒng)，Xs

=0失步振蕩時，考慮轉(zhuǎn)差率s很大，極限情況發(fā)電機側(cè)電抗為發(fā)電機暫態(tài)電抗Xd’振蕩中心為Z/2=–jXd’/2，振蕩軌跡將經(jīng)過等無功圓發(fā)電機自同步并列s0，在不加勵磁合閘瞬間，與空載失磁情況完全相同合閘后立即加上勵磁，自同步并列的失磁運行時間極短，應(yīng)防止失磁保護誤動系統(tǒng)振蕩（三）發(fā)電機失磁保護發(fā)電機失磁后對發(fā)電機和系統(tǒng)無嚴(yán)重威脅時，及時發(fā)出警告信號；否則切除失磁發(fā)電機水輪發(fā)電機失磁時，無論系統(tǒng)無功是否充足，均瞬時發(fā)信；臨近失步時及時切機汽輪發(fā)電機失磁且系統(tǒng)無功充足時，瞬時發(fā)信并自動減負(fù)荷；以發(fā)電機允許無勵磁運行時限動作切機汽輪發(fā)電機失磁且系統(tǒng)無功不足、電壓下降嚴(yán)重時，瞬時發(fā)信；臨近失步時及時切機（三）發(fā)電機失磁保護失磁保護方式自動滅磁開關(guān)跳閘時聯(lián)鎖跳開發(fā)電機用于帶直流勵磁機的水輪發(fā)電機及不允許失磁運行的汽輪發(fā)電機對勵磁系統(tǒng)故障無保護作用

反應(yīng)定子參數(shù)變化的失磁保護（多種保護方案）ZJ沿等有功圓進(jìn)入等無功圓無功功率改變方向機端電壓下降，功角增大一般均以等無功圓為失磁判據(jù)失磁保護方式失磁保護邏輯框圖(保護方案舉例)失磁保護邏輯框圖(保護方案舉例)整定Z：低阻抗。按等無功圓整定Uf：三相低電壓。按系統(tǒng)允許最低電壓整定Ufd：躲開空載時最小勵磁電壓整定，防止出口短路故障或PT斷線時Z/Uf保護誤動t1：躲開振蕩過程中的短時低電壓或自同步并列的影響，取t1=0.51st2：躲開振蕩過程中的短時低電壓或自同步并列的影響，取t1=11.5s整定（四）發(fā)電機失磁保護整定計算發(fā)電機低勵失磁保護的動作主判據(jù)包括系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)和發(fā)電機側(cè)主判據(jù)。1.系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)為高壓母線三相同時低電壓，防止由發(fā)電機低勵失磁故障引起無功儲備不足而導(dǎo)致的系統(tǒng)電壓崩潰：式中，Uop.3ph為低電壓繼電器的動作電壓;Uh.min為高壓母線最低正常運行電壓。（四）發(fā)電機失磁保護整定計算該元件接在升壓變壓器高壓母線的電壓互感器三相線電壓上。系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，三相同時低電壓，失磁保護系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)將誤動。此時勵磁回路正常工作，依靠輔助判據(jù)中的勵磁低電壓閉鎖元件可防止系統(tǒng)側(cè)故障時失磁保護系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)誤動作。系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)經(jīng)輔助判據(jù)“與”邏輯輸出，帶短延時動作于發(fā)電機解列。該元件接在升壓變壓器高壓母線的電壓互感器三相線電壓上。系統(tǒng)發(fā)2.發(fā)電機側(cè)主判據(jù)發(fā)電機側(cè)主判據(jù)包括：異步邊界阻抗繼電器、靜穩(wěn)極限阻抗繼電器和靜穩(wěn)極限低電壓繼電器。發(fā)電機側(cè)輔助判據(jù)包括負(fù)序電壓元件、負(fù)序電流元件、勵磁低電壓元件。（1）異步邊界阻抗繼電器整定(園特性1)

