第二十一讲发电机失磁保护

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1、第二十一讲发电机的负序过电流保护失磁保护和母线保护主要内容1.掌握发电机负序过电流保护的作用2.掌握发电机失磁进入异步运行时，对电力系统和发电机的危害3.掌握发电机失磁机端测量阻抗的变化轨迹4、什么是失磁发电机的等有功阻抗园、等无功阻抗园和临界失步园5、简述母线常见的故障类型及相应的保护方式6、掌握母线完全差动保护和相位差动保护的基本原理Ⅰ发电机的负序过电流保护一、负序电流保护的作用在电力系统中发生不对称短路或正常运行情况下三相负荷不平衡时，在发电机绕组中将出现负序电流，该电流将在转子回路中感应出倍频电流引起转子过热，危害发电机安全。为使转子不致过热，负序电流与允许它通过过发电机的时间

2、的关系为t发电机负序电流与允许它通过的时间关系曲线I2*---为以发电机额定电流倍数表示的负序电流的标幺值;A–允许过热时间常数曲线表明发电机允许负序电流持续的时间t是随大小而变化的。I2*大时，允许的时间短，I2*小时，允许的时间长。这种变化的特性称为反时限特性。为此发电机应装设负序过电流保护。二、负序定时限过电流保护Ⅰ段：经t1(4s)延时动作于跳闸。Ⅱ段：经t2(5-10)s延时动作于序信号两段负序定时限过电流保护动作特性与发电机允许负序电流曲线的配合情况分析：（1）在ab段内：t1>t允许，对发电机不安全；（2）在bc段内：t1

3、序电流的能力。（3）在cd段内，保护装置Ⅰ段不会动作，只能由Ⅱ段动作于发信号，靠运行人员去处理。在靠近c点部分，允许时间较短，实际上来不及处理，所以在此区段内，对发电机是不安全的。（4）在dc段内，保护不反应。结论：两段式负序定时限过电流保护的动作特性与发电机允许的负序电流曲线不能很好配合，且不能反应负序电流变化时发电机转子的热积累过程。三、负序反时限过流保护反时限过电流保护是一种动作时间随通过电流的增大而减小的保护。反时限过电流保护的特性与发电机允许的负序电流曲线相配合，如图所示。即动作特性在运行负序电流曲线的上面，这样可避免在发电机还没有达到危险状态时就被切除。次时保护的动作特性可

4、表示为式中α—与发电机转子的温升特性，温升裕度等因素有关的常数。发电机反时限负序电流保护的特性tI2发电机的失磁运行及其产生的影响一、失磁的原因：（1）励磁回路开路、励磁绕组断线、灭磁开关误动作、励磁调节装置的自动开关误动、可控硅励磁装置中部分元件损坏；（2）励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路；（3）运行人员误调整等。发电机失磁后，它的各种电气量和机械量都会发生变化。将危及发电机的安全。Ⅱ发电机的失磁保护系统等值电路功角特性关系：PT—原动机功率；P—同步功率；PM—异步功率；转子运动方程：--电气角加速度；TJ—机组的惯性时间常数发电机从失磁到进入稳态的异步运行，一般可分为

5、三个阶段：（一）失步前（δ≤90°）Ilc减小，Ed减小，δ增大；维持P=PT;定子电流随δ的增大而增大；Q缓慢减小。当δ=90°时，即从系统吸收无功功率。机端电压下降。（二）开始失步（90°<δ≤180°）随着δ的增大，PT-P的值越来越大；在发电机超过同步转速后，转子回路中将感应出频率为ff-fx电流，该电流将产生异步功率PacQ负的越多机端电压下降的越多，定子电流将持续增大。（三）完全失步δ>180°在δ较大时，由于转子相对速度很大，发电机调速器必然动作，关小汽门或水门，减小原动机输入的功率，使转子减慢。当P+Pac=PT时，发电机运行在稳定的异步状态。同步功率随着δ的变化将呈周

6、期振荡状态，各电气量也都相应地将周期性的摆动。（四）失磁后的影响对电力系统：（1）发电机失磁后，不但不能向系统送出无功功率，而且还要从系统吸收无功功率。将造成系统电压下降；（2）为了供给失磁发电机无功功率，可能造成系统中其它发电机过电流；（3）发电机失磁失步后，将造成系统振荡，甩掉大量负荷。对发电机：（1）发电机失磁后，转子和定子磁场间出现了速度差，则在转子回路中感应出转差频率的电流，引起转子局部过热。（2）发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而发生振动，转差率越大，振动越厉害。可见，失磁后，若不失步，无直接危害。失步后，对发电机及系统有不利影响。故应装设失磁保护。①等有功阻抗图(δ<90

7、°)系统等值电路图二、失磁发电机机端测量阻抗的变化轨迹等有功阻抗圆结论：（1）园的大小与有功功率的大小有关，功率越小，园的直径越大；（2）失磁前，发电机向系统送有功功率和无功功率，θ为正，测量阻抗在第一象限；失磁后，无功功率由正变负，θ角由正值向负值变化，测量阻抗也逐渐向第四象限过渡，失磁前，发电机送出的有功功率越大，进入第四象限的时间越短。（3）等有功阻抗园的圆心坐标与联系阻抗Xs有关。可见，失磁后，ZJ向第四象限移动，且最终将稳定在第四象限