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50MW發電機失磁保護誤動因素及防範

發電機失磁後, 將過渡到非同步運行, 轉子出現轉差, 定子電流增大, 定子電壓下降, 有功功率下降, 無功功率反向並且增大;在轉子回路中出現差頻電流;電力系統的電壓下降及某些電源支路過電流。

所有這些電氣量的變化, 都伴有一定程度的擺動, 而且這些電氣量的變化, 在一定條件下, 將破壞電力系統的穩定運行, 威脅發電機本身的安全。

對發電機本身來說, 失磁產生的不利影響, 主要表現在以下幾個方面:

(1)由於出現轉差, 在發電機轉子回路中出現差頻電流, 差頻電流在轉子回路中發生的損耗,

如果超出允許值, 將使轉子過熱。 流過轉子表層的差頻電流, 還可能使轉子本體與槽鍥、護環的接觸面上發生局部過熱甚至灼傷。

(2)失磁的發電機進入非同步運行之後, 發電機的等效電抗降低, 從電力系統中吸收的無功功率增加, 失磁前的有功功率越大, 轉差就越大, 等效電抗就越小, 所吸收的無功功率就越大, 在重負荷下失磁後, 將使發電機定子過熱。

(3)發電機失磁時, 定子端部漏磁增強, 將使端部的部件和邊段鐵芯過熱。

(4)發電機受交變的非同步電磁力矩的衝擊而發生振動, 轉差率越大, 振動也越厲害。

對電力系統而言, 失磁的不利影響, 主要表現在以下幾個方面:

(1)失磁的發電機, 從電力系統中吸收無功功率, 引起電力系統的電壓下降,

如果電力系統中的無功功率儲備不足, 將使電力系統中的鄰近的某些點的電壓低於允許值, 破壞了負荷與個電源間的穩定運行, 甚至使電力系統因電壓崩潰而瓦解。

(2)當一台發電機發生失磁後, 由於電壓下降, 電力系統中的其他發電機, 在自動調整勵磁的作用下, 將增加其無功功率的輸出, 從而使某些發電機、變壓器或線路過電流, 其後備保護可能因過電流動作, 使故障範圍擴大。

(3)一台發電機失磁後, 由於該發電機有功功率的擺動, 以及系統電壓的下降, 可能導致相鄰的正常運行發電機與系統之間, 或電力系統各部分之間失步, 使電力系統發生振盪, 甩掉大量負荷。

由此可見, 為保證電力系統和發電機的安全,

必須裝設失磁保護, 以便及時發現失磁故障並採取必要措施。

失磁保護常見的誤動因素及防範措施

機端兩相經過過渡電阻短路。 只要Rf足夠大, 機端測量阻抗就會進入第四象限, 進入阻抗圓動作區。 防止誤動的措施:短延時, 使發電機短路主保護先動作;可以增設負序電流或負序電壓來區分失磁和不對稱短路;利用短路時勵磁電壓增加而失磁時勵磁電壓下降的特徵, 也可增設勵磁低電壓元件。

升壓變壓器高壓側單相接地短路。 由於接地短路過渡電阻較大, 存在誤動的可能性, 防止措施:延時、負序電壓或電流閉鎖、增設勵磁電壓輔助判據。

系統振盪。 在單機對無窮大系統的等值系統中, 發-變組以外的系統聯繫電抗一般較小,

系統發生振盪時, 振盪中心往往發生在升壓變壓器內或者進入發電機內部, 裝在機端的失磁保護很可能誤動。 防誤動的方法是非同步圓邊界整定, 增加延時或增加勵磁電壓閉鎖元件。

長線充電。 其引起失磁過程如前文分析, 防止誤動的方法是:按非同步圓整定, 採用定值隨有功功率改變的變勵磁電壓閉鎖。

電壓回路斷線。 不論是一次還是二次回路斷線, 機端阻抗都有可能像第四象限移動, 保護會誤動, 通常需增設電壓回路斷線閉鎖元件。

(摘編自《電氣技術》, 原文標題為“50MW發電機失磁保護動作原因探討與分析”, 作者為趙森。 )

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