2.發(fā)電機側(cè)主判據(jù)（2）靜穩(wěn)極限阻抗繼電器整定

1）汽輪發(fā)電機(園特性2)式中Xcon為發(fā)電機與系統(tǒng)間的聯(lián)系電抗（包括升壓變壓器阻抗）的標(biāo)幺值，由系統(tǒng)調(diào)度部門給出。為防止靜穩(wěn)極限阻抗繼電器在I、II象限動作區(qū)內(nèi)易發(fā)生非失磁情況下的誤動，為此可使用圖中阻抗園特性3，即準(zhǔn)靜穩(wěn)極限阻抗特性園。（2）靜穩(wěn)極限阻抗繼電器整定2）水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機（XdXq）靜穩(wěn)極限阻抗特性是滴狀曲線?？紤]到阻抗特性過于復(fù)雜，且I、II象限動作區(qū)內(nèi)易發(fā)生非失磁情況下的誤動，可將其改為蘋果園特性。2）水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機（XdXq）（3）靜穩(wěn)極限勵磁低電壓繼電器與系統(tǒng)并列運行的發(fā)電機，為維持靜態(tài)穩(wěn)定極限，在輸送有功功率P一定的情況下，必需具有一定的勵磁電壓Ufd。有功功率P值不同，維持靜穩(wěn)極限所要求的勵磁電壓Ufd也不同。1）汽輪發(fā)電機

汽輪發(fā)電機Ufd—P動作特性如右圖

（3）靜穩(wěn)極限勵磁低電壓繼電器靜穩(wěn)極限時

=900。則式中，

Xd=Xd+Xcon以發(fā)電機空載額定電壓時的勵磁電壓Ufd0為基值時，標(biāo)幺值Ed=Ufd，Us=1，則有標(biāo)幺值關(guān)系式：

如果P為有名值，則靜穩(wěn)極限時=900。則靜穩(wěn)極限勵磁低電壓繼電器的電壓動作判據(jù)見Ufd—P動作特性圖動作特性直線的傾角整定值為：2）水輪發(fā)電機和大型汽輪發(fā)電機（XdXq）靜穩(wěn)極限關(guān)系比較復(fù)雜。Ufd—P特性是一條曲線。簡化計算時已將其近似取為直線，如下圖。圖中橫坐標(biāo)為凸極反應(yīng)功率的最大值Pfm。此時，按下式計算Pfm：靜穩(wěn)極限勵磁低電壓繼電器的電壓動作判據(jù)靜穩(wěn)極限勵磁低電壓動作判據(jù)為：當(dāng)0PPfm時，Ufd.op=0；當(dāng)P>Pfm時，

靜穩(wěn)極限勵磁低電壓動作判據(jù)為：當(dāng)0PPfm時，Ufd.o其中，Xd為標(biāo)幺值，sb為靜穩(wěn)極限角,可由圖中曲線查得。圖中P0為發(fā)電機失磁前輸出的有功功率。（4）低勵失磁保護輔助判據(jù)

1）負(fù)序電壓閉鎖元件：其中，Xd為標(biāo)幺值，sb為靜穩(wěn)極限角,可由圖中曲線查得。2）負(fù)序電流閉鎖元件：低勵失磁故障時三相對稱，沒有負(fù)序電壓U2或負(fù)序電流I2，輔助判據(jù)不動作，可以開放低勵失磁保護出口跳閘；外部不對稱短路滿足此輔助判據(jù)，負(fù)序電壓、負(fù)序電流閉鎖元件動作，閉鎖失磁保護，防止低勵失磁保護誤動作。3）勵磁低電壓閉鎖元件：系統(tǒng)側(cè)三相短路時，三相同時低電壓，失磁保護系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)將誤動。依靠勵磁低電壓閉鎖元件可防止系統(tǒng)側(cè)故障時失磁保護系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)誤動作。2）負(fù)序電流閉鎖元件：發(fā)電機保護發(fā)電機保護一、發(fā)電機故障及其保護配置（一）發(fā)電機的故障和異常運行狀態(tài)

1．發(fā)電機的故障：定子繞組及引出線相間短路定子繞組單相匝間短路和分支開焊定子繞組單相接地轉(zhuǎn)子繞組一點或兩點接地勵磁回路勵磁電流消失一、發(fā)電機故障及其保護配置2．發(fā)電機異常運行狀態(tài)

外部相間短路引起的定子繞組過電流外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷引起的負(fù)序過電流和負(fù)序過負(fù)荷

定子繞組三相對稱過負(fù)荷突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓勵磁回路故障或強勵時間太長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷汽輪機主氣門突然關(guān)閉引起的發(fā)電機逆功率發(fā)電機保護整定計算課件（二）發(fā)電機的保護配置（與容量相關(guān)）

