發(fā)電機組的失磁原因及影響

發(fā)電機組的失磁原因及影響1、發(fā)電機失磁后出現(xiàn)的電氣特征：

發(fā)電機失磁故障是指勵磁電流突然全部消失或部分消失（低勵），

勵磁電流低于靜穩(wěn)極限所對應(yīng)的勵磁電流）。

失磁原因一般有三種：（1）勵磁回路開路、勵磁繞組斷線、滅磁開關(guān)誤動作、勵磁調(diào)節(jié)裝置的自動開關(guān)誤動、可控硅勵磁裝置中部分元件損壞。（2）

勵磁繞組由于長期發(fā)熱、絕緣老化或損壞引起短路（3）

運行人員調(diào)整不當出現(xiàn)誤操作等。

發(fā)電機失磁后，它的各種電氣量和機械量都會發(fā)生變化，且將危及發(fā)電機和系統(tǒng)的安全運行。發(fā)電機失磁后的電氣特征主要表現(xiàn)如下：

1.1、發(fā)電機正常運行，向系統(tǒng)送出無功功率，失磁后將從系統(tǒng)吸取大量的無功功率，使機端電壓下降。當系統(tǒng)缺少無功功率時，嚴重時可能使電壓降到不允許的數(shù)值，以致破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。

1.2、發(fā)電機電流增大，失磁前送有功功率越多，失磁后電流增大越多。

1.3、發(fā)電機有功功率方向不變，繼續(xù)向系統(tǒng)送有功功率。

1.4、發(fā)電機機端測量阻抗，失磁前在阻抗平面R-X坐標的第一象限，失磁后測量阻抗的軌跡沿著等有功阻抗圓進入第四象限。隨著失磁的發(fā)展，機端測量阻抗的端點落在靜穩(wěn)極限阻抗圓內(nèi)，轉(zhuǎn)入異步運行狀態(tài)。2、發(fā)電機失磁后機端測量阻抗的變化軌跡：

發(fā)電機從失磁開始到進入穩(wěn)定的異步運行，一般可分為三個階段：

2.1發(fā)電機從失磁到失步前：發(fā)電機失磁開始到失步前的階段，發(fā)電機送出的功率基本保持不變，而無功功率在這段時間內(nèi)由正值變?yōu)樨撝?。發(fā)電機端的測量阻抗為：Z＝Us2/2P+jXs+Us2/2P*ej2ΦΦ＝tg-1Q/PP—失磁發(fā)電機送至無限大系統(tǒng)端的有功功率；Q—失磁發(fā)電機送至無限大系統(tǒng)端的無功功率；Xs—系統(tǒng)阻抗，包括變壓器和線路的阻抗。

P、Us、Xs為常數(shù)，不隨時間變化，而Q隨時間變化，則Φ也隨時間變化，故在機端阻抗平面上是一個圓方程，稱為等有功圓，圓心和半徑分別為：〔Us2/2P，

Xs〕，Us2/2P

2.2

靜穩(wěn)極限點：設(shè)發(fā)電機的Ed與系統(tǒng)Us的夾角為δ。當δ被加速拉大到900時，發(fā)電機處于失去靜穩(wěn)的臨界點。汽輪發(fā)電機機端的測量阻抗為：Z＝-j（Xd-Xs）/2+j（Xd+Xs）/2*ej2Φ式中Xd――發(fā)電機的縱軸同步電抗。

在機端阻抗平面上是一個方程，稱為靜穩(wěn)極限阻抗圓，其圓周表示不同有功功率P在靜穩(wěn)極限點的機端測量阻抗的軌跡，圓內(nèi)為失步區(qū)。其圓心和半徑分別為：〔0，-j（Xd-Xs）/2〕，（Xd+Xs）/2

2.3

失步后的異步運行階段：異步運行時機端測量阻抗與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)，當轉(zhuǎn)差率S由-∞――+∞變化時，機端測量阻抗變化的軌跡一定在下述阻抗圓內(nèi)，其圓心和半徑分別為：〔0，

