技能培訓(xùn)專題-發(fā)電機(jī)失磁保護(hù).ppt

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1、7.5發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)7.5.1發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行及后果發(fā)電機(jī)失磁故障----發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因----轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅磁開關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。失磁故障的形式----勵(lì)磁繞組直接短路或經(jīng)勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組閉路引起失磁、勵(lì)磁繞組開路引起失磁、勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接而失磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)整流器閉路（交流電源消失）失磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)完全失去勵(lì)磁時(shí)（失磁后將從電力系統(tǒng)中吸取感性無功功率）：fg----發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率fs----系統(tǒng)頻率勵(lì)磁電流將逐漸衰減至零電磁轉(zhuǎn)矩將小于原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

2、矩轉(zhuǎn)子加速發(fā)電機(jī)的功角δ增大發(fā)電機(jī)失步轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出頻率fg-fs的電流產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩進(jìn)入穩(wěn)定的異步運(yùn)行發(fā)電機(jī)感應(yīng)電勢Ed將隨之減小當(dāng)δ超過靜態(tài)穩(wěn)定極限角時(shí)異步轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡時(shí)當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁后而異步運(yùn)行時(shí)，將對電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生以下影響：（1）需要從電網(wǎng)中吸收無功功率以建立發(fā)電機(jī)磁場。（2）由于從電力系統(tǒng)中吸引無功功率將引起電力系統(tǒng)電壓下降，甚至可能因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。（3）在轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁回路中將產(chǎn)生頻率為fg-fs的差頻電流。（4）有很大的電磁轉(zhuǎn)矩周期性作用在發(fā)電機(jī)軸系上，并通過定子傳到機(jī)座上，引起機(jī)組振動(dòng)，直接威脅著機(jī)組的安全。（5）低勵(lì)磁

3、或失磁運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，將使端部或邊段鐵芯過熱。7.5.2發(fā)電機(jī)失磁后的機(jī)端測量阻抗根據(jù)電機(jī)學(xué)，發(fā)電機(jī)送到受端的功率S=P-jQ（本書規(guī)定發(fā)電機(jī)送出感性無功功率時(shí)表示為P-jQ）分別為：受端的功率因數(shù)角為：δ<90°----發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行；δ=90°----發(fā)電機(jī)為穩(wěn)定運(yùn)行極限；δ>90°----發(fā)電機(jī)失步。Ed—發(fā)電機(jī)同步電勢；Ug—發(fā)電機(jī)端相電壓；Us—無窮大系統(tǒng)的相電壓；I—發(fā)電機(jī)定子電流；φ—受端功率因數(shù)角；δ—Ed與Us的夾角。Xd—發(fā)電機(jī)同步電抗；Xs—發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間聯(lián)系電抗；1發(fā)電機(jī)在失磁過程中的機(jī)端測量阻抗（1）失磁后到失步

4、前在這一階段中，發(fā)電機(jī)端的測量阻抗為：其阻抗的軌跡在復(fù)數(shù)抗平面上如下圖所示：δ增大Ed減小P基本不變Q將由正變負(fù)發(fā)電機(jī)變?yōu)槲行詿o功功率由于這個(gè)圓是在某一定有功功率不變的條件下做出的，因此稱為等有功阻抗圓。機(jī)端測量阻抗的軌跡與P有著密切關(guān)系，對應(yīng)不同的值有不同的阻抗圓，且P越大時(shí)圓的直徑越小。（2）臨界失步點(diǎn)對汽輪發(fā)電機(jī)組，當(dāng)δ=90°時(shí)，發(fā)電機(jī)處于失去靜態(tài)穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，故稱為臨界失步點(diǎn)。此時(shí)輸送到受端的無功功率為（見式（7-37））：此時(shí)機(jī)端的測量阻抗為：其軌跡也是一個(gè)圓的方程，如下圖所示：Q為一負(fù)值，表明臨界失步時(shí)，發(fā)電機(jī)自系統(tǒng)吸收無功功率

5、，且為一常數(shù)，故臨界失步點(diǎn)也稱等無功點(diǎn)這個(gè)圓稱為靜穩(wěn)阻抗圓，也稱等無功阻抗圓。其圓周為發(fā)電機(jī)以不同的有功功率P臨界失穩(wěn)時(shí)，機(jī)端測量阻抗的軌跡，圓內(nèi)為靜穩(wěn)破壞區(qū)。（3）靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段靜穩(wěn)破壞后的異步運(yùn)行階段可用圖7-24所示的等效電路來表示，此時(shí)機(jī)端測量阻抗應(yīng)為：1、發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行失磁時(shí)，S≈0，R2/S≈∞，此時(shí)機(jī)端測量阻抗最大：2、發(fā)電機(jī)在其他運(yùn)行方式下失磁時(shí)，測量阻抗將隨轉(zhuǎn)差率增大而減小，并位于第四象限。3、當(dāng)fg→∞時(shí)，S→－∞，R2/S→0，測量阻抗最小：圖7-24：異步電機(jī)等效圖a與a’：發(fā)電機(jī)失磁前在過激狀態(tài)下運(yùn)行，機(jī)端測量阻

6、抗位于復(fù)數(shù)平面的第一象限（如圖7-25中的a或a’點(diǎn)）；b與b’：失磁以后，測量阻抗等有功阻抗圓向第四象限移動(dòng)。當(dāng)它與靜穩(wěn)圓（等無功圓）相交時(shí)（b或b’點(diǎn)），表示機(jī)組運(yùn)行處于靜穩(wěn)定的極限；c與c’：越過b（或b’）點(diǎn)后，轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行，最后穩(wěn)定運(yùn)行于c（或c’）點(diǎn)，此時(shí)平均異步功率與調(diào)節(jié)后的原動(dòng)機(jī)輸入功率相平衡。圖7-25：發(fā)電機(jī)端測量阻抗在失磁后的變化軌跡2發(fā)電機(jī)在其它運(yùn)行方式下的機(jī)端測量阻抗（1）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及外部故障時(shí)的機(jī)端測量阻抗Zg5----當(dāng)采用0°接線方式時(shí)，故障相測量阻抗位于第一象限，其大小和相位正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗

7、，如圖7-26中的Zg5。Zg1----當(dāng)發(fā)電機(jī)向外輸送有功和無功功率時(shí)，其機(jī)端測量阻抗Zg位于第一象限，如圖7-26中的Zg1，它與R軸的夾角夾角φ為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角。Zg2----當(dāng)發(fā)電機(jī)只輸出有功功率時(shí)，測量阻抗Zg2位于R軸上。Zg3----當(dāng)發(fā)電朵欠激運(yùn)行時(shí)，向外輸送有功功率，同時(shí)從電網(wǎng)吸引一部分無功功率（Q值變?yōu)樨?fù)），但仍保持同步并列運(yùn)行，此時(shí)，測量阻抗Zg3位于第四象限。圖7-26：發(fā)電機(jī)在各種運(yùn)行方式下的機(jī)端測量阻抗（2）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩時(shí)的機(jī)端測量阻抗假定機(jī)端母線為無限大母線即認(rèn)為Ed≈US時(shí)，振蕩中心位于X∑/2處

8、。當(dāng)XS≈0振蕩中心即位于X’d/2處時(shí)，機(jī)端測量阻抗的軌跡沿直接OO’變化，如圖7-27所示，當(dāng)δ=180°時(shí)，測量阻抗