1.定子繞組及其引出線相間短路保護縱聯(lián)差動保護是發(fā)電機的主保護1MW以上的發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護

發(fā)變組當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，設(shè)單獨的縱差保護當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時100MW以下的發(fā)電機，設(shè)發(fā)變組共用縱差100MW以上的發(fā)電機設(shè)單獨的縱差保護，與發(fā)變組共用縱差構(gòu)成雙重主保護（二）發(fā)電機的保護配置（與容量相關(guān)）定子繞組單相接地短路保護接地電容電流5A,動作于跳閘接地電容電流<5A,動作于信號100MW及以上發(fā)電機，設(shè)保護區(qū)為100%的單相接地短路保護定子繞組單相匝間短路對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護定子繞組單相接地短路保護4.發(fā)電機外部故障引起的定子過流(1)過流保護用于1WM以下的小容量發(fā)電機保護(2)復(fù)壓啟動的過流保護用于過流保護靈敏度不足的發(fā)電機保護(3)負(fù)序過電流及單相低電壓起動的過流保護用于用于50WM及以上的發(fā)電機保護5.發(fā)電機的其它保護定子繞組過負(fù)荷/過電壓發(fā)電機失磁保護

發(fā)電機失步保護

4.發(fā)電機外部故障引起的定子過流二、發(fā)電機縱差/橫差保護（一）不帶制動的縱差保護1.保護動作值整定(1).正常運行時,LH二次回路斷線時保護不誤動

Iop=KrelIgn/nLIgn：發(fā)電機額定電流Krel：可靠系數(shù)，取Krel=1.3為防止在LH二次回路斷線、同時區(qū)外故障導(dǎo)致保護誤動，另需設(shè)置LH二次回路斷線監(jiān)視裝置發(fā)出告警信號,由運行人員退出保護

Iop=0.2Ign(躲開正常運行時的不平衡電流)二、發(fā)電機縱差/橫差保護發(fā)電機保護整定計算課件(2).躲開外部短路時的最大不平衡電流

Iop=KrelIunb.max=KkelKerKapKccId.maxKrel：可靠系數(shù)，取Krel=1.3Kap：非周期分量影響系數(shù)。使用BLH時，Kap

=1，否則Kap

=1.31.5Kcc:LH同型系數(shù)。發(fā)電機差動采用同型LH，Kcc=0.5(相對誤差5%)Ker=0.1:滿足10%誤差曲線要求時LH最大誤差I(lǐng)d.max:取外部短路K(3)，Zs.min時計算(2).躲開外部短路時的最大不平衡電流按條件(2）整定，有：Iop=（0.40.6)Ign

動作更靈敏；但LH二次回路斷線、同時區(qū)外故障將導(dǎo)致保護誤動Iop<Ign(如上)不使用1)中的LH二次回路斷線閉鎖:保護定值不能躲過

斷線故障機率很小,且加強運行維護,可大大降低斷線的可能性:傾向于條件(2）整定保護定值微機保護具有更強的裝置故障監(jiān)測手段,可按條件2）整定保護定值,輔以下述條件區(qū)分故障或斷線:任意一相電壓工頻變化量元件起動任意一相正、負(fù)、零序電壓元件起動起動后任意一相電流大于1.1Ign

滿足任一條件為故障

按條件(2）整定，有：Iop=（0.40.6)Ign2.靈敏度校驗

Ksen=Id.min/Iop>2Id.min為內(nèi)部故障時流過保護的最小短路電流校驗條件（1）發(fā)電機與系統(tǒng)并列運行前，機端兩相短路故障：

發(fā)電機單獨供給的短路電流（2）發(fā)電機無勵磁、與最小運行方式的系統(tǒng)自同期并列時機端兩相短路故障：

系統(tǒng)單獨供給的短路電流2.靈敏度校驗（二）帶制動的縱差保護一定滿足靈敏度要求，無需校驗(1)最小動作電流大于正常運行時最大不平衡電流

Iop.0=（0.10.2)Ign(2)制動特性拐點對應(yīng)的制動電流

Ires.0=Ign

(3)制動系數(shù)