-j（Xd+X‘d）/2〕，（Xd-X‘d）/2式中X‘d――發(fā)電機的縱軸暫態(tài)電抗。稱該圓為異步邊界阻抗圓。

對于發(fā)電機－變壓器組，當發(fā)電機失磁后自系統(tǒng)吸取大量無功功率，在聯(lián)系電抗Xs上有較大的電壓降落，致使發(fā)電機電壓及主變壓器高壓側(cè)電壓下降。根據(jù)分析，若保持變壓器高壓側(cè)電壓為恒定，改變有功功率和無功功率，則機端測量阻抗是一個圓，稱為等電壓圓。上圖為系統(tǒng)阻抗連接原理圖，下圖為靜穩(wěn)邊界阻抗圓圖：3、發(fā)電機失磁后對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響：發(fā)電機失磁后對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響有：

3.1、發(fā)電機失磁后，不但不能向系統(tǒng)送出無功功率，而且還要從系統(tǒng)中吸取無功功率，將造成系統(tǒng)電壓下降。

3.2、為了供給失磁發(fā)電機無功功率，可能造成系統(tǒng)中其它發(fā)電機過電流。4、發(fā)電機失磁后對發(fā)電機本身產(chǎn)生的影響：發(fā)電機失磁后對本身產(chǎn)生的影響有：

4.1、發(fā)電機失磁后，轉(zhuǎn)子和定子磁場間出現(xiàn)了速度差，則在轉(zhuǎn)子回路間中感應(yīng)出轉(zhuǎn)差頻率的電流，引起轉(zhuǎn)子局部過熱。

4.2、發(fā)電機受交變的異步電磁力矩的沖擊而發(fā)生振動，轉(zhuǎn)差率越大，振動也越厲害。

4.3、發(fā)電機失磁后，如果不減小發(fā)電機有功功率，為維持發(fā)電機等功率運行，會造成發(fā)電機定子過電流運行，使發(fā)電機定子繞組發(fā)熱。發(fā)電機失磁后，若不失步，無直接危害。失步后，對發(fā)電機及系統(tǒng)有不利影響。故應(yīng)裝設(shè)失磁保護。5、汽輪發(fā)電機失磁后允許運行的條件是：

5.1、系統(tǒng)有足夠供給發(fā)電機失磁運行的無功功率，以不致造成系統(tǒng)電壓嚴重下降為限。

5.2、降低發(fā)電機有功功率的輸出，使之能在很小的轉(zhuǎn)差率下，在允許的一段時間內(nèi)異步運行，即發(fā)電機應(yīng)在較少的有功功率下失磁運行，使之不致造成危害發(fā)電機轉(zhuǎn)子的發(fā)熱與振動。

5.3、發(fā)電機正常進相運行時保護裝置不應(yīng)該誤動作，可以允許發(fā)電機正常運行。6、失磁保護的判據(jù)和構(gòu)成：

6.1、機端阻抗圓判據(jù)，用于檢測失磁故障與否；

6.2、系統(tǒng)線電壓，用于監(jiān)視母線系統(tǒng)電壓保障系統(tǒng)安全；對于汽輪發(fā)電機組，失磁后母線電壓低于允許值后，帶時限動作于解列或程序跳閘。失磁后當母線電壓未低于允許值后，動作于信號、切換廠用電源，在有條件時也可以動作于自動減出力。

6.3、機端線電壓，用于監(jiān)視發(fā)電機端電壓，確保機組和廠用電系統(tǒng)安全運行；

6.4、發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電壓，用于檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)子是否全部失壓或部分失壓，用于閉鎖條件；

6.5、電壓回路閉鎖，保證在外部短路、系統(tǒng)振蕩以及電壓回路斷線等情況下防止保護裝置誤動作。7、大型發(fā)電機組失磁后應(yīng)該采取的措施：

7.1、在保護裝置未動作的前提下，可以通過運行人員的調(diào)整，使發(fā)電機組有功功率控制在30％-40