一、失磁保護轉子判據(jù)

 

由各種原因引起的發(fā)電機失磁，其轉子勵磁繞組電壓u₁都會出現(xiàn)降低，降低的幅度隨失磁方式而不同。失磁保護的轉子判據(jù)，便是根據(jù)失磁后u₁初期下降（以至到負）的特點來判別失磁故障。轉子判據(jù)有整定值固定的轉子判據(jù)和整定值隨有功功率改變的轉子判據(jù)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(jù)的整定值自動隨發(fā)電機有功功率變化。其表達式為

 

 

式中 K_set——整定系數(shù)；

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(jù)能在導致發(fā)電機失步的初始階段動作，與靜穩(wěn)邊界阻抗元件相比具有提前預測失磁失步的功能，顯著提高機組減出力的效果。

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

 

 

式中 U_fd.set——給定勵磁電壓整定值。

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

 

同步交流無刷發(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(tǒng)或發(fā)電機本身的安全運行遭到威脅時，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(jù)、轉子低電壓判據(jù)、變壓器高壓側低電壓判據(jù)、定子過電流判據(jù)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(jù)作為失磁保護的主判據(jù)。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩(wěn)邊界圓，故也稱為靜穩(wěn)邊界判據(jù)，但也可以為其他形狀。當定子靜穩(wěn)判據(jù)和轉子低電壓判據(jù)同時滿足時，判定發(fā)電機已失磁失穩(wěn)，經與門Y3和延時t₁后出口切除發(fā)電機。若因某種原因，造成失磁時轉子低電壓判據(jù)拒動，定子靜穩(wěn)判據(jù)也可單獨出口切除發(fā)電機，此時為了單個元件動作的可靠性，增加了延時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(jù)滿足時發(fā)失磁信號，并發(fā)出切換勵磁命令。此判據(jù)可以預測發(fā)電機是否因失磁而失去穩(wěn)定，從而在發(fā)電機尚未失去穩(wěn)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(jù)滿足并且靜穩(wěn)邊界判據(jù)也滿足時，則經與門Y3電路也將迅速發(fā)出失穩(wěn)信號。此信號表明發(fā)電機由失磁導致失去了靜穩(wěn)，將進入異步運行。

 

柴油機在失磁時一般可允許異步運行一段時間，此期間由定子過電流判據(jù)進行監(jiān)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(xù)穩(wěn)定異步運行一段時間。允許穩(wěn)定異步運行的時間一般為2～15min（t₂），經過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，而過電流判據(jù)又一直滿足，則發(fā)跳閘命令以保證發(fā)電機本身的安全。

 

對于無功儲備不足的系統(tǒng)，當發(fā)電機失磁后，有可能在發(fā)電機失去靜穩(wěn)之前，高壓側電壓就達到了系統(tǒng)崩潰值。所以轉子低電壓判據(jù)滿足并且高壓側低電壓判據(jù)（低電壓定值一般取0.85U_N）也滿足時，說明發(fā)電機的失磁已造成了對電力系統(tǒng)安全運行的威脅，經與門Y2和短延時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時造成失磁保護誤動作，設有TV斷線閉鎖元件。TV斷線閉鎖元件分為變壓器高壓側TV斷線閉鎖元件和機端TV斷線閉鎖元件，高壓側TV斷線閉鎖元件輸出閉鎖高壓側低電壓元件，并發(fā)高壓側TV斷線信號，機端TV斷線判別元件輸出閉鎖機端測量阻抗元件，并發(fā)機端TV斷線信號。

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