Iop.max=KkelKerKapKccId.maxIres.max=Iunb.max

Kres=Iop.max/Ires.max=KkelKerKapKcc(推薦取0.3)(4)斜率S=(Iop.max–

Iop.0)/(Ires.max-Ires.0)（二）帶制動的縱差保護（三）定子繞組匝間短路的保護1.橫差保護大容量發(fā)電機額定電流很大，各相以兩個繞組(或更多繞組)并聯(lián)工作同相同繞組或同相不同繞組匝間短路時，兩繞組的電勢不再相等繞組電勢差將在繞組內(nèi)產(chǎn)生很大環(huán)流而不被縱差保護反應(yīng)對有六個引出端的雙繞組發(fā)電機，應(yīng)設(shè)置簡單、靈敏的單元件橫差保護（三）定子繞組匝間短路的保護(1)利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護三元件橫差保護接線復(fù)雜，可靠性低(1)利用兩繞組電流之差即可構(gòu)成三元件橫差保護三元件橫差保護(2)單元件橫差保護將一半繞組與另一半繞組的三相電流和比較各種單相匝間短路時，通過兩組繞組的中性點連接線構(gòu)成短路環(huán)流通路也可反應(yīng)定子繞組相間不對稱短路：相間短路時，一般兩組繞組三相不對稱，可形成環(huán)流(2)單元件橫差保護發(fā)電機正常運行和外部短路時，有較大三次諧波不平衡電流通過中性點連接線，需濾波處理轉(zhuǎn)子永久性兩點接地時氣隙磁通畸變，也有較大不平衡電流通過中性點連接線，可使橫差誤動畸變氣隙磁通導(dǎo)致發(fā)電機異常震動，需轉(zhuǎn)子永久性兩點接地保護動作跳閘，因此不閉鎖橫差保護為防止轉(zhuǎn)子瞬時兩點接地時橫差誤動，在轉(zhuǎn)子一點接地后，橫差切換至0.51s延時跳閘回路發(fā)電機正常運行和外部短路時，有較大三次諧波不平衡電流通過中性整定計算當(dāng)單元件橫差保護使用的三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于15時，動作電流初設(shè)可選為

Iop.0=(0.2~0.3)Ign對使用LMZ型LH且三次諧波濾過器濾除三次諧波的濾過比大于或等于80的高靈敏單元件橫差保護，動作電流初設(shè)可選為

Iop.0=0.05Ign實際整定按躲過外部故障最大三相短路電流時的基波和三次諧波不平衡電流計算：整定計算轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(負(fù)序功率方向閉鎖)

用于有三個引出端的單繞組發(fā)電機：橫差無效定子繞組部分繞組匝間(或相間)短路出現(xiàn)負(fù)序電流分量，氣隙必有負(fù)序(逆轉(zhuǎn))磁場,在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出二次諧波電流，以此起動保護跳閘增設(shè)負(fù)序功率方向閉鎖，防止外部故障誤動當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部不對稱短路時，故障點負(fù)序電壓最大，負(fù)序功率由發(fā)電機流出當(dāng)外部不對稱運行或短路時，負(fù)序功率流入發(fā)電機，將保護閉鎖整定：動作電流大于正常運行允許的定子繞組最大負(fù)序電流(5~8%)Ign對應(yīng)的轉(zhuǎn)子二次諧波電流轉(zhuǎn)子二次諧波電流保護(負(fù)序功率方向閉鎖)三、發(fā)電機定子繞組單相接地短路的保護根據(jù)安全要求，發(fā)電機的外殼接地定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比較普遍，且接地電流為電容電流接地電流能在故障點引起電弧時，將使繞組的絕緣和定子鐵心損壞，也容易發(fā)展成相間短路，造成更大的危害當(dāng)接地電容電流等于或大于允許值時，應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的接地保護當(dāng)接地電流小于允許值時，—般裝設(shè)作用于信號的接地保護

三、發(fā)電機定子繞組（一）定子繞組單相接地短路的特點發(fā)電機中性點采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，單相接地短路電流為三相對地電容電流之和接地點對地零序電壓與接地點位置有關(guān)設(shè)：A相繞組中性點到接地點間的短路匝數(shù)與A相繞組匝數(shù)比為，接地點各相電壓為：UAD=EA–EA=0UBD=EB–EAUCD=EC–EAUd0=（UAD+UBD+UBD)/3=–EA（一）定子繞組單相接地短路的特點考慮發(fā)電機內(nèi)部對地電容為C0f，外部對地電容為C0l，則電流分布如圖所示考慮發(fā)電機內(nèi)部對地電容為C0f，外部對地電容為C0l，則電流作出零序等效網(wǎng)絡(luò),求得

