一、失磁保護轉子判據

 

由各種原因引起的發(fā)電機失磁，其轉子勵磁繞組電壓u₁都會(huì )出現降低，降低的幅度隨失磁方式而不同。失磁保護的轉子判據，便是根據失磁后u₁初期下降（以至到負）的特點(diǎn)來(lái)判別失磁故障。轉子判據有整定值固定的轉子判據和整定值隨有功功率改變的轉子判據兩種整定方式。

 

整定值隨有功功率改變的轉子勵磁電壓判據的整定值自動(dòng)隨發(fā)電機有功功率變化。其表達式為

 

 

式中 K_set——整定系數；

P——發(fā)電機有功功率；

P_t——發(fā)電機凸極功率。

上述變勵磁電壓判據能在導致發(fā)電機失步的初始階段動(dòng)作，與靜穩邊界阻抗元件相比具有提前預測失磁失步的功能，顯著(zhù)提高機組減出力的效果。

整定值固定的轉子判據能在機組空載運行或P＜P_t輕載運行時(shí)出現全失磁情況下可靠動(dòng)作，其表達式為

 

 

式中 U_fd.set——給定勵磁電壓整定值。

以上兩判據構成“或”門(mén)，輸出發(fā)“失磁”信號和“切換勵磁”命令。

 

同步交流無(wú)刷發(fā)電機三維視圖

 

二、失磁保護的構成邏輯

 

大型發(fā)電機失磁后，當電力系統或發(fā)電機本身的安全運行遭到威脅時(shí)，應將故障的發(fā)電機切除，以防止故障的擴大。完整的失磁保護通常由發(fā)電機機端測量阻抗判據、轉子低電壓判據、變壓器高壓側低電壓判據、定子過(guò)電流判據構成。一種比較典型的發(fā)電機失磁保護構成的邏輯圖如圖2所示。

 

通常取機端阻抗判據作為失磁保護的主判據。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩邊界圓，故也稱(chēng)為靜穩邊界判據，但也可以為其他形狀。當定子靜穩判據和轉子低電壓判據同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，判定發(fā)電機已失磁失穩，經(jīng)與門(mén)Y3和延時(shí)t₁后出口切除發(fā)電機。若因某種原因，造成失磁時(shí)轉子低電壓判據拒動(dòng)，定子靜穩判據也可單獨出口切除發(fā)電機，此時(shí)為了單個(gè)元件動(dòng)作的可靠性，增加了延時(shí)t₄才出口。

 

發(fā)電機失磁保護構成的邏輯圖

 

轉子低電壓判據滿(mǎn)足時(shí)發(fā)失磁信號，并發(fā)出切換勵磁命令。此判據可以預測發(fā)電機是否因失磁而失去穩定，從而在發(fā)電機尚未失去穩定之前及早地采取措施（如切換勵磁等），防止事故的擴大。轉子低電壓判據滿(mǎn)足并且靜穩邊界判據也滿(mǎn)足時(shí)，則經(jīng)與門(mén)Y3電路也將迅速發(fā)出失穩信號。此信號表明發(fā)電機由失磁導致失去了靜穩，將進(jìn)入異步運行。

 

柴油機在失磁時(shí)一般可允許異步運行一段時(shí)間，此期間由定子過(guò)電流判據進(jìn)行監測。若定子電流大于1.05倍的額定電流，表明平均異步功率超過(guò)1.05倍的額定功率，發(fā)出減出力命令，減小發(fā)電機的出力后，允許柴油機繼續穩定異步運行一段時(shí)間。允許穩定異步運行的時(shí)間一般為2～15min（t₂），經(jīng)過(guò)t₂之后再發(fā)跳閘命令。這樣，在t₂期間運行人員可有足夠的時(shí)間去排除故障，以圖重新恢復勵磁，避免跳閘，這對安全運行具有很大意義。如果出力在t₂內不能壓下來(lái)，而過(guò)電流判據又一直滿(mǎn)足，則發(fā)跳閘命令以保證發(fā)電機本身的安全。

 

對于無(wú)功儲備不足的系統，當發(fā)電機失磁后，有可能在發(fā)電機失去靜穩之前，高壓側電壓就達到了系統崩潰值。所以轉子低電壓判據滿(mǎn)足并且高壓側低電壓判據（低電壓定值一般取0.85U_N）也滿(mǎn)足時(shí)，說(shuō)明發(fā)電機的失磁已造成了對電力系統安全運行的威脅，經(jīng)與門(mén)Y2和短延時(shí)t₃發(fā)出跳閘命令，迅速切除發(fā)電機。

 

另外，為了防止電壓互感器回路斷線(xiàn)時(shí)造成失磁保護誤動(dòng)作，設有TV斷線(xiàn)閉鎖元件。TV斷線(xiàn)閉鎖元件分為變壓器高壓側TV斷線(xiàn)閉鎖元件和機端TV斷線(xiàn)閉鎖元件，高壓側TV斷線(xiàn)閉鎖元件輸出閉鎖高壓側低電壓元件，并發(fā)高壓側TV斷線(xiàn)信號，機端TV斷線(xiàn)判別元件輸出閉鎖機端測量阻抗元件，并發(fā)機端TV斷線(xiàn)信號。

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