技能培训专题-发电机失磁保护.ppt

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1、7.5发电机失磁保护7.5.1发电机失磁运行及后果发电机失磁故障----发电机的励磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因----转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、半导体励磁系统中某些元件损坏或回路发生故障以及误操作等。失磁故障的形式----励磁绕组直接短路或经励磁电机电枢绕组闭路引起失磁、励磁绕组开路引起失磁、励磁绕组经灭磁电阻短接而失磁，励磁绕组经整流器闭路（交流电源消失）失磁。当发电机完全失去励磁时（失磁后将从电力系统中吸取感性无功功率）：fg----发电机转速的频率fs----系统频率励磁电流将逐渐衰减至零电磁转矩将小于原动机转

2、矩转子加速发电机的功角δ增大发电机失步转子中感应出频率fg-fs的电流产生异步转矩进入稳定的异步运行发电机感应电势Ed将随之减小当δ超过静态稳定极限角时异步转矩与原动机转矩平衡时当发电机失磁后而异步运行时，将对电力系统和发电机产生以下影响：（1）需要从电网中吸收无功功率以建立发电机磁场。（2）由于从电力系统中吸引无功功率将引起电力系统电压下降，甚至可能因电压崩溃而使系统瓦解。（3）在转子及励磁回路中将产生频率为fg-fs的差频电流。（4）有很大的电磁转矩周期性作用在发电机轴系上，并通过定子传到机座上，引起机组振动，直接威胁着机组的安全。（5）低励磁

3、或失磁运行时，定子端部漏磁增加，将使端部或边段铁芯过热。7.5.2发电机失磁后的机端测量阻抗根据电机学，发电机送到受端的功率S=P-jQ（本书规定发电机送出感性无功功率时表示为P-jQ）分别为：受端的功率因数角为：δ<90°----发电机正常运行；δ=90°----发电机为稳定运行极限；δ>90°----发电机失步。Ed—发电机同步电势；Ug—发电机端相电压；Us—无穷大系统的相电压；I—发电机定子电流；φ—受端功率因数角；δ—Ed与Us的夹角。Xd—发电机同步电抗；Xs—发电机与系统间联系电抗；1发电机在失磁过程中的机端测量阻抗（1）失磁后到失步

4、前在这一阶段中，发电机端的测量阻抗为：其阻抗的轨迹在复数抗平面上如下图所示：δ增大Ed减小P基本不变Q将由正变负发电机变为吸引感性无功功率由于这个圆是在某一定有功功率不变的条件下做出的，因此称为等有功阻抗圆。机端测量阻抗的轨迹与P有着密切关系，对应不同的值有不同的阻抗圆，且P越大时圆的直径越小。（2）临界失步点对汽轮发电机组，当δ=90°时，发电机处于失去静态稳定的临界状态，故称为临界失步点。此时输送到受端的无功功率为（见式（7-37））：此时机端的测量阻抗为：其轨迹也是一个圆的方程，如下图所示：Q为一负值，表明临界失步时，发电机自系统吸收无功功率

5、，且为一常数，故临界失步点也称等无功点这个圆称为静稳阻抗圆，也称等无功阻抗圆。其圆周为发电机以不同的有功功率P临界失稳时，机端测量阻抗的轨迹，圆内为静稳破坏区。（3）静稳破坏后的异步运行阶段静稳破坏后的异步运行阶段可用图7-24所示的等效电路来表示，此时机端测量阻抗应为：1、发电机空载运行失磁时，S≈0，R2/S≈∞，此时机端测量阻抗最大：2、发电机在其他运行方式下失磁时，测量阻抗将随转差率增大而减小，并位于第四象限。3、当fg→∞时，S→－∞，R2/S→0，测量阻抗最小：图7-24：异步电机等效图a与a’：发电机失磁前在过激状态下运行，机端测量阻

6、抗位于复数平面的第一象限（如图7-25中的a或a’点）；b与b’：失磁以后，测量阻抗等有功阻抗圆向第四象限移动。当它与静稳圆（等无功圆）相交时（b或b’点），表示机组运行处于静稳定的极限；c与c’：越过b（或b’）点后，转入异步运行，最后稳定运行于c（或c’）点，此时平均异步功率与调节后的原动机输入功率相平衡。图7-25：发电机端测量阻抗在失磁后的变化轨迹2发电机在其它运行方式下的机端测量阻抗（1）发电机正常运行及外部故障时的机端测量阻抗Zg5----当采用0°接线方式时，故障相测量阻抗位于第一象限，其大小和相位正比于短路点到保护安装地点之间的阻抗

7、，如图7-26中的Zg5。Zg1----当发电机向外输送有功和无功功率时，其机端测量阻抗Zg位于第一象限，如图7-26中的Zg1，它与R轴的夹角夹角φ为发电机运行时的功率因数角。Zg2----当发电机只输出有功功率时，测量阻抗Zg2位于R轴上。Zg3----当发电朵欠激运行时，向外输送有功功率，同时从电网吸引一部分无功功率（Q值变为负），但仍保持同步并列运行，此时，测量阻抗Zg3位于第四象限。图7-26：发电机在各种运行方式下的机端测量阻抗（2）发电机与系统间发生振荡时的机端测量阻抗假定机端母线为无限大母线即认为Ed≈US时，振荡中心位于X∑/2处

8、。当XS≈0振荡中心即位于X’d/2处时，机端测量阻抗的轨迹沿直接OO’变化，如图7-27所示，当δ=180°时，测量阻抗