3I0f=j3C0fUd03I0l=j3C0lUd0Id0=–j3(C0f+C0l)Ud0發(fā)電機內(nèi)部故障流過LH0的電流為3I0l發(fā)電機外部故障流過LH0的電流為3I0f

作出零序等效網(wǎng)絡(luò),求得接地電流比較大、超過允許值時，應(yīng)使發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地電感電流補償使Id0降低

Id0=j[(1/L)–3(C0l+C0l)]Ud0接地電流比較大、超過允許值時，應(yīng)使發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地根據(jù)發(fā)電機工作方式選擇保護方式發(fā)電機直接連接在電壓母線上與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件較多，C0l較大3I0l較大，可用零序電流保護跳閘發(fā)電機–變壓器單元接線無其它與發(fā)電機直接聯(lián)系的元件，C0l較小3I0l較小，可用零序電壓保護動作于信號發(fā)電機保護整定計算課件（二）零序電流保護C0l>>C0f，內(nèi)部故障時，3I0l>>3I0f，動作靈敏正常運行時，一次側(cè)電流很大，LH0不平衡電流很大，應(yīng)使用特別設(shè)計的LH0整定：(1)躲過外部單相接地時，發(fā)電機本身的電容電流以及由于零序電流互感器一次側(cè)三相導(dǎo)線排列不對稱在二次側(cè)引起的不平衡電流(2)為防止外部相間短路產(chǎn)生的不平衡電流引起接地保護誤動作，在相間保護動作時保護閉鎖(3)保護裝置帶有l(wèi)～2s的時限，以躲開外部單相接地瞬間發(fā)電機暫態(tài)(大于穩(wěn)態(tài))電容電流的影響（二）零序電流保護（三）零序電壓保護當(dāng)接地電流小于允許值時，—般裝設(shè)作用于信號的零序電壓接地保護整定：(1)躲過正常運行時PT開口三次諧波不平衡電壓(2)躲過外部接地短路時產(chǎn)生的零序電壓經(jīng)變壓器繞組分布電容藕合到發(fā)電機側(cè)的零序電壓提高動作靈敏度措施采用三次諧波濾波器延時躲開外部接地短路故障時的零序電壓（三）零序電壓保護（四）無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護零序分量構(gòu)成的定子繞組接地保護存在動作死區(qū)：較小時零序分量保護不能動作（保護范圍小于85%）死區(qū)內(nèi)故障可使接地故障發(fā)展為匝間、相間故障，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機需使用無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護類型附加信號電源（需附加信號電源，略）增加三次諧波電壓保護（四）無死區(qū)100%定子繞組接地短路的保護三次諧波電壓保護正常運行時，發(fā)電機含三次諧波電壓以等效電路分析三次諧波電壓分布情況正常運行時三次諧波電壓分布（不帶消弧線圈）三次諧波電壓保護類似分析帶消弧線圈時三次諧波電壓分布情況當(dāng)單相接地、短路匝數(shù)與繞組匝數(shù)比為時，無論有無消弧線圈，都有

UN3=E3Ul3

=(1–)E3

Ul3/UN3=(1–)/類似分析帶消弧線圈時三次諧波電壓分布情況當(dāng)<50%時，有

|Ul3|–

|UN3|>0

為<50%時定子繞阻單相接地故障的動作判據(jù)為防止高阻接地故障拒動，使用高靈敏判據(jù)

K=|UN3

–kpUl3|–|UN3|>0選擇適當(dāng)kp，正常運行時使（UN3–kpUl3）0選擇<<1（減少制動量），有正常運行時K<0,保護不動作；區(qū)內(nèi)故障時，K>0,保護靈敏動作當(dāng)<50%時，有100%定子繞組接地短路的保護100%定子繞組接地短路的保護四、定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護包括：定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護發(fā)電機的負(fù)序過電流保護對于大容量發(fā)電機，由于熱容量降低，過負(fù)荷能力下降，需考慮反時限動作特性：

動作時間與故障電流成反比四、定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流保護（一）定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護（1）中小機組：單相定時限過電流保護（2）大型機組：發(fā)電機的熱容量顯著下降，過負(fù)荷能力隨之下降發(fā)電機過電流倍數(shù)越大，允許運行時間越短：過負(fù)荷能力具有反時限特性應(yīng)使用具有反時限特性的過負(fù)荷保護

t=K/[(I/Ign)2–(1+)]K:與發(fā)電機熱容量相關(guān)的常數(shù)=0.010.02,修正系數(shù)（一）定子、轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護（二）發(fā)電機的負(fù)序過電流保護不對稱負(fù)荷或短路時，在定子繞組中出現(xiàn)負(fù)序電流對應(yīng)的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子為2倍同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯感應(yīng)倍頻電流鐵芯電流密度大的轉(zhuǎn)子端部、護環(huán)等部位局部灼傷，使轉(zhuǎn)子表層過熱倍頻電磁轉(zhuǎn)矩同時引起100Hz的機械震動負(fù)序過電流保護實際是發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱保護（二）發(fā)電機的負(fù)序過電流保護（1）發(fā)電機的過熱時間常數(shù)負(fù)序過電流時，發(fā)電機允許的發(fā)熱量正比與過熱時間常數(shù)A(I2*)2?t=(I2/Ign)2?t=A發(fā)電機的過熱時間常數(shù)與發(fā)電機類型和冷卻方式相關(guān)過熱時間常數(shù)參考值凸極發(fā)電機：A=40氣冷隱極發(fā)電機：A=30直冷汽輪發(fā)電機：A=6~15（100~300MW)A=4(600MW)（1）發(fā)電機的過熱時間常數(shù)(2)負(fù)序過電流保護作轉(zhuǎn)子表層過熱主保護如果復(fù)壓過流保護在作相鄰元件后備時靈敏度不滿足要求，也以負(fù)序過電流保護作相鄰元件后備動作時間不能與相鄰元件保護配合，直接采用以過熱時間常數(shù)表達(dá)的反時間特性t=A/[(I2*)2–(0.8I2*)]I2*=I2/Ign

為發(fā)電機長期允許的負(fù)序電流標(biāo)么值，一般為

0.050.08(2)負(fù)序過電流保護五、發(fā)電機的失磁保護失磁：發(fā)電機的勵磁部分或全部消失大中型發(fā)電機發(fā)生部分或全部失磁的異常運行狀態(tài)超過總事故次數(shù)的50%故障原因轉(zhuǎn)子繞組故障勵磁機故障滅磁開關(guān)誤跳閘運行人員誤操作五、發(fā)電機的失磁保護（一）發(fā)電機失磁運行及其后果圖示系統(tǒng)中發(fā)電機的功角特性為：（一）發(fā)電機失磁運行及其后果轉(zhuǎn)子運動方程為PT、P、Pac分別為原動機功率、發(fā)電機電磁功率及發(fā)電機異步功率正常運行時發(fā)電機電勢為Ed1,發(fā)電機、系統(tǒng)電勢差為1PT=P,1<900Pac=0,發(fā)電機處于穩(wěn)定同步運行狀態(tài)轉(zhuǎn)子運動方程為失磁開始，失步前（

<900）勵磁電流逐步減?。籈d，PT還來不及減少；為維持功率平衡，

Ed1Ed2,

1

2,…Q由正變負(fù)，

=900時，由系統(tǒng)吸收無功；系統(tǒng)Q充足時，Us不變；否則Us降低失磁開始，失步前（<900）失步運行（

900）發(fā)電機失去同步，轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，ff轉(zhuǎn)差率S=(fs–ff)/fs較大時，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流差頻電流產(chǎn)生異步功率Pac;PT=Pac時，穩(wěn)定異步運行；部分失磁時，PT=Pac+P

>900后，由系統(tǒng)吸收更多無功失步運行（900）發(fā)電機失步運行的影響失步運行對系統(tǒng)的影響如果正常運行時向系統(tǒng)輸出無功為Q1，失步運行后由系統(tǒng)吸收無功為Q2，則系統(tǒng)出現(xiàn)（Q1+Q2）的無功缺額如果系統(tǒng)無功不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，負(fù)載端電容無功出力降低，出現(xiàn)更大無功缺額，甚至造成電壓崩潰、系統(tǒng)瓦解發(fā)電機失步運行的影響失步運行對發(fā)電機的影響失步運行時，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出較大差頻電流，產(chǎn)生附加溫升和機振，從而危害轉(zhuǎn)子的安全由于由系統(tǒng)吸收大量無功，引起定子過電流；轉(zhuǎn)差率越大，發(fā)電機的等值電抗越小，定子過電流也就越大，使定子溫升過高汽輪發(fā)電機在較小轉(zhuǎn)差率時就可輸出較大異步有功，允許短時失步運行（視系統(tǒng)無功儲備定）水輪發(fā)電機較大轉(zhuǎn)差率時才輸出較大異步有功，且轉(zhuǎn)子溫升、定子過流嚴(yán)重，不允許失步運行失步運行對發(fā)電機的影響（二）發(fā)電機失磁后的機端測量阻抗失磁保護中廣泛采用阻抗繼電器作為檢測元件失磁過程中機端視在阻抗的變化軌跡常用等有功圓、等無功圓、等電壓阻抗圓描述單機–無窮大系統(tǒng)為分析基礎(chǔ)（二）發(fā)電機失磁后的機端測量阻抗1、失步前的等有功過程(等有功阻抗圓)

<900時近似為等有功過程機端視在阻抗為1、失步前的等有功過程(等有功阻抗圓)考慮以下關(guān)系：機端視在阻抗為Zf具有阻抗圓特性：圓心半徑考慮以下關(guān)系：對應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；P越大，圓半徑越小由于，當(dāng)Q由正值變?yōu)樨?fù)值時，

也由正值變?yōu)樨?fù)值，ZJ由I象限進(jìn)入

IV象限由1變?yōu)?，機端視在阻抗由

ZJ1變?yōu)閆J2時，其變化軌跡如圖對應(yīng)不同的有功，有不同的特性圓；P越大，圓半徑越小2、靜穩(wěn)極限(等無功阻抗圓)

=900時發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)極限，且機端視在阻抗為2、靜穩(wěn)極限(等無功阻抗圓)即帶入Zf也具有阻抗圓特性：圓心半徑即系統(tǒng)阻抗不同時，=900、發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)極限時所吸收的無功不同，有不同的特性圓；Xs越大，圓半徑越大ZJ由阻抗圓特性外進(jìn)入阻抗圓特性內(nèi)時，可判別為發(fā)電機失磁采用靜穩(wěn)極限為失磁判據(jù)的阻抗繼電器，等無功圓內(nèi)為其動作區(qū)系統(tǒng)阻抗不同時，=900、發(fā)電機到達(dá)靜穩(wěn)極限時所吸收3、發(fā)電機失步并進(jìn)入穩(wěn)定異步運行時的測量阻抗異步運行的發(fā)電機與電動機具有相似的等效電路，可求其機端視在阻抗

（X1、X2分別為定、轉(zhuǎn)子繞組漏抗；Xad為定、轉(zhuǎn)子繞組間互感抗；R2(1-s)/s為反應(yīng)發(fā)電機功率的等效電阻）3、發(fā)電機失步并進(jìn)入穩(wěn)定異步運行時的測量阻抗發(fā)電機空載失磁時，s0Zf=–j(X1+Xad)=–jXd

為發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電抗其它情況下失磁時，Zf將隨s的增大而降低考慮極限情況s=

Zf=–j(X1+X2//Xad)=–jXd’

為發(fā)電機暫態(tài)電抗其它情況下–jXd<Zf<–jXd’

發(fā)電機空載失磁時，s04、發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的變化規(guī)律失磁后、失步前，Zf

隨Q的減少，由I象限進(jìn)入IV象限在=900

的臨界失步點，等有功圓與等無功圓相交越過臨界失步點后，

Zf進(jìn)入失步運行區(qū)并最終穩(wěn)定于–jXd與–jXd’

之間4、發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的變化規(guī)律5、其它情況下發(fā)電機的機端測量阻抗正常運行可用等有功圓分析:=arctg(Q/P)發(fā)出有功和無功：>0只發(fā)出有功：=0欠勵磁：<0機端測量阻抗在等有功圓上變化發(fā)電機外部故障:Zf=Zd，測量阻抗在I象限5、其它情況下發(fā)電機的機端測量阻抗系統(tǒng)振蕩對無窮大系統(tǒng)，Xs

=0失步振蕩時，考慮轉(zhuǎn)差率s很大，極限情況發(fā)電機側(cè)電抗為發(fā)電機暫態(tài)電抗Xd’振蕩中心為Z/2=–jXd’/2，振蕩軌跡將經(jīng)過等無功圓發(fā)電機自同步并列s